Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судоходный шлюз на нескальном основании. Методические рекомендации
.pdf
стен разрезных камер на скальном основании), против всплывания (для доковых
камер, расположенных в верхнем и нижнем бьефах), против поворота вместе с
частью грунта основания (для отдельно стоящих стен на нескальном грунте);
б) прочности (для всех элементов конструкции камер).
Ко второй группе относятся расчеты:
а) трещиностойкости (для лицевых граней стен и днищ камер);
б) раскрытия трещин (для тыловых граней стен и днищ камер);
в) неравномерности осадок или давления (для стен камер
разрезного типа, отдельно стоящих стен и голов);
г) перемещений и деформаций (для отдельно стоящих камер).
Все расчеты по первой группе выполняются на расчетные нагрузки при
расчетных сопротивлениях материалов конструкций, а по второй группе — на
нормативные нагрузки при нормативных сопротивлениях материалов.
Данные о расчетных нагрузках для камеры шлюза могут быть приняты в
курсовом проекте по заданным нормативным значениям (по данным табл. 6). Если
нагрузки от грунта (от веса или бокового давления) определены по расчетным
значениям характеристик грунта, то коэффициенты перегрузки принимаются
равными единице.
52
Характеристики материалов и нагрузки для статического расчета судоходного
Характеристика
или
нагрузка
Обозначения
и
нормативные
значения
1-й
эксплуатационный
случай
Ремонтный
случай
К-т
однород-
ности или
к-т
перегрузки
Расчет-
ное
значение
К-т
однород-
ности или
к-т
перегрузки
Расчет-
ное
значение
1
2
4
5"
6
Удельный вес
грунта
обратной
засыпки, тс/м3
γ
гр
н
=1,6…1,8
0,9
0,9γ
гр
н
1,1
1,1γ
гр
н
Удельный вес
железобетона,
тс/м
3
γ
б
н
=2,4…2,5
0,95
0,95γ
б
н
0,95
0,95γ
б
н
Угол внутрен-
неготрѐния
грунта, град
φн=30…33
-
φн+2
-
φн -2
Коэффициент
бокового давления
покоя
λ0=0,43…0,45
-
λ0 - λ0
Боковое давление
грунта в целом на
глубине y, т/м
2
γ
гр
н
y λ0
0,8
0,8γ
гр
н
y
λ0
1,2
1,2γ
гр
н
y
λ0
Временная нагрузка,
т/м
2
q
вр
н
-
-
1,2
1,2q
вр
н
Удар судна, т
F
y
1,2
1,2F
y
-
-
Давление воды на
глубине у,т/м
2
Pв
1,0
γву
1,0
γву
Модуль упругости
арматуры
103 кг/см
2
Е
а
н
=290…310
1,0
Е
а
н
1,0
Е
а
н
Модуль упругости
бетона 103 кг/см
2
Е
б
н
=2100
1,0
Е
б
н
1,0
Е
б
н
Модуль деформации
грунтов 103 кг/см2
Пески: плотные
средней плотности
Глины и суглинки:
мягкопластичные,
тугопластичные
полутвердые
Ен=
400…500
200…300
50…150
170…350
250…500
1,0
Ен
1,0
Ен
шлюза
Таблица 6
53
Такую таблицу рекомендуется составить для любых типов
камер, имея в виду, что давление грунта, составляющее основную
нагрузку на стены камеры шлюза, зависит от взаимных
перемещений подпорного сооружения и грунта и может изменяться
в значительных пределах.
Боковое давление грунта вычисляется по рекомендациям, в зависимости
от вида расчета.
При расчетах устойчивости отдельно стоящих стен и в случае
значительных деформаций гибких стен камер грунт принимается в состоянии
предельного равновесия (активное или пассивное), во всех прочих расчетах — в
допредельном состоянии.
Тогда боковое давление грунта включает: боковое давление покоя от
собственного веса и нагрузок на его поверхностности, а также дополнительное
реактивное давление, вызванное перемещением контактной поверхности на грунт
под действием температурных деформаций лицевой грани стен во 2-м
эксплуатационном расчетном случае (опорожненная камера) и в ремонтном случае
(осушенная камера). При этом следует учитывать характер деформации стен,
жестко заделанных в днище при неравномерных осадках и изгибах последнего.
В курсовом проекте допускается учитывать в расчетах влияние реактивного
давления от температурных деформаций стен путем увеличения изгибающего
момента в расчетном сечении консольной стены с разрезным днищем от давления
грунта в состоянии покоя: на 15% при песчаных и на 25 % при крупнообломочных
грунтах обратных засыпок, а стен со сплошным днищем, соответственно,
на 30 и 50 %.
Нагрузки от удара (навала) судна при подходе его к стене камеры шлюза
можно принимать по формуле:
9.4. Порядок расчета камеры шлюза
В общем случае камера шлюза представляет собой конструкцию,
взаимодействующую с грунтом основания и обратных засыпок, которому частич-
54
но присущи свойства как сыпучего упругого, так и пластического материала с
высокой степенью неоднородности. Поэтому, например, в практике
проектирования при определении напряженно-деформированного
состояния камеры шлюза доковой конструкции пользуются
расчетной схемой в виде П - образной рамы (рис. 11), учитывающей
совместную работу днища и стен в условиях контакта с
деформируемым основанием (расчетная модель местнодеформируемой среды
Винклера или упруго сжимаемого слоя).
рис.11. Схема к расчету камеры шлюза как рамной конструкций:
1 — условная заделка; 2 — сжимаемый слой.
При этом стены испытывают основное давление покоя и дополнительное
(реактивное), связанное с осадкой сооружения и навалом стен на грунт.
В курсовом проекте расчет может быть выполнен в предположении
независимой работы стен и передачи всех нагрузок от них на днище (рис.12).
Такую условную схему раздельного расчета принято принимать на
предварительных стадиях проектирования.
55
рис.12 Расчетные схемы стен камеры шлюза:
а – в эксплуатационном случае (наполненная камера); б – в ремонтном случае
(осушенная камера); в – условная схема равнодействующих нагрузок для расчета сечений
камерных стен.
В первую очередь рассчитываются стены камеры шлюза: как подпорные
сооружения при водопроницаемом днище или как консольные балки, заделанные в
днище камеры.
Расчет внешних сил и внутренних усилий в расчетном сечении
сопряжения стены с днищем целесообразно выполнять после составления
расчетной схемы с нагрузками (нормативными и расчетными), действующими
на 1 м длины (рис.12). Для расчета рекомендуется использовать форму табл. 7.
56
Таблица для расчета нагрузок на стены камеры шлюза
Обозначение
нагрузки
Площадь
элемента
или эпюры
Плотность .
материала у,
т/м3
Вес или сила,
т (10 к Н)
Плечо,
м
Момент, тм (10 кНм)
норма-
тивная
расчет
ная
нормативная
расче
тная
норма-
тивная
расчетный
Вертикальные нагрузки
Р1
……..
Т1
……..
-Рф
ΣР
Н
ΣР ΣМ
р
н
ΣМ
р
Горизонтапьнъге нагрузки
Е1
Е2
……...
ΣЕ
н
ΣЕ
ΣМ
Е
н
ΣМ
Е
ΣМ
н
ΣМ
Таблица 8
Примечания. 1
1.Плечо для вычисления моментов отсчитывается от середины
расчетного сечения или от точки опрокидывания.
2. Сила трения по контакту бетон-грунт Тi, определяется по формуле
Тi =Ei x tg(δ+ε) , где δ — угол трения на контакте, ε = (1/2... 1/3)φ; φ — угол наклона
контактной грани (отсчитывается от вертикали).
Допускается вычислять только расчетные значения усилий ΣР, ΣЕ, ΣМ.
Тогда нормативные значения этих усилий могут быть получены путем умножения
расчетных значений на коэффициент условий работы, равный 0,8 для
изгибающего момента, 0,9 — для растягивающей силы, 1,1 — для сжимающей силы
в расчетном сечений.
засыпки, временной нагрузки, сил трения по контактной поверхности, следует
учитывать в качестве внутренней силы, действующей в расчетном сечении,
фильтрационное противодавление в шве Рф= b x H, Где b — толщина
При подсчете вертикальных нагрузок от веса элемента, грунта обратной
57
железобетонного элемента стены, или же толщина передней или задней стойки при
наличии в стене галереи (рис.13); Н — напор воды со стороны растянутого
волокна. Фильтрационное противодавление всегда увеличивает растягивающее
напряжение в сечении (уменьшает сжимающее).
При расчетах устойчивости в качестве вертикальной нагрузки,
направленной вверх принимается взвешивающее и фильтрационное
давление при наличии фильтрации под сооружением.
Сосредоточенная горизонтальная нагрузка от удара судна приводится к
нагрузке F
1 м в расчетном сечении по формуле
у.п.
где Нст — расстояние от точки приложения нагрузки до расчетного
сечения (можно брать полную высоту стены).
По полученным усилиям (момент, нормальная и горизонтальная
силы) производятся расчеты устойчивости отдельно стоящих стен и полусекций,
камер с разрезными днищами, а также расчеты прочности и трещиностойкости
элементов в соответствующих расчетных сечениях.
Подпорные стены шлюзов, возводимые независимо от днища, следует
проверять на опрокидывание по зависимости
,
где , - соответственно сумма моментов сил, стремящихся опрокинуть и удержать
сооружение относительно центра тяжести прямоугольной эпюры сжимающих напряжений в
бетоне интенсивностью , при этом моменты вычисляются для каждого силового воздействия в
отдельности;
- коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый
для основного сочетания - 1,0;
для особого - 0,9;
для сочетания нагрузок в периоды строительства и ремонта - 0,95;
58
- коэффициент надежности по степени ответственности (назначению)
сооружения, учитывающий капитальность и значимость последствий при
наступлении тех или иных предельных состояний, принимаемый равным 1,25; 1,20;
1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II, III и IV классов;
- коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0 по табл.5
СНиП 2.02.02-85.
Проверка устойчивости на всплытие камер шлюзов и днищ, отрезанных от
стен, производится из условия
где = 1;
и - соответственно сумма сил, отрывающих конструкцию от
основания и удерживающих ее.
Порядок и особенности прочностных расчетов определены нормативными
документами.
Расчет прочности при расчетных нагрузках позволяет определить
площадь поперечного сечения вертикальной лицевой (1-й эксплуатационный
случай) и тыловой (ремонтный или 2-й эксплуатационный случай) арматуры
(рис.13).
59
рис.13. К расчету прочности стен камеры шлюза:
а — при отсутствии водопроводных галерей; б — при наличии галерей:
1— лицевая арматура; 2 — тыловая арматура; 3 — передняя стойка; 4 —
задняя стойка; 5 — арматура, устанавливаемая по расчету местной
прочности; I - I и II - II — расчетные сечения.
Если значения изгибающих моментов противоположных знаков М
имеют один порядок, целесообразно принимать симметричное армирование,
определяя площадь арматуры по большему значению М. Если же арматура по
расчету не требуется, то она устанавливается из конструктивных соображений не
менее минимального процента армирования. 0,1...0,2%.
Расчет трещиностойкости для лицевых граней элементов шлюза в
пределах колебания уровней воды, выполняемый при нормативных нагрузках,
позволяет оценить правильность выбора высоты расчетного сечения. Для
растянутых тыловых граней производится расчет на раскрытие трещин;
допускаемое до величины атр = 0,25 мм.
Если камера шлюза имеет боковые галереи в стенах (рис.14), то расчет
выполняется следующим образом.
60
рис.14. Расчетная схема нижней части стены с водопроводной галереей.
Нижнюю часть стены, в которую вписана галерея, рассчитывают
приближенно как раму со стойками, заделанными в фундаментную плиту (днище),
толщина которой значительно превышает, толщину передней и задней стоек рамы.
Ригель рамы принимается с переменной или осредненной жесткостью. Раму
считают нагруженной всеми силами, передаваемыми на нее верхней частью
стены, а также давлением грунта и воды, воспринимаемыми в тех или иных
расчетных случаях непосредственно стойками.
В курсовом проекте допускается вести приближенный расчет таких стен,
рассматривая их как консольные балки с жесткой заделкой в днище со сложным
поперечным сечением в пределах высоты галереи (рис.13, б) и соответствующим
ему моментом сопротивления.
Таким образом, в случае отсутствия боковых водопроводных галерей в
стенах камеры шлюза расчет их по предельным состояниям двух групп
производится для элемента прямоугольного сечения (сечение I-I на рис.13, а), а
при наличии галерей - для элемента сложного сечения (сечение II-II на рис.13, б).
61
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]