Диссертация (1173134), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Применение двухпролетной схемы криволинейного путепровода синтегральными устоями улучшает работу стальных свай, находящихся всостоянииизгибаскручениемпосравнениюсоднопролетнойитрехпролетными схемами и представляется более предпочтительной дляпутепроводов с пролетами до 40 м.123 9. Поперечные изгибающие моменты Мx в сваях в 10 и более раз меньшепродольных изгибающих моментов Мy и при пролетах 30м изгибающиемоменты при числе пролетов более 3-х превышают предел текучести, равный250 МПа.10. Предложен расчет определения длины заделки стальных свай в телоинтегральных устоев при выполнении армирования зоны заделки спиральнойарматурой.11.
Принятые в диссертации расчетные модели позволили припроведении расчетов получить хорошую сходимость с результатами расчетоманалогичных конструкций зарубежными исследователями.12.Применение интегральных устоев в криволинейных путепроводахс плитными пролетными строениями снижают расходы на строительство посравнению с другими типами устоев до 10-23% и ведет к экономии средствна содержании до нескольких десятков миллионов рублей до капитального ихремонта.124 Глава 4. Исследование работы грунта насыпи за интегральнымиустоями однопролетных криволинейных путепроводов4.1.Общие сведенияПутепровод с интегральными устоями характеризуется отсутствием вних деформационных швов и опорных частей и поэтому на его работу сильновлияет воздействие перепада температур.Сезонные (рис.4.1) и суточные изменения температуры в условияхВьетнама находятся в положительном диапазоне, но тем не менее оказываюти, это было показано выше, существенное влияние на перемещения верхаинтегрального устоя с переходной плитой.
Из-за отсутствия деформационныхшвов в зоне устоя все возникающие при изменении температуры перемещениянакапливаются по концам переходных плит.Именно поэтому можетпроисходить оседание или выпучивание насыпи в зоне сопряжения моста сдорогой.Рис.4.1. Сезонные перепады температуры наружного воздуха для условийХаноя125 Применение поверхностных и заглубленных переходных плит, жесткосоединенных с телом интегрального устоя, позволяет снизить отрицательноевлияние вертикальных деформаций грунта насыпи подхода, но эффект от ихучастия несколько разнится, что требует детального выяснения [6].В настоящей работе была проведена оценка работы таких вариантов спомощью конечно-элементной программы Plaxis 2D version 8.2 [80].Как было показано выше, криволинейное пролетное строение синтегральными устоями под действием внешних нагрузок и воздействийиспытывает перемещения по трём направлениям Dx, Dy и Dz одновременно и,кроме того, существуют и вращательные перемещения относительно осей Oxи Oz.
Однако перемещение вдоль продольной оси Dx остаётся самымбольшим и наиболее сильно влияет на работу насыпи за устоем. Учитывая это,из пространственной задачи выделяли только продольные перемещения ипроизводили их оценку в зависимости от различных исходных данных, т.е.рассматривалась плоская двухмернная задача.Расчетнаяконечно-элементнаямодельвплоскойпрограммного комплекса Plaxis 2D v.8.2 показана на рисунке 4.2.Рис 4.2.
Расчетная модель в программе Plaxis 2D v.8.2постановке126 В указанной модели части конструкций моделированы следующимиэлементами:- балки, тело устоя, сваи и переходная плита - балочными элементами;- интерфейсные свойства (взаимодействие между сооружением игрунтом) -интерфейсными элементами и интерфейсами вокругугловых точек;- георешетки - георешеточными элементами;- грунт - моделью Мора-Кулона (M-C) на основе экспериментальныхпараметров грунтов, характерных для Вьетнама.В комплексе реализуется алгоритм снижения исходных параметров,например, φ и с и тогда грунты могут себя вести в соответствии склассической моделью Мора-Кулона, т.к.
из рассмотрения исключаютсязависящие от напряжений характеристики жесткости и эффект упрочнениягрунта. Зависящий от напряжений модуль жесткости, полученный в концепредыдущего этапа вычислений, используется при расчете методом сниженийкак постоянный модуль жесткости.Этот подход напоминает метод расчета, принятый при расчетах покруглоцилиндрическим поверхностям скольжения.4.2.Исходные параметры задачи исследованияТакже, как и в п. 3.1, рассмотрим однопролетный криволинейныйпутепровод с интегральными устоями длиной 30м, имеющего радиускривизны R=700м.
Пролетное строение представляет собой железобетоннуюмонолитную плитную конструкцию с напрягаемой арматурой.В основании устоев расположены стальные трубчатые сваи (О508х12,7)постоянной длины 15 м.Полученные ранее результаты перемещений тела устоя используютсякак исходные параметры для принятой расчетной модели в Plaxis 2D v.8.2.127 Решение задачи определения перемещений в программе Plaxis 2D v.8.2позволяет оценить работу грунта насыпи с системой устоев, свай ипереходныхплит,учитываяполноевзаимодействиесистемыгрунт-конструкция и нелинейность насыпи под действием сочетания нагрузок, сучетом сезонных изменений температуры.Положение двухмерной модели, выделенной из пространственноймодели, ранее принятой в программе Midas Civil 2011, показано на рис. 4.3. ПлоскостьСвиссаяледованияС7Рис.
4.3. Получение двухмерной модели из пространственной задачиБыли приняты 2 сочетания нагрузок: постоянные, временная подвижнаяHL-93 в пределах переходной плиты, а также положительный TU (+) = +18,2oCи отрицательный TU (-) = -11,6oC перепад температуры, что соответствовалоусловиям Ханоя (см. п. 2.1.2).
В формализованном виде эти сочетаниязаписываются так:CН7 = 1,25DC+1,5DW+1,5EH +1,75(HL93+IM+BR+CE)+1,2TU(+);CН8 = 1,25DC+1,5DW+1,5EH +1,75(HL93+IM+BR+CE)+1,75LS+1,2TU(-),(4.1)128 где принятые обозначения см. п.2.1.2.Основные размеры интегрального устоя, мощности слоев грунтовнасыпи и основания и плоская модель интегрального устоя в грунтовоммассиве представлены на рис.
4.4.5м40 мСлой 2 - Среднезернистый песок20 мЭлемент устояUx1Ux2Ux3Ux4Ux5Уровень грунтовых вод2м40 м2м5,5мСлой 1 - Грунт засыпки Песок средней крупности, уплотнённый6мЭлемент переходной плиты4м3,5ма)Слой 3 - Мягкая глинаЭлемент сваиСлой 4 - Крупный песок69 мб)Рис. 4.4. Интегральный устой в грунтовом массиве (а) и его модель (б)129 Результатыперевода перемещений пространственной задачи впрограмме Midas Civil 2011 в двухмерную по программе Plaxis 2D v.8.2 иотражён в табл. 4.1.Таблица 4.1ОбозначенияперемещенийСочетание нагрузокСН7Сочетание нагрузокСН8Отметки точек телаустояUx1(мм)Ux2(мм)Ux3(мм)Ux4(мм)Ux5(мм)Uz(мм)-15,2-15,4-15,7-16,2-16,9-2,1+21,7+18,6+14,1+11,0+8,1-4,2(+0,5м)Верхсваи(+0,0м)Верхустоя(+3,5м)Верхаустоя(+3,5м)(+2,5м)(+1,5м)Исходные параметры конструкции переводятся из пространственнойзадачи в двухмерную модель на основе принципов, изложенных в п.
4.2.Исходные параметры конструкции приведены в табл. 4.2.Таблица 4.2ПараметрОбозначенияМодельматериалаНормальная(осевая)жесткостьИзгибнаяжесткостьЗаменяемыепараметрыКоэффициентПуассонаModelЭлементы конструкцииПереходнаяЭлемент устоя Элемент сваиплитаЛинейноЛинейноЛинейноупругаяупругийупругийЕд. изм.-EA7,30E+63,50E+73,99E+6кН/мEI3,80E+44,20E+61,23E+5кН/м2/мw2,059,8417,60кН/м/мν0,20,20,3-При этом параметры w определяются так, как это проиллюстрированониже на рис. 4.5.130 В качестве грунтов основания приняты слои, чередование которыхнаиболее характерно для условий Ханоя.
Характеристики грунтов основанияприведены в табл. 4.3.w (γ concrete γ soil ).d realРис.4.5. Представление параметра w при переходе от реальнойконструкции к моделиТаблица 4.3Слои грунтов23ПараметрОбозначенияМодель материалаModelКулона-Мора-Поведение грунтаTypeДренирующий-Толщина слоя-5,56,02,017мВес вненасыщенномводой состоянииγunsat19,618,719,520,9кН/м3γsat20,519,420,921,4кН/м3Eref2650024100670038500кН/м2ν0,30,30,30,3-cref07,223,024,5кН/м2φ30,0031,0915,4721,17градусВес вводонасыщенномсостоянииМодуль ЮнгаКоэффициентПуассонаСцепление грунта(константа)Угол внутреннеготрения14Ед. изм.131 Угол дилатансииКоэффициентснижения прочностиинтерфейсаψ01,0900градусRinter0,700,750,850,85-В табл.4.3 приняты следующие слои грунтов:1 - грунт засыпки - песок средней крупности, уплотнённый; 2 среднезернистый песок; 3 - мягкая глина; 4 - крупный песок.Сетчатая конечно-элементная модель рассматриваемой задачи отражёнана рис.
4.6.Рис. 4.6. Сетчатая конечно-элементная модель4.3.Анализ результата задачиРезультаты определения перемещений устоев и свай по направлениюDx, полученные с помощью программы Plaxis 2D v.8.2 и Midas Civil 2011 подвум сочетаниям нагрузок (CH7 и CH8) показаны на рис. 4.7.132 а)б)Рис.
4.7. Эпюры продольных перемещений Dx устоя и свай Из эпюр рис.4.7 видно, что результаты расчетов по программнымкомплексам Midas Civil 2011 и Plaxis 2D v.8.2 достаточно близки между собой.В тоже время видно, что в модели, принятой в Midas Civil 2011 на глубине 7мсваи почти не деформируются, а в модели по программе Plaxis 2D v.8.2 сваихотя и незначительно, но деформируются до глубины 14м. Это показывает,что модель, принятая в программе Plaxis 2D v.8.2 на самом деле лучшеотражает практическую работу интегрального устоя в грунтовом массиве, чемв программе Midas Civil 2011.Взаимодействие между грунтом и конструкцией в Midas Civil 2011заменяется упругими пружинами, которые работают по трем направлениям сразной жёсткостью; а модель в программе Plaxis 2D v.8.2 является тоймоделью, при которой учитывается более полное взаимодействие между133 грунтом и конструкцией; грунт моделирован конечными элементами;интерфейсмеждугрунтомиконструкциейотражёнинтерфейснымиэлементами и поэтому получаемый результат более точный, правильноотражает реакцию насыпи за устоем.
Результаты также показывает, чтоотличие становится более выраженным, когда насыпь находится подпассивным грунтовым давлением (при сочетании назрузок CH7, рис. 4.7).Насыпьбольшедеформируется. Приприменениидеформативность насыпи оказывается больше,Plaxis2Dv.8.2особенно в пределах телаустоя и верха свай.При сезонном изменении температуры TU(+) và TU(-), а также подвоздействием постоянных и временных нагрузок насыпь за интегральнымустоем попеременно находится в состояния сжатия и растяжения.
На рис.4.8показаны конечно-элементные модели интегрального устоя с грунтом насыпии основания под воздействием сочетаний нагрузок CH7 и CH8 соответственно.а)б)Рис 4.8. Деформация насыпи за интегральным устоем при сжатии(а) и растяжении (б)134 Расчеты показали, что при положительном градиенте температурынасыпь за устоем выпучивается до максимальной величины 3 см за пределамипереходной плиты и далее на длине около 35 м это выпучивание снижаетсяпрактически до нуля. При отрицательном градиенте осадки насыпипроисходят на несколько большей длине, и наибольшая величина осадкисоставила 2,8 см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
