книги из ГПНТБ / Кабулов В.К. Автоматизированная система проектирования мостовых переходов на ЭЦВМ

§ 1. О

моделировании

геологии

дна живого сечения реки

при

проектировании

мостовых

переходов

Методика

и алгоритм поиска

местоположения

опор

мостов.

Для поиска

местоположения опор

мостов живое

сечение

реки в

[Xt\

[1 =

0, m) — расстояние

точек переломов

дна

живого сече-

ния реки

от

начала координат,

м;

{ Y] ) (j =

0, п)

— ординаты

слоев

грунта,

м;

{ htj}

(і =

0, m) — отметки

слоев грунта

по

точкам

переломов дна

живого

сечения

реки,

м;

{ij}{/—

1. и) — объемные

веса

слоев грунта,

т/м3;

[ Rj } — расчетные

сопротивления

слоев

грунта, тім2;

[ Ej j —модуль сжимаемости слоев грунта,

т;'м2;

\ \ }—

условные

шифры слоев

грунта.

сти

от расстояния

Хзаа, отсчитываемого

от

начала

координат до

оси

каждой опоры

(рис. 7). Количество

и значения Х з а д зависят

от схемы

варианта

моста и вычисляются

программой

автомати­

чески.

Алгоритм

поиска

местоположения

опоры

и определения

физи­

ко-механических свойств грунтов заключается

в

следующем:

1. Сравнение

Х3іл

(от начала

координат)

с

величинами

{ X }

до

тех пор,

пока

не

удовлетворится

условие

* з а Д - { ^ )

< °

-

(ИЛ)

Если условие

( I I . I)

удовлетворится,

то осуществляется

переход к

пункту 2, в противном случае поиск продолжается;

2. Выбор побочных значений расстояния точки переломов дна

живого сечения реки

Хі-\яХі

с соответствующими

физико-меха­

ническими характеристиками слоев

грунта;

3. Интерполирование отметок слоев грунта между переломами

дна живого сечения реки, т. е. между Х,-_і и Xt

;

4. Определение мощности слоев грунта и их физико-механиче­

ских характеристик,

соответствующих

заданному

расстоянию

Хэ а д ."

{ Ні

} [i = 0, k) — отметки, расположенные

по

оси

проектируемой

опоры, м;

{ hj ) (/ =

!> r

) —

мощности,

м;

J -fy J — объемные

веса,

т/м3;

J Rj J — расчетные

сопротивления,

т/м2;

J Ej J. — модуль сжимаемости,

т/м2;

{ѴУ} —

условные

шифры;

здесь k <

т. и г <: п.

R', могут

Слои

грунта,

близкие по значению

прочности

быть

фундаментов. Выбор

типа

фундаментов

мостовых

опор

начи­

нается с оценки грунтовых условий на основе материалов

инже­

нерно-геологических

исследований,

в

которых должны

быть

освещены:

а) геологический разрез живого сечения реки по оси мостового

перехода;

б) физико-механические

характеристики грунтов, полученные

в результате полевых

и лабораторных

исследований.

Чтобы оценить физико-механические

свойства

грунтов, при

разрезом живого сечения реки в месте

пересечения

ее мостовым

переходом.

В общем

виде все грунты

условно подразделяются

на 13 групп

с шифрами, т. е. ѵ\, ѵо, ѵз, . . . , ѵ ! 3

(табл. 7).

Меньшим

шифрам

соответствует

более

прочный

грунт

по несущей

способности.

Т а б л и ц а

7

Расшифровка видов грунтов в оснозаниях

мостовых опор

О б о ­

По­

значе­ Шифр

Наименование

грунта

ние

грунта

роло

грунта

ѵ і

1

Скальным

«

2

Щебенистый

(галечниковый) с песчаным заполнителем пор

I

пород

XI

3

(гравийный)

из обломков кристаллических

Скал

Дресвяный

•и

4

То же из осадочных

пород

5

Валун, гравий,

галька

~'б

6

Гравелистый песок, супеси, суглинки и глины консистен­

ции L'=0,0;i

к

ѵ7

7

Крупный лесок и супеси, суглинки

и глины

В = 0 , 1 0

та

ѵ8

8

Средний песок и супеси, суглинки

и глины

.6=0,20

ч

v9

9

Мелкий песок

н супеси,

суглн іки и глины .6=0,30

Неска

ѵ'ю

10

Пылеватый

песок и супеси, суглинки

и глины ß = 0 , 4 0

v u

11

Суглинки и глины

.6=0,50

ѵ13

12

То же /3=0,60

ѵ13

1 I 3

То же ß 7 и.60

В [74] приведены табличные

данные,

необходимые

для расчета

фундаментов

опор мостов. Для

удобства

выборки

этих

данных

они

пересоставлены

в

соответствии

с принятой

группировкой

грунтов (табл. 7—10).

В современном отечественном мостостроении в основном

приме­

няются три типа фундаментов: на естественном основании,

свайные

и на опускных колодцах. Применение

фундаментов

различных

типов главным образом зависит от глубины залегания

несущего

слоя

грунта

и наличия

грунтовых

и поверхностных вод.

При залегании слоя

грунта,

имеющего

необходимые прочность

и сжимаемость, на глубине

в среднем

менее 5 м

от поверхности

дна

реки или воды наиболее

рациональны

фундаменты

на есте­

ственном основании. При большой глубине применяются

свайные

фундаменты или фундаменты на опускных

колодцах.

Область

применения

фундаментов

различных

типов

может

Т а б л и ц а 8

Предельное

сопротивление

сил

трения

! " г р у н г о з ,

от/ж2

Среяняя глу­

Шифр грунта

бина

располо­

5

j

7

8

9

10

и

12

13

жения

грунта,

6

.ІГ

i

1

1

3,5

3,5

3.5

3,5

2,3

1,5

1,2

0,5

0,2

2

4,2

4,2

4,2

4,2

3,0

2,0

1,7

0,7

0,3

3

4,8

4,8

4,8

4,S

3,5

2,5

2,0

0,4

0,4

4

5,3

5,3

5,3

5,3

3,8

2,7

2,2

0,9

0,5

5

5.6

5,6

5,6

5,6

4,0

2,9

2,4

1,0

0,6

7

6,0

6,0

6,0

6,0

4,3

3,2

2,5

1,1

0,7

10

6,5

6,5

6,5

6,5

4,6

3,4

2,6

1,2

0,8

15

7,2

7,2

7,2

7,2

5,1

з,ы

2,8

1,4

1,0

20

7,9

7,9

7,9

7,9

5,6

4,1

3,0

1,6

1,2

25

8,6

8,6

8,6

8,6

6,1

4,4

3,2

1,8

—

30

9,3

9.3

9,3

9,3

6,6

4,7

3,4

2,0

35

10

10

10

10

7,0

5,0

3,6

2,2

—

При

высоком

залегании

поверхностных

вод

и необходимости

расположения подошвы

фундамента

ниже

их уровня, что встре­

чается

при устройстве

фундаментов

пойменных опор

и устоев M O ­

TZ

а б л и ц а 9

Предельное сопротивление

грунта основания

/?"'

т\ж

Глубина

Шифр грунта

забивки

10 1

сваи, м

S

7

8

9

и

12

13

4

820

530

з ю

280

180

120

120

120

5

8^0

560

400

300

190

130

130

130

7

950

600

430

320

210

140

140

140

10

1050

680

490

350

240

150

150

150

15

1170

750

560

400

280

'60

160

160

20

1260

820

620

450

310

170

170

170

островков для опускания их до проектной отметки в грунт.

Алгоритм

оценки

грунтовых условий

и выбора типа

фундамен­

тов опор мостов заключается в следующем:

а) поиск местоположения опоры по

живому

сечению

реки

с

выделением мощностей и физико-механических

свойств

грунтов;

б) проектирование опор до обреза

фундаментов;

в) производство наиболее невыгодных нормативных и расчет­

ных сочетаний внешних сил 2 Р, 2 M и Б H относительно

центра

тяжести

обреза

фундамента;

г)

сравнение залега'ющих

слоев

грунта

в

месте

сооружения

опоры по условным

шифрам.

Т а б л и ц а

10

Коэффициенты

А\

и А"2

и коэффициент

пропорциональности гя,

для

нескальных

грунтов

Коэффициеноэффициент

Шифр грунта

1 8

п

J 13

5

6

7

9

10

12

К ь

м~1

0,10

0,10

0,10

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

0,02

К2

0,30

0,30

0,30

0,30

0,25

0,20

0,20

0,15

0,15

//г0, т\м1

1500

1500

800

500

500

300

300

300

150

Если

отсутствуют

грунты

скального

и гравелистого

типов

с

крупными валунами,

могут применяться

все

три

типа

фунда­

ментов.

При

наличии

прочных

грунтов у

оснований

опор

мостов

про­

окажется

более

6,0 м,

то

рассматриваются все

три типа

фунда­

ментов; в

противном

случае

ограничиваются

фундаментами

на

естественном основании и на опускных колодцах.

Формализация алгоритма.

Общая структура

операторов,

ис­

пользованных для поиска местоположения опор

мостов

и оценки

грунтовых условий с выбором типа

фундаметов, описывается логи­

ческими схемами-алгоритмами [39,

82] и представлена в

следую­

щих видах:

1) оператор ВЙ, производящий поиск местоположения опоры по

живому сечению

реки, —

Вход F~a (i)

l g, (ХЭЛА

> X

) \ f

(i) px f

5

4,6

6

p31

I A,pi

f

Выход;

здесь

F~n (i) — восстановление

команд;

qx

— проверка

местоположения

проектируемой

опоры

по живому сечению

реки;

F(i)

— переадресация

команд;

Рі ^-рі

— пробы

конца

циклов;

Д

— нахождение

отметок

верха

слоев

грунта;

<73

— поиск

отметок

дна

реки

по

оси

проектируемой

опоры;

А, — определение

мощностей

и

физико-механических

свойств

грунтов

по

оси

проектируемой

опоры;

2) оператор В7, производящий

оценку

грунтовых условий и

выбор

фундаментов

устоя, —

Вход F-"(t)

( 0 ) t

F~nU)\[Q

-

С у)

Вв

ВДоФ/»і0ч<ѵв)т/??

і

в

п

Р2(Иф>5)\в12р3(кф>Щ

f

Bi3Bu(0)f

\Рі(К~<6)\вп

Pi ( К > 5 ) t

(6 -> Лф ) ВаВи

4 ' V

8

Выход;

здесь

F~" (і) — восстановление

команд

без

печати

результатов

F~"U)

вычислений;

— т 0 ж

е

с

печатью

результатов

вычислений;

88

— поиск

местоположения

опоры по

живому

сече­

нию

реки;

89

— проектирование и

расчет

обсыпного

устоя

до

обреза

фундамента;

Ві0

— сочетание

внешних

нагрузок

2 Л

2 ^

и

от­

рх

носительно центра

тяжести

обреза

фундамента;

— проверка

условного

шифра

грунта;

р — проба

конца

цикла;

•бц —

проектирование

и

расчет

фундамента

на

естест­

венном

основании;

Pt — проверка

глубины

заложения

фундамента

на

Ви

естественном

основании;

— проектирование

и расчет

фундамента

на

свайном,

основании;

Рг — проверка

глубины

забивки

одной

сваи

в

грунт;

5із — проектирование

и

расчет

фундамента

на

опуск­

ном колодце;

' •

рк

— проверка

глубины залегания

прочного

грунта;

Ви

— подсчет

объема работ и сметной стоимости фун­

дамента

на опускном

колодце;

3) оператор Вй1,

производящий оценку

грунтовых

условий и

выбор

типа

фундаментов

промежуточной

опоры, —

Вход

F-"

(0 ( 0 ) t

F-"U)

\

[0-ZCno)Bs

3

2

3

7

В5&В69В601-pi

(v,

<

v8) -\ p

t

I Ba2

Л ( Л Ф > 1 6 ) Т і Ѵ н ( О )

t

4- /?з (/^ > 6) t (0) f

V

Выход;

здесь

3Ъ8

— проектирование

промежуточной

опоры

до

обреза

В59

фундамента;

— определение

глубины заложения подошвы фунда­

мента

промежуточной опоры;

5 6 0

— сочетание

внешних

нагрузок, ^\Р,

У;Л1 и

У^И

отно­

рх

сительно

центра

тяжести

обреза

фундамента;

— проверка

условного

шифра

грунта;

р — проба

конца

цикла;

В62

— проектирование

и расчет

фундамента

на свайном

Вй3

основании;

— проектирование и

расчет

фундамента

на

опускном

колодце;

5,4 — подсчет объема

работ и

сметной

стоимости

фунда­

мента

на

опускном

колодце;

Рі — проверка

глубины

забивки

свай

в

грунт,

Рз — проверка

наличия

прочного

грунта.

Блок-схема и результаты

численного

примера

приведены в

главе V, а код-программа — в приложении.

Рассмотрим

алгоритмизацию

на

ЭЦВМ

гидрологического

и

гидравлического расчетов мостовых переходов

(в

комплексе с

ал­

горитмизацией

проектирования

мостовых

переходов),

в

основу

которой положены формулы и таблицы,

приведенные

в работах

[3,7,

65—67].

Гидрологический расчет

мостовых

переходов

производится

в

следующей постановке: по

заданным

в виде

непрерывного

ряда

зонтам Нп за ряд

лет

установить

максимальный

расход

Q

и

соответствующий

ему

расчетный

горизонт воды

H

заданной

Максимальный расход

заданной вероятности

превышения

паводка определяется

в случаях:

1)

наличия непрерывного

ряда

годовых

максимальных

расхо­

дов за

п лет, т. е. Qu

Q2, • • • ,

Q„;

расхо­

2) наличия непрерывного ряда годовых максимальных

дов

за

п лет, т. е. Qu Q2. • • •, Q,„ и одного

расхода

редкой

повто­

ряемости Q N , который является

наибольшим за N лет,

причем

N >

п.

щи логических

схем

алгоритмов

[39, 82], может быть

представлена

в виде

Вход (Qo -+ Q,} АіР

(а. ф

0) \

А2

(0)

t

\ А31

АіР

(а ф 0) f

Аъ

(0)

t

3

4

1Q

Ф -А6 4- П Д

Выход.

j-i

Операторы, использование

в логической

схеме

алгоритмов,

имеют

следующие

значения:

А — вычисление

суммы

всех максимальных

расходов

данного

л

ряда S Q/>

р — проверка наличия расхода

редкой

повторяемости

за

N лет;

А2 — вычисление

среднего

арифметического

значения

ряда

расходов Q0 для

случая

2)

и

значения

{KN

— I ) 2

;

А3 — вычислеітие

среднего

арифметического

значения

ряда

расходов Q0 для

случая

1);

л

Ai — вычисление

(Kt

— I ) 2 ;

значения

2

Аъ — вычисление

коэффициента

вариации

расходов

Сѵ

для

случая 2);

Аа

— вычисление

коэффициента

вариации

расходов

Сѵ

для

случая 1);

А1

— вычисление

коэффициента асимметрии ряда

расходов Cs ;

А,— выборка

из

таблицы

Фостера

величин

Ф1%

и Ф 0 і 3 3 %

;

А9

— вычисление

расходов Qp%

заданной

вероятности

превы­

шения

1 раз

в

100

и

300

лет;

Д 0

—выборка

из

таблицы

зависимости

Q = / ( / / )

значений

расчетных горизонтов

H

заданной

вероятности

превышения

1 раз в 100 и 300 лет.

Гидравлический

расчет

мостовых

переходов

производится в

следующей постановке

задачи:

по

заданным

морфологическим

характеристикам

водотока

в

месте пересечения

мостового

пере­

хода

произвести

распределение

известного

общего

расхода

Q \%

кривые расхода Q = cp (/

м ), а также площади живого сечения реки

CÙ = I|) (ki), выражающие

их нарастание по ширине морфоствора.

логических схем

алгоритмов [39, 82],

может

быть представлена

в виде

Вход F~" (О Л, {Хп,п

- X'}

{ X m a x

-> X)

А,

А,

Р(*т±Ѵ

t { A ^ i n

- ^ ' } { A ' m i

n - Z " }

A(o)t

U{*m

+ Q)ï{xan

+ x'}

^ 7 î ^ ( « n n ^ 0 ; t 4 î

{ Л Ш І П - - ' )

{ * » « - ' * ' } { Q «

- ^ }

А Л

о

вь'^од.

Операторы, использованные

в логической

схеме

алгоритмов,

имеют

следующие

значения:

F~"(i)

— восстановление

команд;

Л1

-

вычисление

значений

ХТТЮ}

ХГТІП

и / р а з л

;

А,

— вычисление

площади

2 ш о

живого

сечения

реки;

А 3

— вычисление

значений

шр,

/р , А

/Ср

и

а р ;

/7

—проверка

наличия правой

поймы;

q — проверка

наличия левой

поймы;

Л4 , А- -

вычисление

значений

шл П |

п п ,

/ я п . п я , /л п > п

п ,

АГЛП>п п и а 1

п п п ;

Лб

— вычисление

значений

2 Q

и

^ р

;

Л7 , Ля

— вычисление

значений

I /

,

V-

I ' о

ЛП *

П П '

Ад — вычисление

значений 2^> а

и

Я =/

( ^„);

Л 1 0

— вычисление

эпюры расхода

Q = < р ( ^ н )

и

площади

ш =