Диссертация (1173101), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Отмеченное допущениесправедливо также в случае гладкой поверхности задней стенки тела устоя.Эпюру коэффициентов давления грунта засыпки можно представить в видеграфика, представленного на рис. 4.8, е.Разныеисследователипо-разномупредлагаютопределятькоэффициенты давления грунта. Так Соколов А.Д для песчаного грунта скоэффициентом Пуассона ν =0,3 коэффициенты активного и пассивногодавления грунта принимает равными соответственно [39]:ka = tg2 (45o - φ/2) = 1/3 или приближенно 0,3;(4.3)kp= tg2 (45o + φ/2) = 3,0.Промежуточноеположениемежду(4.4)величинамикоэффициентовдавления занимает коэффициент давления покоя, когда стенка устоянаходитсявнеподвижномсостоянии.Посленесколькихцикловперемещений стенки песчаный грунт засыпки за устоем уплотняется,образую уплотненный клин и в верхней его части создается пустоепространство (рис.
4.9).PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com105Рис. 4.9. Образование пустот в насыпи за устоем: 1-пустое пространство, 2уплтненный клин грунтаИзгибающиймомент,создаваемыйпассивнымдавлением,способствует уменьшению изгибающих моментов в узле сопряженияинтегрального устоя с пролетным строением от постоянных и временныхнагрузок.Вэтомсостоитегоположительноевоздействие.Хотяпереоценивать его значения для всех мостов нельзя.Наиболее корректно рассматривать давление грунта в виде функции отперемещений стенки устоя.
Чем больше эти перемещения, а вернееамплитуда таких перемещений, тем пассивное давление грунта становитсябольше. Однако на сегодня не существует каких-либо достоверных ипростых методов определения отношения между давлением грунта иперемещениями стенок. Имеются различные рекомендации, например,обобщенные в работе Р.Дж.Лока.Так, есть предложение считать, что коэффициент бокового давления впределах тела устоя следует определять по формуле:k* = (d/ 0,05 H)0,4 kp или:(4.5)k* = k0 + (d/ 0,03 H)0,6 kp.(4.6)Таким образом, если учитывать амплитуду перемещений верхаинтегрального устоя d = 55 мм, что характерно для условий Вьетнама, высотуPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com106насыпи H = 6 м, k0 =0,3, kp=3, то получаем расчетные коэффициентыдавления соответственно 0,46 и 0,66.В стандарте Великобритании для грунтов с разным углом внутреннеготрения даны фиксированные значения коэффициентов пассивного давленияфрикционных стенок (табл.
4.2).Таблица 4.2УголДляДля стенки сДля стенки свнутреннеговертикальнойнаклоном внаклоном втрения грунта, φстенкисторону пролетасторону насыпипод углом 20опод углом 20о30о53735о641240о952045о15637Если учитывать величину коэффициента пассивного давления дляпесчаной насыпи (kp=5), то расчетные коэффициенты давления в пределахтела интегрального устоя, определенные по формулам (3.5) и (3.6) будутсоответственно равны 0,76 и 0,9.Для анализа перемещений верха устоя и свай в этом разделе мырассмотрим вариант косого путепровода с углом косины 30°. При этомрассмотрим влияние принятия различных коэффициентов давления дляпассивной фазы работы грунта.4.2.2. Анализ результатов перемещений интегрального устоя поддействием активного и пассивного давлений грунта насыпиПри проведении исследований были приняты два расчетных случая:при учете всех постоянных нагрузок и временной подвижной нагрузки HL-PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com10793, а также перепада температур (положительного и отрицательного), чтосоздает наибольшие продольные перемещений верха интегрального устоя.При этом для создания наибольших перемещений в сторону пролетавременнаянагрузкарасполагаетсянавсемпролетномстроениииучитывается отрицательный перепад температур (СН1).
Для получениянаибольшихперемещенийвсторонунасыпивременнаянагрузкиустанавливается в пределах длины переходной плиты и учитываетсяположительный перепад температур (СН2) (рис. 4.10, а,б).Учитывая тот факт, что во Вьетнаме в течение года сохраняетсяположительная температура и сезонные перепады составляют -11,6о С и +18,2о С, годовая амплитуда перемещений будет меньше, чем в условияхРоссии. В этой связи для сравнения были рассмотрены 2 случая загружения,но с учетом временной подвижной нагрузки А14 и сезонных перепадовтемпературы для условий Москвы +35,5о С и - 20,2о С (рис.
4.10, в,г).Графики изменения средних месячных температур воздуха в Ханое иМоскве приведены на рис. 4.11.В программном комплексе MIDAS изменение коэффициентов давленияпо высоте устоя принято, исходя из эпюры, представленной на рис.1,е икоэффициенты активного и пассивного давления приняты соответственнотак:ka = 0,3 и kp = 3,0Принимая во внимание данные табл. 4.2, коэффициент пассивногодавления может быть принят равным kp= 5,0 и этот случай был такжерассмотрен при определении перемещений тела устоя для сравнения.Помимо этого, был рассмотрен вариант, когда учитывается толькоактивное давление, которое присутствует весь период в течение 1,5-2 летпосле ввода сооружения в эксплуатацию, т.е.
в течение до образованияуплотненного клина грунта за телом интегрального устоя. При этомPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com108коэффициент активного давления грунта по всей высоте устоя принятравным ka = 0,3.а)б)в)г)Рис. 4.10. Загружения путепровода нагрузками: а,б –HL-93K; в,г- А14PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com109Рис. 4.11.
Изменение средней температуры по месяцам в Ханое и МосквеТаблица 4.3Глубина(м)3210-2-4-6-8-10-12-14-16-18-20Перемещения (мм)pp App HL-93K mi HL-93K pa HL-93K14-1,210,161,02-1,58-3,62-2,37-0,64-4,71-7,18-4,57-2,28-9,33-12,30-6,46-3,87-16,00-8,81-3,49-1,30-11,46-4,72-1,320,13-6,13-1,87-0,230,54-2,43-0,440,090,37-0,570,020,050,070,030,040,010,000,050,000,000,000,010,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,00Полученныерезультатырасчетовперемещенийmi A140,21-3,09-5,95-8,40-4,53-1,72-0,300,120,060,010,000,000,000,00pa A141,32-0,84-2,97-5,03-1,690,160,710,480,09-0,010,000,000,000,00относительнопродольной оси путепровода приведены в табл.
4.3 и 4.4 и эпюрах рис. 4.12 и4.13).PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com110Таблица 4.4Глубина(м)3210-2-4-6-8-10-12-14-16-18-20pp HL93K1,464,348,6214,7610,575,662,240,52-0,03-0,050,000,000,000,00Перемещения (мм)mi HLpa HLpp A93K93K14-0,19-1,221,892,850,775,655,492,7411,207,754,6519,194,181.5613.751,58-0,157,360,27-0,652,91-0,11-0,440,68-0,06-0,09-0,03-0,010,01-0,060,000,00-0,010,000,000,000,000,000,000,000,000,00mi A14-0,253,707,1410,075.442,060,35-0,14-0,07-0,020,000,000,000,00pa A14-1,581,003,566,042.03-0,20-0,85-0,57-0,110,010,000,000,000,00Рис. 4.12.
Эпюры перемещений интегрального устоя при действииотрицательного градиента температурPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com111Рис 4.13. Эпюры перемещений интегрального устоя при действииположительного градиента температурНа эпюрах рис.4.12 и 4.13 приняты следующие обозначения:по МИДАС (HL-93K);при kp= 5,0 (HL-93K);при k=0,3 (HL-93K);тоже, но при действии A14;тоже, но при действии A14;тоже, но при действии А14.Из полученных результатов видно, что учет только активного давлениягрунта приводит к ошибке по перемещениям низа устоя на 65% как приположительном, так и отрицательном градиенте температур. В тоже время поверху интегрального устоя эти расхождения доходят до 84% и они меньшепри учете изменяющейся по высоте эпюре коэффициентов давления.Если учитывать коэффициент пассивного давления равным 5, топеремещения верха интегрального устоя будут на 20% больше, чем при учетедопущений, принятых в программном комплексе MIDAS.Длякосыхпутепроводовболееважнознатьнепродольныеперемещения, а результирующие Dxy, направленные под углом в продольнойPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com112оси.
Эти результаты для случая загружения нагрузками HL93K и А14 приучете соответствующих перепадов температуры для Москвы и Ханояпредставлены в табл. 4.5. и эпюрах рис. 4.14. При этом ось у направленаперпендикулярно продольно оси путепровода. Направление осей х и упоказано на рис. 4.12 и 4.13.Таблица 4.5Глубина(м)3210-2-4-6-8-10-12-14-16-18-20Результирующие перемещения (мм)papatu+tu11,02 10,1810,47 9,3610,11 8,709,93 8,215,32 4,462,08 1,740,48 0,270,26 0,150,08 0,060,01 0,010,00 0,000,00 0,000,00 0,000,00 0,00HL-93K tu+HL-93K tu-A-14 tu+A-14 tu-34,4433,3832,3931,4517,377,281,840,110,170,030,000,000,000,0029,2827,9226,6425,4414,446,351,820,200,120,030,000,000,000,0041,3240,0638,8737,7320,858,742,210,130,200,030,000,000,000,0038,0636,3034,6433,0818,778,252,370,250,160,030,000,000,000,00Из представленных эпюр рис. 4.14 перемещений видно, что учет толькоактивной фазы работы грунта насыпи дает результаты в 3 раза меньше, чемпри учете действительной работы грунта, при которой активное давлениепереходит в пассивное с большей интенсивностью.Величинадавлениягрунтазависитотамплитудысезонныхперемещений и для условий Москвы она будет больше, чем для условийХаноя.
Так, расчеты показали, что при учете средних температур в Москвеамплитуда перемещений верха интегрального устоя путепровода пролетомPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com11330 м с косиной 30о составит 79,4 мм, а при тех же параметрах путепровода вХаное – 63,7мм. Таким образом амплитуда результирующих перемещенийверха интегрального устоя для условий Москвы на 25% больше, чем дляусловий Ханоя.Рис. 4.14. Эпюры результирующих перемещении Dxy косого путепроводаНа рис.4.14 обозначено:по HL-93K (TU+);по A-14 (TU-);по HL-93K (TU-);pa (ТU+);по A-14 (TU+);pa (TU-)При этом перемещения от действия только активного давления грунта,обозначенные как «pa», учтены одновременно с вертикальной подвижнойнагрузкой HL-93K.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com114Прииспользованииформулы(4.6)расчетныекоэффициентыпассивного давления для Москвы и Ханоя составят соответственно 2,1 и 1,9 итаким образом они отличаются примерно на 10%.Таким образом, использование программного комплекса MIDASпозволяет получить перемещения, когда действует пассивная фаза давлениягрунта, которая наступает после 1,5-2 лет эксплуатации сооружения и егополная величина достигается после 5 лет эксплуатации, на что указываетР.Дж.Лок в свой работе [79].
Для работы конструкции важно понимание ееповедение во времени.Рис. 4.15. Перемещение верха устоя по времениНа рис. 4.15 показан график изменения осредненных перемещенийгрунта за стенкой устоя с учетом сезонных изменений температуры дляусловий Ханоя, полученный при учете перехода активной фазы давлениягрунта в пассивную с приобретенеием максимальных значений к 5 годамэксплуатации.В период строительства (участок 0-1) активное давление нарастает идля конкретного случая путепровода с косиной 30о перемещений верха устоясоставило 22,5 мм.
Далее в течение 2 лет происходит плавный переход отнаибольшего активного давления к пассивному и среднее значение годовыхамплитуд доходит до 45 мм. Для сравнения укажем, что для аналогичныхPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com115косых путепроводов в США получены максимальные значения перемещенийверха интегрального устоя около двух дюймов (50,8мм).4.2.3.
Влияние утолщения верха свай интегральных устоев на егоперемещения132Рис. 4.16. Конструктивные решение по утолщению верхней части свай: 1тело устоя; 2 - свая; 3 - утолщение верха свайТаблица 4.6Глубина(м)3210-2-4-6-8-10-12-14-16-18-20Перемещения при действии нагрузки HL-93 K (мм)tu+обе. tu+tuобе. tu34,4430,3029,2825,7633,3829,3827,9224,5732,3928,5026,6423,4531,4527,6725,4422,3917,3715,2914,4412,717,286,416,355,581,841,621,821,600,110,100,200,170,170,150,120,110,030,020,030,020,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,00PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com116В целях снижения податливости стальных свай интегральных устоевприменяют способ, при котором верх свай обетонируется и тем самымувеличивается жесткость свай в верхней части, где они испытываютнаибольшие деформации (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
