Файлы по мостам / Королёв А.А. Диплом / Дипломы / Диплом (хз) / ОТ Аллы / Диплом 2000 / хрень / Расчет временной опоры

Расчет временной опоры.

1.1. Расчет стоек временной опоры из элементов МИК по несущей способности.

Расчет сводится к расчету усилий S в отдельных стойках опоры по формуле:

S = V+(Т_i*h_i*y_max)/y_i²  S

Где:

V- вертикальное давление на опору, равное опорной реакции, величина которой определяется в зависимости от статической схемы сооружения в процессе монтажа. Величину V принимаем из расчета пролетного строения.

V= 62,5 т.

Т_i – продольная и поперечная силы от действия внешних факторов (берем из расчета пролетного строения).

h_i – плечо действия сил Т_i, м,

y_i – расстояние по фасаду моста от центра стоечного поля до i –ой стойки.

S = 62,5 + ((8*10*2,5)/(4*2² + 4*2,5²)) + ((6*10*1,0)/(10*1,0²)) = 62,5+4,9+6,0 = = 73,5 т

S- допустимое давление на стойку.

Принимаем 10 стоек – труба 203*9, длиной 4,0 м – с допустимым давлением на одну стойку 85,0 т.

Тогда получаем:

73,5 т  85,0 т – проверка выполняется.

1.2. Расчет свайного поля временной опоры:

Расчет несущей способности свай:

Принимаем железобетонные сваи, диаметром 0,6 м. Заглубляем сваи на 1,5 м в супесь, таким образом получаем их длину 23,0 м. Из конструктивных соображений назначаем 10 свай (под каждую стойку временной опоры).

Несущую способность сваи, погружаемой без выемки грунта, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

F_d = _с(_cr*R*A + U*_cf*f_i*h_i)

Где: _с = _cr = _cf = 1,0

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи. Глубина погружения сваи от линии теоретического размыва (в супесь с Y_L=0,36) равна 9,5 м, тогда R= 2807 кПа.

A – площадь операния сваи на грунт, А = *d²/4 = 3,14*0,6²/4 = 0,283 м²

U – наружный периметр поперечной сваи, U=*d = 3,14*0,6=1,884 м

f_i – расчетные сопротивления на боковой поверхности свай,

h_i – толщина слоя грунта, м.

l_i – средняя глубина расположения слоя грунта.

При l₁ = 4,5 м, f₁ = 39 кПа (для мелкого песка),

l₂ = 8,75 м, f₂ = 38,1 кПа (для супеси).

Несущая способность сваи по грунту:

F_d = 2807*0,283+1,884*(39*7+38,1*1,5) = 1416,38 кН.

Проводим расчет свайного фундамента временной опоры по первой группе предельных состояний. Расчет производится на расчетные нагрузки методом перемещений с использованием плоских схем. Нормативные нагрузки умножаются на осредненный коэффициент надежности по нагрузке γ_f = 1,2, получая при этом расчетные нагрузки. Эти нагрузки приводятся к точке О – центру тяжести подошвы ростверка:

- Суммарная вертикальная расчетная нагрузка:

N₁ = 1,2*( ∑P₀+G_р+G_вр.оп) = 1,2*(625,0+8,6*3,0*1,0*24,4+112,7) =1412,28 кН.

Где: ∑P₀ – нормативная вертикальная нагрузка от пролетного строения,

G_р – вес ростверка временной опоры,

G_вр.оп – вес элементов МИК временной опоры.

- Горизонтальная расчетная нагрузка:

H₁ = 1,2*∑H₀ = 1,2*(80+60)=168,0 кН

Где: ∑H₀ – нормативная горизонтальная нагрузка.

- Расчетный момент:

M₁ = 1,2*(∑P₀*е₀ +∑H₀*h_р) = 1,2*(0+(60+80)*1,0) = 168,0 кН.

Где: е₀ – эксцентриситет приложения нормативной вертикальной нагрузки, h_р- высота ростверка.

Для удобства вычислений расчет ведем применительно к одному ряду свай. Тогда, расчетные усилия, приходящиеся на расчетный ряд свай, представляют:

N₁ = 1412,28/10 = 141,228 кН,

H₁ = 168,0/10 = 16,8 кН,

M₁ = 168,0/10 = 16,8 кН*м.

Расчетная ширина сваи:

b_р = K_ф(1,5*d+0,5) = 0,9*(1,5*0,6+0,5)=1,26 м

где K_ф – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения сваи.

Расчетный модуль упругости для бетона В40:

Е_б = 0,8*35,0*10⁶ = 28*10⁶ кН/м²

Жесткость свай на изгиб и сжатие соответственно:

EI=28*10⁶*3,14*0,3⁴/4=0,178*10⁶ кН м²

ЕА=28*10⁶*0,131=3,67*10⁶ кН

h_к = 3,5*0,6+1,5 = 3,6 м

где h_к – глубина, в пределах которой учитывается упругий отпор грунта. В пределах h_к залегает песок мелкий, средней плотности, значит коэффициент пропорциональности равен К = 15000 кН/м⁴ (см. 3.1 прилож. 1, табл.1).

Коэффициент деформации определяется по формуле:

α_э = (К*b_р/EI)^1/5= (15000*1,26/0,178*10⁶)^1/5 = 0,64 м^-1

Приведенная глубина заложения сваи в грунте:

Ī = α_э l_св= 0,64*23,0=14,72 м

Под воздействием нагрузок N_1, P_1, M₁ ростверк получает перемещение точки О. Величины этих перемещений определяются в результате решения системы канонических уравнений:

u r_uu + c r_uc + φ r_uφ – N₁= 0

u r_cu + c r_cc – P₁= 0

u r_φu + c r_φc + φ r_φφ – M₁= 0

Коэффициенты канонических уравнений определяются по формулам:

r_uc = r_cu = r_cφ = r_φc = 0

r_uu = ₀ sin²_i + ₂

r_uφ = r_φu = ₀ x_i sin_i cos _I - ₃ cos _I

r_cc = ₀ cos ²_I + ₂

r_{ } = ₀ x_i² cos ²_I + ₂ x_i² +2 ₃ x_i sin _I +₄

Сопротивление сваи перемещениям плиты ростверка характеризуются значениями:

Так как Ī › 2,6 м, значит длина изгиба сваи определяется по формуле:

l_м = l₀ + К₄/ α_э = 14,0 + 1,8/0,64=16,81 м,

Расчетная длина сваи:

l_n = l₀ + (7*ЕА)/(F_d*10³) = 14,0+(7*3,67*10⁶)/(1416,38*10³)=32,14 м

₁= ЕА/l_n=3,67*10⁶/32,14=1,14*10⁵ кН/м

₂= 12*ЕI/l_m³=12*0,178*10⁶/16,81³= 0,45*10³ кН/м

₃= 6*ЕI/l_m²=6*0,178/16,81² = 3,78*10³ кН/м

₄= 4*ЕI/l_m = 4*0,178/16,81 = 42,36*10³ кН/м

₀ =₁ + ₂ = (114,0 – 0,45)*10³ = 1,136*10⁵ кН/м

Тогда:

r_uu = 5*0,45*10³ = 0,0225*10⁵ кН м

r_uφ = r_φu = 0 – 5*3,78*10³*1,0 = - 0,189*10⁵ кН м

r_cc = 5*1,136*10⁵ + 5*0,45*10³ = 5,703*10⁵ кН м

r_{ } = 1,136*10⁵*(1,8² + 3,5²)*2*1,0 + 0,45*10³*(1,8² + 3,5²)*2 + 5*42,36*10³ = =37,45*10⁵ кН м

Находим:

 _z = 1/( r_uu * r_{ } - r_uφ ²) = 1/(10¹⁰*(0,0225*37,45 + 0,189)) = 1/(103,16*10⁸)

U= (r_{ } *H₁ - r_uφ *M₁) *  _z = (37,45*10⁵*16,8 + 0,189*10⁵*16,8)/(103,16*10⁸) = =61,3*10^-4 м

С = N₁/ r_cc = 141,228/(5,703*10⁵) = 2,48*10^-4

 = (r_uu *М₁ - r_uφ Н₁) *  _z = (0,0225*10⁵*16,8 + 0,189*10⁵*16,8)/(103,16*10⁸) = =0,344*10^-4 м

Определяем усилия, действующие на голову каждой сваи в расчетном ряду:

Р_i = ₁ (u*sin _i + (c+x_i) cos_i)

H_i = ₂ (u*cos _i - (c+x_i) sin_i)

M_i = ₄ - ₃(u* cos _i - (c+x_i) sin_i)

Р₁ = 1,14*10⁵*(2,48*10^-4+1,8*0,344*10^-4)*1,0 = 35,33 кН  F_d / = 1011,7 кН

Р₂ = 1,14*10⁵*(2,48*10^-4+3,5*0,344*10^-4)*1,0 = 42,00 кН F_d / = 1011,7 кН

Р₃ = 1,14*10⁵*(2,48*10^-4+0*0,344*10^-4)*1,0 = 28,27 кН  F_d / = 1011,7 кН

Р₄ = 1,14*10⁵*(2,48*10^-4 – 1,8*0,344*10^-4)*1,0 = 21,21 кН F_d / = 1011,7 кН

Р₅ = 1,14*10⁵*(2,48*10^-4 – 3,5*0,344*10^-4)*1,0 = 14,55 кН F_d / = 1011,7 кН

Н₁ = Н₂ = Н₃ = Н₄ = Н₅ = 0,45*10³*61,3*10^-4 = 2,76 кН

М₁ = М₂ = М₃ = М₄ = М₅ = 42,36*10³ *0,344*10^-4–3,78*10³*61,3*10^-4 = = - 21,71 кН м

Проверки:

1) (Р_i cos_i - H_i sin_i) = N₁

(35,33+42,0+28,27+21,21+14,55)*1,0 = 141,36 кН  141,228 кН

2) (Р_i sin_i + H_i cos_i) = Н₁

2,76*5 = 13,8  16,8 кН

3) (Р_i cos_i - H_i sin_i)*x_i +  М_i = М₁

35,33*1,8+42,0*3,5+28,27*0+21,21*(-1,8)+14,55*(-3,5)+5*(- 21,71) =

= 12,94 кН м  16,8 кН м

Проверки выполнены.

1.3. Расчет свай на выдергивание:

Для того, чтобы не произошло выдергивание свай необходимо чтобы удерживающее усилие было больше, чем опрокидывающее. То есть разница между воздействием от вертикального усилия и действием от продольных и поперечных сил должна быть больше нуля.

S = V - (Т_i*h_i*y_max)/y_i²  0

S = 141,228/10 – (8*11*3,5)/(4*3,5² + 4*1,8²) – (6*11*1)/(10*1²) =

= 14,13 - 4,97 – 6,6 = 2,56 т  0

Проверка выполнена.