Расчет стоечной опоры. Определение усилий в элементах опоры. Расчет фундамента опоры

Глава 3.

Расчет стоечной

опоры

3.1.  Сбор нагрузок действующих на опору

  Нагрузки от веса элементов опоры и фундамента приведены

в таблице 3.1

                                               Таблица 3.1

		Объем		уд. вес	полный вес
		Ед.изм.	кол-во	т/м3	т
1	Вес ростверка	М3	20.97	2.5	52,27
2	Вес стоек	М3	44,24	2.5	110,06
3	Вес распорки	М3	11,4	2.5	28,5
				Итого	451,8

Нормативные опорные реакции взяты из расчета по программе “Balka”

-  от постоянной нагрузки   363,0тс

-  от временной нагрузки     131,53тс

Нормативная продольная нагрузка от торможения  принимается равной 50% от  веса равномерно распределенной части нагрузки АК

       Т = 0,5 . 1,2 . 1,1 . 126 = 58,2тс.

 По СНиП 2.05.03-84* принимаем  Т = 2,5 К = 2,5 . 11 = 27,5тс.

Нормативная продольная нагрузка от трения в подвижных опорных частях.

F_тр- принимаем в виде горизонтального продольного реактивного усилия и определяем по формуле  F_тр=mR,

где  R =329.9тм - опорная реакция взята из расчета “BALKA”

        m - нормативная величина коэффициента трения в опорных частях при их перемещении, принимаемая равной средней величине из визможных экстремальных значений. Величины возможных max и min коэффициентов трения следует принимать соответственно равными для катковых, секторных или валковых опорных частей – 0.040 и 0.010.

m=(0.04+0.01)/2=0,025

                           F_тр=0,025*329,9=8,25тс

Нормативная ледовая нагрузка

Предел прочности льда при отсутствии опытных  данных допускается принимать для III района сттраны:

- предел прочности льда на раздробление R_z =KR_z1=1.57*45=78.75т/м²  (при первой подвижке)

-предел прочности льда на изгиб R_m=0.7* R_z=0.7*78.75=55.12 т/м²

Равнодействующую ледовой нагрузки необходимо прикладывать в точке, расположенной ниже расчетного уровня воды на 0.3t, где t – расчетная толщина льда, принимаемая равной 0.8 от max за зимний период.

Нагрузку от движущихся ледяных полей на опоры мостов принимаем по min значению из определяемых:

-при поррезании опорой льда

                  F₁=Y₁R_zbt

-при остановке ледяного поля

              F₂=0.4nt Y₂AR_z

Где Y₁, Y₂ – коэффициенты формы в денном случае 0.9, 2.4

      b – ширина опоры на уровне действия льда

      t – толщина льда

      n - скорость движения ледяного поля

      А – площадь ледяного поля принимаемая          

                    А=10tR_m=10*1.35*55.125=744.2 м²

F₁=0,9*78,75*1,22*1,35*0,8=93,35т

       F₂=0,4*0,5*0,8*1,35 2,4*744,2*78,75=81,04т

К расчету принимаем F_т=81.04т

Нормативное значение F_т=97.0т

Определение усилий в элементах опоры.

I сочетание нагрузок (вдоль моста)

Определение усилий в элементах опоры производим с использованием программы “BEZROS”

Подготовка исходных данных:

 

                                 рис. 3.1. Схема для расчета

При расчете буровых свай глубину следует принимать равной a/2 м,

где a - коэффициент деформации, определяемый по формуле:

где К – коэффициент пропорциональности равный 600

       b – условная ширина сваи, равная 1.5*1,5+0,5=2,5м

        g - коэффициент условий работы

       Е – модуль упругости бетона равный 3060000

       I – момент инерции поперечного сечения сваи равный  0.248м⁴

В результате расчета a=0.286

Положение заделки получаем 2/0,286=7м

      Нормативные значения усилий

N=N_п+N_n=547.7+131.5=679.2т

М=F_т*H=27.5*9.45=259.8т/ м²

Жесткости элементов: EF₁=1.17*3060000=35802000т       EI₁=333540  

                                      EF₂=1.77*3060000=5416200т         EI₂=758880

Расчетные значения усилий

N=602.5+155.1=757.6т

М=27,5*08*9,45=207,9 т/ м²

IV сочетание нагрузок (поперек моста)

Усилия определяются также по программе “BEZROS”

Подготовка исходных данных:

Нормативные значения усилий

N₁=313.0т

N₂=363.0т, где  N₁ и N_2­ -  опорные реакции по программе “BALKA”

F=81.0т – нормативная ледовая нагрузка

На ригель действует равномерно-распределенная нагрузка в виде собственного веса ригеля   p=(0.9*2.3*10.1*2.5*2.5)/10.1=5.17т/м

На распорку действует равномерно-распределенная нагрузка в виде собственного веса  распорки  p=(1,0*1,5*7,6*2.5)/7,6=3,75т/м

Вес опоры учтен в виде сосредоточенных нагрузок, приложенных к узлам рамы.  P=27т – от веса стойки

            P=50т – от веса сваи

Рис.3.2 Расчетная схема.

Жесткости элементов:EF₁=2,07*3060000=6334200          EI₁=241678

                                      EF₂=1.17*3060000=35802000т       EI₂=333540  

                                      EF₃=1,5*3060000=4590000             EI₃=859860

                                      EF₄=1.77*3060000=5416200т         EI₄=758880

Расчетные значения усилий

N₁=354.0т

N₂=403.0т, где  N₁ и N_2­ -  опорные реакции по программе “BALKA”

F=97.0т – нормативная ледовая нагрузка

На ригель действует равномерно-распределенная нагрузка в виде собственного веса ригеля   p=(0.9*2.3*10.1*2.5*2.5)/10.1*1,1=5.698т/м

На распорку действует равномерно-распределенная нагрузка в виде собственного веса  распорки  p=(1,0*1,5*7,6*2.5)/7,6*1,1=4,098т/м

Вес опоры учтен в виде сосредоточенных нагрузок, приложенных к узлам рамы.  P=30т – от веса стойк            P=55т – от веса сваи

3.2.  Расчет тела опоры

Расчет сечений бетонных опор ведется по прочности и трещиностойкости.

                                        Расчет стойки

Расчет стойки поперек моста (поIV сочетанию нагрузок)

В результате расчета по программе “BEZROS” продольная сила, действующая на стойку N=129.0т, M=105.9тм изгибающий момент при расчете на трещиностойкость, т. к. тращиностойкость является определяющим показателем .

где М и N—соответственно изгибающий момент и продоль­ная сила в сечении при расчетах на трещиностойкость.

К расчету принимаем момент, полученный подробным рассмотрением его положения , т. к. М=105.3тм находится на оси и восприниматся не только стойкой, но и распоркой, примем истинное значение момента ниже оси на 1метр при этом момент равен 84.3тм.

Схема определения истинного изгибающего момента.

§  Трещиностойкость

Для расчета железобетонных сечений стойки воспользуемся программой “BETON”.

Подготовка исходных данных:

Сечение стойки примем диаметром 0.61м, арматуры Æ32мм, 46 стержней в 2 ряда.

В результате расчета данное сечение при продольной силе N=129.0т выдерживает изгибающий момент М=91.9тм>84.3тм проверка выполняется.

§  Прочность.

Внецентренно сжатые элементы рассчитываются по проч­ности.

Проверку по прочности проводим аналогично, но    с использованием расчетных значений нагрузок N=144т, М=126.4тм. Проверяем тоже поперечное сечение стойки.

В результате расчета данное сечение при продольной силе N=144т выдерживает изгибающий момент М=509,03тм>126,4тм проверка выполняется.

Расчет стойки вдоль моста (поI сочетанию нагрузок)

В результате расчета продольная сила, действующая на стойку N=692,7т, M=207,9тм изгибающий момент при расчете на трещиностойкость. Для расчета железобетонных сечений стойки воспользуемся программой “BETON”, проверив тоже сечение получаем, что стойка при N=693т выдерживает М=224тм >207.9тм проверка по трещиностойкости выполняется. Ввиду того , что расчет по трещиностойкости является определяющим, проверку по прочности можно не проводить, она заведомо выполнится с запасом.

Расчет ригеля.

В результате расчета плоской рамы по программе “BEZROS” и сопоставлению нагрузок N M расчет армирования ведем по N=24.6т  

М=-47,7тм  - по трещиностойкости, N=27.48т  М=-50.69тм по прочности.

Значение М принимаем также как при расчете стойки.

Для расчета железобетонного сечения ригеля воспользуемся программой “BETON”.

Подготовка исходных данных:

сечение ригеля

В результате при расчете на трещиностойкость данное сечение при силе N=24.6т имеет допустимое значение момента М=52.31тм  > 47.7тм  проверка по трещиностойкости выполняется.

В результате расчета на прочность сечение ригеля с данным армированием при силе N=27,48т имеет допустимое значение момента М=463,3тм  > 69,43тм  проверка по трещиностойкости выполняется.

Арматуру в растянутой  зоне принимаем 1 ряд Æ 32  12 стержней.

Схема расположения арматурных стержней.

Расчет фундамента опоры

В данном случае целесообразно применять свайный фундамент в виде буронабивных свай, т. к. нагрузку от сооружения необходимо передавать на глубоко залегающий слой малосжымаемый грунт.

Анализируя геологическое строение участка строительства, таким является слой алевролитов.

Номер слоя	Мощность слоя, м	Геологический индекс	Нормативные характеристики
			gs, т/м3	E0 МПа	Sr	e	n	C, МПа	jо	R, МПа
1	14,9	аQ4	2,00	200	0,70	0.55		0,15	21,0
2	7,0	LgQ3	2,10				0.35			10,0

Буронабивные сваи изготовляют в заранее пробуренных скважинах с       Æ 1.5м без уширения. Они рекомендуются в условиях, когда погружение свай и свай-оболочек затруднено из-за наличия слоев глинистых грунтов твердой консистенции.

Проектируемая опора имеет однорядный свайный фундамент.

Расчет однорядного свайного фундамента ведется на нагрузки, действующие в плоскости перпендикулярной плоскости ряда. Действующие нагрузки определены по программе “BEZROS”

Несущая способность сваи по грунту проводится с использованием программы “PILE”.

     При этом в качестве загружений рассматривались различные сочетания нагрузок (по СНиП 2.05.03-84^*).

Усилия, которые возникают в сваях от нагрузок, действующих вдоль и поперек оси  моста, необходимо суммировать.

Максимальная  расчетная нагрузка на голову сваи составила:

                       N=422.35т > 375.6т