Диссертация (1173101), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Во Вьетнамепод путепроводами дороги имеют от 6 до 8 дорожных полос движения ипоэтому длины пролетов путепроводов, как правило, составляет 30÷33м постандарту 22 TCN 272-05 [117].Типичные поперечные сечения железобетонных пролетных строений снапрягаемойарматуройобычноприменяемыедлястроительствапутепроводов во Вьетнаме, показаны на рис. 2.2.2.2.
Обоснование выбора обобщенной модели интегрального косогопутепровода с железобетонным пролетным строением2.2.1. Общие сведенияВ настоящее время при строительстве мостов и путепроводов с малымипролетами в Северной Америке и в Европе используют интегральные устои.Реже интегральные устои были применены для косых путепроводов [23].В путепроводах с интегральными устоями опоры и пролетныестроенияжестко связаны меж собой и составляют единственную систему(рис. 2.3).
Очевидно, что перемещения конструкции вдоль пролета не будутсвободно развиваться, а вынуждены передаваться прямо насыпи подходов.Нижние части конструкции: свая и стенка устоя перемещаются с грунтовымоснованием. При изменении температуры наружного воздуха давлениегрунта со временем переходит из активного состояния в пассивное, чтоPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com39приводят к тому, что взаимодействие устоя с грунтовым основаниемстановится нелинейным [54,58].Рис. 2.3.
Схема путепровода с интегральными устоямиНа сегодняшний день, для расчета мостов разных систем используютсяразличные расчетные схемы. Применение программных комплексов пометоду конечного элемента (МКЭ) является одним из оптимальных способоврешения задач в области мостостроения [9].Современные программные комплексы на базе МКЭ позволяютрасчитывать конструкции из разных материалов и различные нагрузки.
Приэтом можно учетывать физическую и геометрическую линейность, действиетемпературных полей, взаимодействие с другими средами [10].Для прямых интегральных мостов, кроме применения программныхкомплексов по методу конечного элемента, можно ещё применять и другиеметоды, но для косых пролетных строений они для реализации несколькосложнее.Из-за преимуществ МКЭ в диссертации используется именно этотметод.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com402.2.2.
Моделирование конструкции путепроводаПри исследовании работы путепроводов с интегральными устояминаиболее целесообразно использовать трехмерную модель. В некоторыхслучаях возможно использование простейшей стержневой модели (рис. 2.4)[77]Рис. 2.4. Пространственная трехмерная модель из стержневых элементовБолее сложная расчетная модель образуется из системы блочных,пластинчатых и стержневых элементов (рис. 2.5) [77].Рис. 2.5. Пространственная трехмерная модель из стержневых, пластинчатыхи блочных элементовУчитываясложностьконструкциикосогопутепроводасинтегральными устоями в настоящей работе использована наиболее сложнаярасчетная модель, состоящая из совокупности стержней, плит и оболочек.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com412.2.3.
Моделирование взаимодействия между конструкцией устоя игрунтом насыпи подходаВзаимодействия между стенкой устоя, грунтом насыпи и основаниявозможно реализовать с помощью двух моделей:· по теории сыпучих тел, предложенной для учета взаимодействия в1983 году. В этой модели, взаимодействие между стенкой устоя инасыпью заменяет распределённым давлением на стенку за устой(активным или пассивным). При исследовании и проектированиималых и средних мостов, такая система широко применяется [30].· упругих пружин, жесткость которых рассчитывается с учетомфизико-механических характеристик каждого слоя грунта.
ПодобнаясистемаприменяетсяисследованиявповеденияЕвропеработыиСеверноймостовыхАмерикесооруженийдлясинтегральными устоями. [32]. Тело устоя и сваи при этомразделяется на части и в каждом узле располагается одна пружина,моделирующая реакцию взаимодействия насыпи на сваю. (рис. 2.6)[29].Рис. 2.6.
Расчетная модель однопролетного путепроводаPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com42Работа грунта насыпи и основания подчиняется теории Винклера.Жесткость пружины зависит от коэффициента постели грунта C иэффективной площади, прилегающей к соответствующим узлам. (рис.
2.7).Рис. 2.7. Моделирование с помощью пружинных опорКоэффициент постели определяется как: C = p / s, где p – давление наоснование; s – осадка основания. Значения коэффициента постелиприводятся в справочниках в зависимости от вида грунта и его состояния.v Жесткость упругих связей устояЖесткость на единицу площади:где:G=p(для 75. 10. 600.
f<∆K=. F(e).< 0.025);...,. 2.5H..∆.patm – атмосферное давление (100000 Н/м2);fcyc – коэффициент цикличности описывает изменениепористости грунта;( )=( .());p = 1.5γ (H/2) − u = 1.5g. ρ . (H/2); (u = 0);где: p’ – среднее расчетное давление от засыпки;PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com43gfill – удельный вес насыпи;u – среднее поровое давление (обычно = 0);g – ускорение свободного падения;ρ = G . ρ /(1 + e);где Gs – удельная масса грунта;rw – плотность воды (1000Н/м2);e – коэффициент пористости;D - горизонтальное перемещение (∆=H – высота устоя;∆Т);B – ширина устоя;L – пролет;Тогда жесткость равна:v Жесткость упругих связей свай=. , где А – площадь.Горизонтальная жесткость упругих связей у свай рассчитывается дляопределенной глубины. В данной диссертации она рассчитывается поразному для песчаных и глинистых грунтов (рис.
2.8, 2.9) [117].Рис. 2.8. Зависимость жесткости Р от перемещений УPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com44- Песчаные грунты:Zt – глубина, где правые части уравнения для случая i и ii равны:ii) Z>Zti) Z<ZtP = AγZ[c + c + c − c ]=c =K Ztanφ . sinβtan(β − φ′). cosα( − ′).( +.P = AD[c + c ]c = K γZ(tan β − 1))c = K γZtanφ .
tan βc = K Z. tanβ. (tanφ . sinβ − tanα)где:c = K D.Pu – предельное сопротивление грунта на единицу длины;A – эмпирический коэффициент;Z – глубина;D – размер (диаметр) сваи;K0 – коэффициент бокового давления;Ka – коэффициент активного давления tanj’ – угол внутреннего трения;α=; β = 45 −45 −;; g - удельный вес грунта.- Глинистые грунты:P = D[3s + γZ + Jc Z/D]где:P = 9s Dдля Z £ ZR;для Z > ZR,su – сопротивление сдвигу;cu – сцепление;J – эмпирический коэффициент (0.5 для пластичных глин и0.25 для среднепластичных глин);Z =,.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com45Рис.
2.9. Схема к определению жесткости упругих связей свайЖесткость в некоторых точках k и m:=;Y =где:Y =;//();P =P. ;P = (Z/D). k Y ,A, B – эмпирические коэффициенты;k1 – константа (табл. 2.1).Таблица 2.1ОтносительнаяплотностьНизкаяСредняяВысокаяk1(МН/м2/м)5.4316.2933.93Отсюда найдена горизонтальная жесткость в узле:P = P . A; P = P . A; P = P . A, где A – площадь.С учетом изложенного выше, вертикальная жесткость для узлов свайравна:PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com46песчаные грунты: Kглинистые грунты: K= D. K .
γ. Z. tanφ′;= D. (1 − sinφ′). γ. Z. tanφ′ .2.2.4. Представление нагрузок и воздействий по нормам ВьетнамаВ настоящее время во Вьетнаме при проектировании применяютсянормы 22TCN272-05, являющиеся адаптированными нормами США AASHTO LRFD. Эти нормы основаны на методике предельных состоянийприучетекоэффициентомнадежностидлянагрузокирасчетныхсопротивлений. Значения этих коэффициентов определяются в соответствиис теорией надежности и также основаны на работе конструкции приэксплуатации [52,117].Все элементы конструкции и узлы, в которых объединяются элементы,должны удовлетворять следующему уравнению предельного состояния:∑ η γ Q < ϕR = R ,где: f - коэффициент надежности по материалу;Qi – нормативное значение усилия в элементах мостовогосооружения;gi – коэффициент, назначаемый на основе статистическихданных о нагрузках;hi – коэффициент, зависящий от характера деформацииэлемента, степени ответственности элемента в конструкции изначимости самого мостового сооружения.Rr - расчетное сопротивление;Rn - нормативное сопротивление.Состояние считается предельным, когда конструкция или ее частьстановятся непригодными для дальнейшего использования, за пределамикоторого нарушается один из критериев обеспечения несущей способностиили непригдности к эксплуатации.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com47Таблица 2.2Нагрузки и воздействияОбозначениеА.
Постоянные1.Собственный вес конструкцийDC2.Вес покрытия ездового полотна, тротуаров иDWограждений3.Вертикальное давление грунта от насыпиEV4.Горизонтальное давление грунтаEH5.Гидростатическое давлениеWAБ. Временные1.Временные подвижные нагрузкиLL2.Динамический коэффициентIM3.Нагрузка от центробежной силыCE4.Нагрузка от торможенияBR5.Нагрузка от толпыPL6.Давление грунта от подвижного составаLS7.Ветровая нагрузка на конструкциюWS8.Ветровая нагрузка на подвижной составWLВ.
Прочие1.Распределенное температурное воздействиеTU2.Температурный градиент воздействияTG3.Воздействие ползучести и усадка бетонаSH4.Воздействие осадки грунтаSE5.Сейсмические нагрузкиEQ6.Нагрузка от ударов подвижного составаCT7.Нагрузка от навала судовCVПо нормам Вьетнама 22TCN272-05, предельные состояния делятся начетыре группы:PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com48I–поэксплуатации,характеризующеесяограничениямипонапряжениям, деформациям и ширине раскрытия трещин;II – по выносливости, характеризующееся ограничениям по амплитуденапряжений под подвижными нагрузками;III – по прочности, принимаемое как гарантия прочности иустойчивости;IV – экстремальное предельное состояние, отвечающее случаямнепреодолимой силы.Мостовые конструкции необходимо рассчитывать на нагрузки ивоздействия, принимаемые в соответствии с таблицей 2.2.·Временные подвижные нагрузкиВ качестве подвижных временных нагрузок в 22TCN272-05 (AASHTOLRFD) принят трехосный грузовик по схеме HL-93K (рис.
2.10, а) и тележкаHL-93M (рис. 2.10, б) [117].Одиночный автомобиль HL-93K представляет собой седельный тягач содноосным прицелом. На переднюю ось передается давление 35 кН, назаднюю ось и ось прицепа - по 145 кН. Расстояние между осью грузовика иосью прицепа изменяется в пределах 4300 ÷ 9000 мм, чтобы обеспечитьсоздание максимального усилия в элементах конструкции.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
