книги из ГПНТБ / Кабулов В.К. Автоматизированная система проектирования мостовых переходов на ЭЦВМ
.pdf3) оператор В6\ вычисляет объем работы и сметную стоимость промежуточной опоры до обреза фундамента и имеет логическую схему:
Вход А Л ( А о п о р ы < 6 ) t |
А2І°) t I Аг |
I A3A4 |
Выход; |
здесь Ai — вычисление объема |
железобетона |
ѴПОДФ подферменника |
|
и его сметной стоимости СПОДФ; Р\ — проверка, больше ли 6,0 м высота промежуточной опоры;
А2 — вычисление объема |
бетона тела промежуточной опоры ѴѴ |
|
Аз — вычисление |
сметной |
стоимости бетона тела промежуточ |
ной опоры Сб; |
|
|
А 4 — вычисление |
объема |
работ и сметной стоимости промежу |
точной опоры до обреза фундамента;
Т а б л и ц а 26
Комбинация внешних нагруаок относительно центра тяжести фундамента промежуточной опоры
Расчетные сочетания внешних |
нагрузок |
дополнительные |
особые |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
SP, |
SP, |
|
SP 4 |
*Рь |
|
|
SM, |
SyW3 |
|
SyM5 |
|
|
Stfo |
Stf3 |
2 Я 4 |
2 Я 5 |
Stfe |
7 |
8 |
|
SP 8 |
SAf, |
S M S |
s/y7 |
sw 8 |
9 |
10 |
il |
12 |
13 |
SP, |
|
S P n |
SP,, |
SPl3 |
SAfe |
S/WI0 |
S/Иц |
SJW12 SAf,3 |
|
х я 9 |
S # 1 0 |
Stf„ |
|
stf,3 |
4) |
оператор |
B60 |
производит |
сочетание |
расчетных |
нагрузок |
|||||||||
ХР, 2М и 2 # относительно центра |
тяжести |
обреза |
фундамента и |
||||||||||||
имеет логическую схему. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Вход |
П |
|
|
Выход; |
|
|
|
|
||
здесь |
А, — вычисление |
У-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
сейсмических |
сил 2 ^ п р |
о |
т |
в е с а |
пролет |
||||||||||
|
А 0 |
- |
ных |
строений; |
|
|
веса |
2 Р 0 |
|
промежуточной |
|||||
|
|
|
вычисление |
собственного |
П |
||||||||||
|
А „ - |
опоры; |
|
сейсмических |
сил Y,Sn„ |
и |
моментов |
||||||||
|
|
|
вычисление |
||||||||||||
|
AL- |
|
^•Ms |
|
|
|
|
|
|
<—J |
ОП |
|
|||
|
|
от собственного веса |
промежуточной опоры; |
||||||||||||
|
|
|
вычисление |
расчетных сил и моментов от |
собствен |
||||||||||
|
|
|
ного веса пролетных строений и временной |
подвиж |
|||||||||||
|
|
|
ной |
нагрузки; |
|
|
|
|
|
|
|
|
[Р1}(і=ІЛЗ); |
||
|
А 5 — вычисление расчетных вертикальных сил |
||||||||||||||
|
А6 |
— вычисление |
моментов |
[М^; |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
А7 |
— вычисление |
горизонтальных сил {Ht). |
|
|
||||||||||
Блок-схема |
и результаты |
численного |
|
примера |
приведены в |
||||||||||
главе |
V, а |
|
код-программа — в |
приложении. |
|
|
|
|
|
||||||
126
Г л а в а IV
БЛОКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ ОПОР МОСТОВ И ПОДСЧЕТА СМЕТНОЙ СТОИМОСТИ ВАРИАНТОВ МОСТА
§ 1. Фундаменты на естественном основании
К фундаментам на естественном основании относятся такие, у которых глубина заложения не превышает в среднем 5,0 м. Выборслоя грунта, служащего естественным основанием для фундамен та, производится путем предварительной оценки грунтов по геоло гическим разрезам живого сечения реки, по их прочности и сжима емости (см. § 1 главы I I ) .
Цель настоящего параграфа заключается в алгоритмизации на: ЭЦВМ проектирования и расчета фундаментов на естественном основании в комплексе с алгоритмизацией проектирования мосто
вых |
переходов при |
использовании формул |
и таблиц, |
приведенных |
в работах [30, 34, 74], с подсчетом объема |
работ и сметной стоимо |
|||
сти |
и с привязкой |
к территориальному |
району |
строительства |
моста. |
|
|
|
|
Постановка задачи. Определить размеры подошвы фундамента на естественном основании в плане при заданных сочетаниях нор мативных и расчетных нагрузок на центр тяжести обреза фунда мента, обеспечивающие условие прочности по несущей способности грунта основания и эксцентриситета равнодействующих активных нормативных сил (рис. 22).
Основными исходными данными являются:
1) информация нормативных и расчетных сочетаний внешних: нагрузок, действующих на центр тяжести обреза фундамента;
2)размеры устоя до обреза фундамента;
3)данные о геологических характеристиках грунтов в месте сооружения фундамента.
Информация о размерах фундамента на естественном основа нии, обеспечивающих загружение всех остальных внешних нагру зок, печатается как результат расчета.
Принятая конструкция фундамента на естественном основании.
При варьировании вариантов схемы моста конструкция фундамен
та на естественном основании принимается прямоугольной формы в плане в соответствии с формой и размерами надфундаментной части опоры (рис. 22).
127
Фпспд |
Вид со стороны |
пролета
Рис. 22. Схемы к расчету фундаментов на естественном основании (мелкого заложения).
Отметка обреза фундамента назначается на уровне поверхно сти грунта или дна водотока. Минимальная глубина заложения фундамента на естественном основании от поверхности грунта или дна водотока принимается не менее 2,0—2,5 м.
Ширина уступов фундамента должна быть не менее 0,2 м. В фундаментах на естественном основании линию уступов с верти
калью |
необходимо |
провести так, чтобы угол между |
ними не пре |
||
вышал |
предельного |
угла |
распределения давления |
в кладке, т. е. |
|
а = 3 0 ° . При этом в теле |
фундамента не возникает |
значительных |
|||
растягивающих напряжений. |
|
|
|||
Для |
устройства |
фундамента на естественном основании |
выби |
||
рается бетон марки не ниже 150. |
|
|
|||
Таким образом, |
предварительно выбрав конструкцию |
фунда |
|||
мента на естественном основании, можно приступить к его расчету, который производится по изложенным ниже алгоритмам.
Формализация алгоритма. Общая структура операторов, ис пользованных при проектировании и расчете фундамента на есте
ственном |
основании, |
описывается |
следующими логическими |
схе |
|
мами алгоритмов [39, 82]: |
|
|
|||
1) оператор |
Ви, |
производящий |
проектирование и расчет |
фун |
|
дамента |
на естественном основании,— |
|
|||
|
Вход |
{Р; ^{М^М^Н» |
- Я , } 5 3 6 |
|
|
{ A i - » ^ } M * > 8 0 )
* * A ( A ; < ^ ) T { ^ ф - ^ } ( 0 ) ? î |
{hi^jii} |
здесь Взе |
— расчет фундамента |
на естественном основании по |
|
ограничению равнодействующих активных сил; |
|
Р і |
— проверка, X больше ли Ъ0_м; |
|
р2 |
— проверка, /гэф больше |
ли Аф ; |
•9-101 |
129 |
В31 |
— расчет |
фундамента |
на |
естественном |
основании на |
||||||
р3 |
прочность по несущей |
способности грунта |
основания; |
||||||||
— проверка, Лф |
больше |
ли |
|
Аф ; |
|
|
|
||||
/?4 |
— проверка, |
Л ф |
больше |
ли |
/гф ; |
|
|
|
|||
B3S |
— вычисление |
объема |
работ |
и сметной |
стоимости фун |
||||||
|
дамента на |
естественном |
|
основании; |
|
|
|||||
Л, — вычисление |
отметки |
подошвы |
фундамента |
ПФ; |
|||||||
2) оператор Взл, |
производящий |
расчет |
фундамента |
на естест |
|||||||
венном основании |
по ограничению |
равнодействующих |
активных |
||||||||
сил, — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вход Л, ( Я , - V |
Я} { Ж , Ж } |
{ / / , - * # ) |
|
|
|||||||
|
|
|
{7Й2 |
- Ж} {Я2 - |
/У} { е2 -> е т а х } і |
, |
f |
|
53 9 , |
|
|
|
|||||||
|
|
|
^ ( | в ш „ | > | в 8 | ) t P s ( | e » « | > l e e | ) t |
|
\ |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
(0) |
t Î |
л 4 ( 0 ) |
t \ AzX{h^hl) |
|
|
В |
ы |
х о д |
; |
|
|
|||||
здесь |
Al |
— вычисление |
эксцентриситетов |
внешних |
|
сил |
|
|
|
||||||||||
|
|
рх |
— проверка, |
|
е т а х |
больше ли et; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
р — проба |
конца цикла; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Взэ |
— вычисление |
собственного |
веса фундамента |
на есте |
|||||||||||||
|
|
|
ственном |
основании; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
/?,— проверка, |
е ш а х |
больше |
ли |
е3 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
А2, |
А3 |
р3 |
— проверка, |
б ? ш а і |
больше |
ли |
е6; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
и Л 4 |
— расчет |
фундамента на |
естественном |
|
основании |
от |
|||||||||||||
|
|
|
действия особых, дополнительных и основных соче |
||||||||||||||||
|
|
|
таний |
нагрузок |
соответственно; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
на |
3) |
оператор |
53 9 , |
вычисляющий |
собственный |
вес |
фундамента |
||||||||||||
естественном |
основании, — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Вход |
|
А1ВІ0ВІ1А2 |
|
Выход; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
здесь |
Ах |
— приведение |
внешних нагрузок |
|
2-^> 2 ^ |
к |
центру |
||||||||||||
|
|
|
тяжести подошвы |
фундамента; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Б 4 0 |
— вычисление |
собственного |
веса |
фундамента |
2 |
|
|||||||||||
|
|
Вп |
— вычисление |
собственного |
веса |
грунта |
2 |
^-р и |
2 - ^ Г р |
||||||||||
|
|
|
лежащего |
на уступах |
устоя; |
|
|
|
|
|
|
|
» |
||||||
|
|
Л 2 |
— вычисление |
эксцентриситета |
внешних |
|
нагрузок |
от |
|||||||||||
|
|
|
носительно |
центра |
тяжести подошвы фундамента |
е и |
|||||||||||||
|
|
|
радиуса ядра сечения |
р; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ізп
|
4) оператор |
/3.10, вычисляющий |
внешние нагрузки |
Т.Р, |
"У,M |
|||||||
и |
J / f |
с |
учетом собственного |
веса |
фундамента |
2 - Р ф и |
2 - ^ ф Т ~ |
|||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вход |
П Aj |
Выход; |
|
|
|
|
||
здесь |
Ai |
и А2 |
— вычисление |
расчетных |
вертикальных |
сил |
[Pt] |
|||||
|
|
|
|
и моментов |
{ M , ] ( t ' = l 4 , |
16); |
|
|
|
|
||
|
|
|
А3 |
— вычисление |
собственного |
веса фундамента |
УРф, |
|||||
|
5) оператор |
ß 4 1 , вычисляющий |
собственный |
вес |
грунта |
|
||||||
и |
У,МГР, |
|
лежащего на уступах устоя, — |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вход |
П Aj |
Выход; |
|
|
|
|
||
здесь |
А{ |
и А2 |
— вычисление |
расчетных |
вертикальных |
сил |
[Р^ |
|||||
|
|
|
|
и моментов |
{ Ж г ) ( г = 1 7 , |
|
18); |
|
|
|
|
|
|
|
|
А 3 — вычисление |
собственного |
веса |
грунта |
2 - Р г р |
|||||
иУ М гр';
6)оператор В37, производящий расчет фундамента на естест венном основании на прочность по несущей способности грунта основания,—
Вход А Х р - Р) {Ж, - Ж} { 7 7 1 - |
- етах) |
|
|
t |
|
> |
Кб|) |
t |
АДОМ |
\А4(0) |
f |
|
||
|
|
4 |
5,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
Л 3 I |
{Лф->Аф} |
Выход; |
|
|
е,; |
||||
здесь |
Aj — вычисление |
эксцентриситетов внешних сил |
||||||||||
|
рх |
— проверка, |
етах |
больше |
ли |
е2; |
|
|
||||
|
р — проба |
конца |
цикла; |
|
|
|
|
|||||
|
812 |
— учет собственного веса фундамента и грунта, ле |
||||||||||
|
813 |
|
жащего на |
нем; |
|
о и допускаемых R |
|
|||||
|
— вычисление |
расчетных |
напря |
|||||||||
|
|
|
жений |
грунта |
основания; |
|
|
|
||||
|
р2 |
— проверка, |
ешах |
больше |
ли |
е3; |
|
ІЗі |
||||
|
р3 |
— проверка, |
е ш а х |
больше |
ли |
е6; |
|
|
||||
Ао, Л 3 |
и |
А.І |
— расчет |
фундамента |
на естественном основании |
при |
||||||||||||||
|
|
|
действии |
особых, |
дополнительных |
и |
основных |
|||||||||||||
|
|
|
сочетаний |
нагрузок: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
7) оператор Ві2, |
|
вычисляющий |
приращение |
усилий |
от |
собст |
||||||||||||||
венного веса |
фундамента и грунта, лежащего на нем,— |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Вход |
ВІОВиА1 |
Выход; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
здесь |
Дю — вычисление |
собственного |
|
веса |
|
фундамента |
|
|
||||||||||||
|
|
|
и 2Ѵ И ф ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У.РГ |
|
У,Мгр ; |
|||
|
Б 4 |
1 — вычисление |
собственного |
веса грунта |
и |
|||||||||||||||
|
Ах |
— вычисление |
приращения |
-усилий, |
возникающих |
от |
||||||||||||||
|
|
|
собственного |
веса |
фундамента и |
грунта: |
|
|
|
|||||||||||
8) оператор Віз, |
|
вычисляющий |
расчетные |
о и допускаемые |
R |
|||||||||||||||
напряжения |
грунта |
основания, |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Вход |
АХА2 |
I |
{Ах -> R2\ |
[R[ -> R } { \ |
v) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
РЛК< |
|
|
RO)P |
t |
^ 2 ( v > |
v4) |
t |
l |
{к, |
|
- |
^ |
[ |
|
|
|
|
|
|
|
{К2^Т<2}р2^<^) |
|
|
|
|
\р3(Вф>6)\ |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{6-»-і5ф ] Л 3 |
.\. Л., |
|
Выход; |
|
|
|
|
|
||||||
здесь |
Л ! — вычисление |
площади |
/ \ |
момента |
сопротивления |
W |
||||||||||||||
|
|
|
и расчетных |
напряжений |
с подошвы |
фундамента; |
||||||||||||||
|
Л 2 |
— определение |
физико-механических свойств грунтов |
|||||||||||||||||
|
|
|
по подошве |
фундамента в соответствии с условным |
||||||||||||||||
|
|
|
шифром |
грунтов; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
— проверка |
глубины |
заложения |
подошвы |
фундамента; |
||||||||||||||
|
р — проба |
конца |
цикла; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
р2 |
— проверка |
условного |
шифра |
грунта; |
моста; |
|
|
|
|||||||||||
|
р3 |
— проверка |
ширины фундамента |
вдоль |
|
|
|
|||||||||||||
|
Л 3 |
— вычисление приведенного |
объемного веса грунтаY„P ; |
|||||||||||||||||
|
Л 4 |
— вычисление |
допускаемых |
|
напряжений |
RocH, |
|
Raon |
||||||||||||
И^особ '
9)оператор _ß3 8 , вычисляющий объем работ и сметную стои
мость фундамента на естественном основании,—
|
1 |
Вход |
А1р1 (земля < ГМВ) t А[ |
|
Л 2 ( 0 ) | \ { 0 - > С ш п } л Д |
|
7 |
|
П Aj Выход: |
|
/=з |
132 |
7 |
здесь А, — вычисление |
размеров |
фундамента в |
|
плане; |
|
||||||||
РІ |
— проверка |
глубины |
потока |
воды |
по |
|
оси |
проектируе |
|||||
|
мой опоры; |
|
|
F,„n |
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
А' — вычисление |
площади |
и |
сметной |
стоимости |
|||||||||
|
1 |
|
|
|
ШП |
|
|
|
|
|
|
|
ШП- |
|
шпунта; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А2 |
— вычисление |
объема |
грунта |
|
V |
\ |
|
|
|
|
|
||
А3 |
— вычисление |
сметной |
стоимости |
С г р |
грунта; |
|
|||||||
А4 |
— вычисление |
объема |
бетона |
|
Ѵб |
и |
его |
сметной |
стои |
||||
|
мости Сб ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
— вычисление |
грунта |
обратной |
засыпки |
V3SC и его смет |
||||||||
Ае |
ной стоимости С з а с |
; |
|
|
|
|
Fm |
|
|
|
|
||
— вычисление |
площади |
изоляции |
и сметной |
стои |
|||||||||
А1 |
мости Си з ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— вычисление |
общей |
сметной |
стоимости |
фундамента |
|||||||||
|
с учетом |
накладных |
расходов |
и |
плановых накоп |
||||||||
лений.
Расчет фундамента на естественном основании производится ме тодом последовательных приближений до соблюдения меры точно сти е.
Блок-схема программы и результаты численного примера при
ведены |
в главе V, а |
код-программа — в приложении. |
§ 2. |
Фундаменты |
на свайном основании |
Свайные фундаменты по положению плиты ростверка относи тельно поверхности грунта могут быть с высокими или низкими ростверками. По характеру работы свай в грунте следует разли чать фундаменты на висячих сваях и сваях-стойках. У первых кон
цы свай не доходят до очень прочных и малосжимаемых скальных |
|
и лолускалы-іых |
грунтов (рис. 23а), у вторых они опираются на |
скальный или |
полускальный, прочный и малосжимаемый грунт |
(рис.23 6). |
|
Цель настоящего параграфа заключается в алгоритмизации на ЭЦВМ проектирования и расчета фундаментов на свайном осно вании в комплексе с алгоритмизацией проектирования мостовых переходов при использовании формул и таблиц, приведенных в [8, 27, 30, 34, 50, 74], с подсчетом объема работ и сметной стоимо сти и привязкой к территориальному району строительства моста.
Постановка задачи. Найти вариант фундамента на свайном основании при заданных нагрузках относительно центра тяжести обреза фундамента, обеспечивающий условия прочности по несу щей способности грунта.
Основными исходными данными являются:
1) информация о расчетных сочетаниях внешних нагрузок, дей
ствующих относительно центра |
тяжести обреза фундамента; |
2) размеры опоры до обреза |
фундамента; |
133
3)данные о применяемых типах свай и расчетных характери стиках бетона;
4)данные о величине размыва дна водотока;
5)геологические характеристики грунтов по оси сооружаемой
опоры.
Информация о размерах свайного фундамента, обеспечиваю щих загружение остальных внешних нагрузок, печатается как результат расчета.
а |
|
5 |
|
Тело опары |
Звмля |
|
|
г rrjïDt} >і> > 11 ) ) чі) ft t a t J tiifij}} |
Прочный |
грунт |
Прочный грунт |
|
|
Рис. 23. Схемы свайных фундаментов на висячие (а) |
и опертые (б) |
|
сван. |
|
|
Принятая конструкция фундамента на свайном основании. При варьировании вариантов схемы моста конструкция фундамента на свайном основании принята прямоугольной-формы в плане, раз меры его определяются формой и размерами надфундаментной части опоры (рис. 24).
Отметка обреза фундамента на |
свайном основании |
назначается |
||
на уровне |
поверхности |
грунта или |
дна водотока. Толщина плиты |
|
ростверка |
принимается |
в пределах 1,6—2,0 м с учетом |
обеспече |
|
ния необходимой заделки головы свай в ростверке, ширина усту пов ростверка — не меньше 0,20 м. Для устройства плиты рост верка опор мостов используется бетон марки не ниже 200.
При размещении свай в ростверке как вдоль, так и поперек оси моста учитывается минимально допустимое расстояние между их
осями, предусмотренное в [74] равным |
3d (d — диаметр или |
сто |
рона сваи). |
|
|
Формализация алгоритма. Общая |
структура операторов, |
ис |
пользованных при проектировании и расчете фундамента на свай ном основании, описывается следующими логическими схемами алгоритмов [39, 82]:
1) оператор В{2, производящий проектирование и расчет фун дамента на свайном основании под устоем, —
134
Вход |
{Р, - |
Pt} |
[Mt |
-> Ж,} {Я, |
|
Я,} ß 4 4 /^(Х > |
80) |
t |
|||||||
|
{--+7) |
| P |
j |
_ |
75 } ^ |
|
^ |
|
^ |
^ |
^ |
j |
|
|
|
|
/?2 p " > |
v6 ) |
t |
P3 ( ° > |
v„) |
f |
А ( Аф |
< |
Аф ) |
f |
|
||||
|
5 |
2,3 |
|
|
|
_ |
6 |
5 |
_ |
_ |
1.4. 6 |
|
|
|
|
|
(0) t |
I |
(mx |
^ /тгх) |
f |
ф (v -> V |
{ |
j |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
{ 7 ^ v] |
|
|
Выход; |
|
||||
здесь B U |
— определение |
количества |
|
свай |
и |
размеров |
железобе |
||||||||
|
тонного |
ростверка |
в |
плане; |
|
|
|
|
|
||||||
<»<Ч - -
|
i |
(' і |
Т г ' |
|
J.4T |
|
|
|
|
|
|
• |
• |
• |
С П |
- • |
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
<Я -S. |
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
О |
• |
• |
|
43 |
|
|
|
|
|
|
|
5, |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 24. Схема расчета |
фундамента |
с вертикальными сваями. |
||||||||
pt |
— проверка, |
X больше ли |
80 |
|
м; |
|||||
р 2 |
— проверка, |
|
больше ли ѵ6; |
|
|
|||||
р г |
— проверка, |
ѵ_больше ли ѵ6; |
|
|
||||||
р 4 |
— проверка, |
|
Аф |
больше ли |
Л ф ; |
|||||
р 5 |
—проверка, |
тх |
больше ли |
т х |
; |
|||||
Ві5 |
— вычисление |
объема |
работ |
и |
сметной стоимости фун |
|||||
|
|
дамента на |
свайном |
основании; |
||||||
135