Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судоходный шлюз на нескальном основании. Методические рекомендации
.pdf
Стены контрфорсной конструкции рассчитываются в уровне их заделки в
днище как тавровые сечения с расположением лицевой арматуры в полке, а тыловой
- в ребре контрфорса.
После уточнения размеров стен камер с разрезным днищем проверяют
устойчивость полусекций в целом. Расчет ведется на опрокидывание
относительно точки «С» упора в смежную полусекцию, расположенной от
подошвы на 2/3 высоты днища в середине камеры (0,7...0,8 м), с учетом всех
действующих нагрузок ремонтного или 2-го эксплуатационного случаев, в том
числе взвешивающего давления, определяемого уровнем грунтовых вод (рис.15).
рис.15 Расчетные схемы стены камеры шлюза:
а — в эксплуатационном случае (наполненная камера); б — в ремонтном
случае (осушенная камера); в — условная схема равнодействующих
нагрузок для расчета сечений камерных стен.
Другой вариант расчета полусекции, условно называемый расчетом
устойчивости, позволяет оценить равномерность напряжений по подошве
полусекции, а следовательно, степень наклона ее под нагрузкой. Так как этот расчет
косвенно определяет степень деформативности сооружения, он выполняется при
действии нормативных нагрузок. Схема расчета устойчивости на опрокидывание
сохраняется, однако моменты от всех сил вычисляются относительно середины
подошвы полусекции. Значения краевых напряжений в основании от нормальной
силы
62
ΣРн и момента ΣМн рассчитывают по формуле внецентренного
растяжения сжатия:
Нормативные значения силы ΣРн и момента ΣМн можно принять по их
расчетным значениям,
,
В эксплуатационных случаях неравномерность напряжений допускается в
пределах: для глинистых грунтов ;
для песчаных грунтов .
В ремонтном случае не допускаются растягивающие напряжения под
тыловым краем подошвы (ζ > 0). Если эти условия не выполняются, следует
увеличить длину тыловой консоли.
После этого производят расчет днищевой консоли (рис.16) в расчетном
сечении А—А сопряжения ее со стеной.
рис.16. Расчетная схема днищевой консоли
Для этого строится эпюра напряжений в основании в ремонтном
случае от расчетных нагрузок (расчет прочности) и используется нормативная эпюра
напряжений (расчет на раскрытие трещин). Консоль может считаться абсолютно
жесткой, но обязателен учет сжимающей ее продольной силы Nк величина которой
определяется с учетом реактивной силы трения Тд в основании, возникающей при
упругом сжатиии уплотнения осевого шва камеры и растягивающих усилий от
63
фильтрационного противодавления в шве Рф, создаваемого напором грунтовых вод
за камерными стенами.
Для камер докового типа на нескальных основаниях после расчета стен
производится расчет неразрезного днища как симметрично нагруженной балки на
упругом основании шириной 1 м, вырезанной из плиты днища в поперечном
направлении и находящейся в условиях плоской деформации.
Основной особенностью расчета таких балок является сложность
определения реакции основания, для чего предварительно составляется расчетная
схема балки со всеми действующими на днище нагрузками от веса стен и воды,
бокового давления грунта и воды, изгибающих моментов, передаваемых на днище
от стен, взвешивающего давления грунтовых вод.
Затем все нагрузки (нормативные и расчетные) для каждого расчетного
случая приводятся относительно оси днища к системе сосредоточенных
вертикальных сил Р (рис.17), равномерно распределенной нагрузки q и изгибающих
моментов М. Кроме того, обязательно должны быть учтены боковые пригрузки от
засыпок за камерными стенами qпр. Схемы определения нагрузок на днища и
значения единичных нагрузок приведены в Приложении №1. При сборе нагрузок
значение коэффициентов безопасности и перегрузки следует назначать таким
образом, чтобы расчетные значения веса бетона, давление грунта и других нагрузок
ухудшали работу днища в соответствующем расчетном случае.
64
рис.17. К расчету неразрезного днища (2-й экспл. случай): а — нагрузки; б — схема
балки конечной жесткости (tг≥ 3) на упругом сжимаемом слое; в — расчетная схема
определения усилий в днище; д — эпюры Q, M и Мн.
Для упрощения расчета рекомендуется равномерно
распределенную нагрузку от веса воды в камере qв распределить по всей длине
балки, уменьшая, соответственно, сосредоточенную нагрузку от веса стены Р на
величину qв х bст, где — bст толщина стены в месте сопряжения с днищем. Так же
целесообразно нагрузки Р и М от стен прикладывать не в середине их основания,
а на лицевой или тыловой гранях с соответствующим изменением значения
изгибающего момента относительно оси днища
С учетом опыта проектирования в курсовом проекте рекомендуется для
наихудших условий работы днища принимать (черт. 16): значение максимальной
ординаты эпюры боковой пригрузки в эксплуатационном случае , в
ремонтном случае , длину lпр = l, а саму эпюру — треугольной формы.
Для расчета реакции основания на действие рассмотренной системы
нагрузок следует пользоваться эпюрами и таблицами реакций основания от
65
единичных нагрузок, составленными для балок на условной полуплоскости или на
упругом (линейно-деформируемом) сжимаемом слое.
Показатель гибкости tг определяют для общего случая (при наличии в
днище водопроводных галерей) по формуле
а для сплошного днища без галерей по формуле
где Е и ν0 — модуль общей деформации и коэффициент Пуассона для
основания; Еб и νб — модуль упругости и коэффициент Пуассона для бетона; l,
hдн, J
- соответственно ширина, высота (толщина) и приведенный момент инерции
пр
днища.
Значение коэффициента Пуассона для бетона всех марок можно
принять νб = 0,15; ориентировочные значения Е для различных грунтов и Еб
приведены в табл.6.
У неразрезных днищ камер обычно значения показателя гибкости
невелики, tг≥1...3, что позволяет гибкостью днища пренебречь. В предварительных
расчетах, когда геотехнические характеристики грунтов оснований еще
недостаточно выявлены, часто днища камер считают абсолютно жесткими (tг = 0),
что дает некоторый запас по толщине.
В этом случае при симметричных конструкциях камер достаточно
определить значения интенсивностей контактных давлений для единичных
значений равномерной нагрузки q и боковых пригрузок qпр (рис. 17, б) так как
симметричные сосредоточенные нагрузки «Р» могут быть заменены равномерно
распределенной нагрузкой q'= Р / l, а моменты, приложенные по концам днища, не
влияют на реакцию основания под ним.
Расчет ординат эпюры реакции основания рекомендуется делать для
характерных сечений на расстояниях х от середины балки (рис. 17), записываемых в
относительных величинах х / l =1/16; 3/16; 5/16; 7/16; 9/16; 11/16; 13/16 и 15/16.
66
После определения реакции основания и проверки условия равновесия при
ahc
tg
C
ah
y
p
ah
p
1
s
tg
ah
p
a
p
фактически действующих нагрузках Р, М, Q (без боковых пригрузок) для всех
расчетных случаев (при расчетных нагрузках) строят эпюры изгибающих моментов
и поперечных сил (достаточно только для участка днища между внутренними
гранями стен).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА
ОСНОВНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГРУНТА
Активное давление (черт. 1)
1. В случаях, ограниченных условиями: поверхность грунта плоская и
, на поверхность грунта равномерно распределена нагрузка g, слои грунта за
подпорной стеной параллельны поверхности (черт. 1, а), горизонтальная рah и
вертикальная р
составляющие интенсивности активного давления на единицу
a
высоты расчетной плоскости при < (45° - /2) на глубине у допускается
определять исходя из гипотезы плоских поверхностей скольжения по формулам
; (1)
. (2)
Для связных грунтов рah должно приниматься не менее 0. Сцепление грунта
по расчетной плоскости не учитывается.
В формулах (1) и (2):
и С - угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта,
относимые к первой или второй группе предельных состояний;
- угол трения грунта по расчетной плоскости, как правило,
с
принимаемый по абсолютной величине не более и не более 30° для
плоскости, проходящей в грунте, и не более 2/3 по контакту сооружения с
грунтом;
67
глубине у
tgtg
q
iyi
y
p
1
ah
ahc
ah
k
cos
cos 1
2
2
3
2
2
1cos
cos
k
k
ahc
coscos
sinsin
1
s
s
k
coscos
sinsin
2
s
s
k
s
s
k
coscos
coscos
3
р
- вертикальное давление в грунте у расчетной плоскости на
у
где
и уi - соответственно удельный вес грунта (в случая
i
насыщения грунта водой - с учетом взвешивания) и высота i-го слоя
грунта у расчетной плоскости;
и
активного давления грунта, определяемые по формулам:
, (3)
- коэффициенты горизонтальной составляющей
; (4)
; (5)
здесь
При определении горизонтальной Еah и вертикальной E
;
;
.
составляющих
a
давления грунта суммирование эпюр интенсивности давления производится по
высоте.
Если расчетная плоскость проходит в грунте, то следует определять
давление при нескольких возможных ее положениях (нескольких углах ), приняв за
расчетное наивыгоднейшее для рассматриваемого предельного состояния. В
68
однородном грунте на участке, где > (45° - 2) (пологая стена) расчетную
плоскость допускается принимать под углом = (45° - /2).
Черт. 1. Схемы к расчету активного давления грунта
а - в простых случаях; б - сложных случаях; 1 - расчетная плоскость; 2 - возможные
поверхности обрушения; 3 - вертикальные плоскости раздела между элементами призмы
обрушения
2. В общем случае горизонтальную Еah и вертикальную Е
составляющие
а
активного давления грунта на расчетную плоскость (черт. 1, б) допускается
определять, намечая возможные поверхности обрушения 2 от низа расчетной
плоскости 1. При больших неравномерных нагрузках на поверхности грунта и слоях,
резко отличающихся по характеристикам, поверхности обрушения могут быть
неплоскими. Следует также рассматривать поверхности, частично или полностью
проходящие по поверхности котлована или слабым прослойкам.
69
Для каждой поверхности обрушения определяют значение горизонтальной
n
hi
E
ah
E
1
n
i
E
a
E
1
i
tg
s
tg
ctg
i
tg
ibi
c
i
tg
h
F
i
G
hi
E
E
i
Ehitg
s
Е
составляющей бокового давления грунта. Наибольшее значение Еah будет
аh
искомой горизонтальной составляющей активного давления, а соответствующая
этой величине поверхность обрушения - расчетной.
Для определения Еah призму обрушения разделяют вертикальными
плоскостями 3 на отдельные элементы таким образом, чтобы в основании каждого
был однородный грунт и основание можно было считать плоским. При > 0 элемент
между расчетной плоскостью и вертикалью, проведенной через ее низ, как
самостоятельный элемент не рассматривается: в зависимости от того, что может
дать большее значение Еah, вес этого элемента G, присоединяется к ближайшему
или распределяется между остальными, например, пропорционально их весам Gi).
Горизонтальная Еah и вертикальная Е
грунта определяют по формулам:
где n - число элементов в призме обрушения;
составляющие бокового давления
а
; (6)
, (7)
; (8)
, (9)
здесь Gi - сумма вертикальных составляющих нагрузок, включая
вес элемента, нагрузки на его поверхности и др.;
Fh - сумма горизонтальных составляющих нагрузок в пределах
ширины элемента b
- при направлении в сторону расчетной плоскости);
bi - ширина элемента;
i
в том числе фильтрационные силы (со знаком "плюс"
i ,
- угол внутреннего трения у основания элемента;
70
с
11
j
y
j
y
jah
E
ahj
E
ah
p
p
a
E
a l
E
a j
yjy
j
1
1
- средневзвешенное значение удельного сцепления по высоте
i
элемента;
- угол между вертикалью и поверхностью обрушения,
принимается со знаком "плюс" - по направлению часовой стрелки;
- средневзвешенное значение угла трения по расчетной
s
плоскости.
Если вычисленное значение Eah 0, то следует принимать Еah = 0. Если
сила Е
< 0, то она направлена вверх.
a
Для определения интенсивности давления рah и точки приложения сил Еah и
Е
принимают допущение, что давление на любую часть стены высотой у < Н
a
можно определить тем же способом, что и для всей стены. Вследствие этого
выбирают на расчетной плоскости несколько характерных точек на глубинах уj и
для каждой определяют указанным выше способом давление Е
среднюю интенсивность давления на участке (yj - y
) по формулам:
j-1
; (10)
. (11)
, а затем вычисляют
ahj
Для верхних участков, которые удовлетворяют условиям применимости
формул (1) и (2), можно для упрощения расчета использовать рекомендации п.1.
71
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]