Диссертация (1173134), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Внормах Вьетнама 22TCN 272-25 это учитывается параметром TU (±).Ниже показано, как определяют нормативные значения изменениясредних температур по сечению элемента при проведении расчетовсоответственно в теплое tw и холодное tc время года:t w  t w  t 0 w ; t c  t c  t 0 c ,(2.1) где:tw, tc – наибольшие значения средних температур в теплое ихолодное время года, принимаемые в соответствии с типом конструкции понормам Вьетнама 22TCN272-05 (табл.2.9).Таблица 2.9Регион климатаЖелезобетонные конструкцииСеверный регион Вьетнама+5oC ÷ +47oCЮжный регион Вьетнама+10oC ÷ +47oC38 Для железобетонных конструкций tw = +470 С; tc = +50 С в Ханое(Северный регион Вьетнама) [107].t0w, t0c - средние температуры в наиболее теплый месяц (t0w =28,80+С - Июль) и холодный месяц (t0c = 16,60С - Январь).

Тогда сезонныеизменения температуры принимаются следующими [107]:TU (+) = 47 – 28,8 = +18,20C (положительное изменение);TU (-) = 5 – 16,6 = -11,60C (отрицательное изменение).(2.2)Горизонтальные давления грунта EHОсновное горизонтальное давление грунта определяется по нормамВьетнама 22TCN272-05 как показано в [107]:p  k h γ s gz (x10 9 ) , где:(2.3)p - интенсивность горизонтального давления грунта, (МПа);kh - коэффициент горизонтального давления грунта;s - нормативный удельный вес грунта (кг/м3);z - расстояние от поверхности грунта до рассматриваемой точки;g - ускорение свободного падения, g = 9,81 (м/с2).Статическое давление грунта на неподвижную стену характеризуетсякоэффициентом горизонтального давления грунта и определется по формуле[107,31]:k h  k 0  1  sin  f , где:(2.4.)k0 - коэффициент горизонтального статического давления грунта;f - угол внутреннего трения.При смещении стены устоя возникает активное давление на тело устоя(рис.2.6).При этом коэффициент горизонтального давления грунтаопределяется так:Sin 2   'kh  ka ,ГSin 2 .Sin    (2.5)39 Sin ' .Sin ' Г  1  ;Sin      Sin    2 где: - угол внешнего трения засыпного грунта с стенкой;β - угол наклона поверхности засыпки к горизонту;θ - угол наклона задней грани стенки к горизонту;’ - угол внутреннего эффективного трения.Рис.2.6.

К определению активного давления грунта на тело устояГоризонтальное давление от подвижной нагрузки на устое LSДополнительноегоризонтальноедавлениеотвременнойподвижной нагрузки на тело устоя по нормам Вьетнама 22TCN272-05определяется выражением [107]: p  kγ s gh eq (x10 9 ) , где:(2.6) p - интенсивность горизонтального постоянного давления отвременной подвижной нагрузки на тело устоя (МПа); k - коэффициент давления грунта;s - нормативный удельный вес грунта (кг/м3);heq - высота эквивалентного слоя грунта от подвижной нагрузкина устой (мм);g - ускорение свободного падения, g = 9,81 (м/с2).Величина heq приведена в табл.2.1040 Таблица 2.10Высота устоя (мм)heq(мм)≤ 15001700300012006000760≥ 9000610Рис. 2.7.

К определению давления на тело устоя от временнойподвижной нагрузки: p  kγ s gh eq (x10 9 ) =6,315 (кН/м2),По(2.7)Подвижные нагрузки LLнормамВьетнама22TCN272-0,дляисследованияработыкриволинейных путепроводов приняты стандартные транспортные нагрузки:грузовик HL-93K (рис. 2.8,а) и тележка HL-93M (рис. 2.8,б).Рис. 2.8. Схема нормативных подвижных нагрузок по нормам Вьетнама: а одиночная автомобильная нагрузка HL-93K; б - двухосная тележка HL-93M41 Интенсивность вертикальной равномерно распределенной нагрузки оттолпы на тротуарах принята равной p=3 кН/м2.Тормозные силы от подвижных нагрузок BRТормозная сила от временной подвижной нагрузки (HL-93К или HL93M) действует вдоль оси путепровода, принимаемая равной 25% отвертикальной подвижной нагрузки.

Высота нагрузок BR принята 1800 мм отверха покрытия проезжей части [43].Рис.2.9. Схема приложения тормозной силыТормозная сила определяется так:BR = (35+2x145)x0,25= 81,25 (кН) .(2.8)В расчетной модели комплекса Midas Civil 2011 тормозную силу BRзаменяютгоризонтальнымисиламиNиизгибающимимоментамиMсоответственно и прикладывают на поверхности проезжей части по полосе.N = BR = 81,25 (кН);(2.9)M = BR.h = 81,25х1,8 = 146,25 (кН.м).(2.10)Центробежные силы от подвижных нагрузок CEЦентробежнаясила,возникающаяотподвижнойнагрузкинакриволинейном путепроводе, действует перпендикулярно ее продольной оси ипринимаетсяравнойпроизведениюкоэффициентаСнавеличинувертикальной подвижной нагрузки (HL-93К или HL-93M).

Высота нагрузкиCE принята равной 1800 мм от верха покрытия проезжей части [107].Коэффициент С определяется по формуле:42 4 v2C .,3 gR(2.11)где: v - расчетные скорости (м/с); R - радиус кривизны эстакады (м);g - ускорение свободного падения, g = 9,81 (м/с2).Рис.2.10.

Схема приложения центробежной силы2.2. Конечно-элементные модели криволинейных путепроводов ипринятые допущения2.2.1. Общие понятияВ настоящее время, во Вьетнаме ведутся исследования работыинтегральных мостов, опубликованы некоторые рекомендации учёных онеобходимости исследования интегральных мостов, применения их напрактике, так и реконструкции существующих мостовых сооружений с балочно– разрезными железобетонными пролетными строениями при малых и среднихпролетах.Пролетные строения и опоры в путепроводах с интегральными устоямисоединяются жестко, как единая конструкция [4].

Жесткое соединениепролетного строения с телом устоя приводит к тому, что взаимодействиепролетного строения с интегральными устоями оказывается более сложным,чем в традиционных балочных путепроводах. Очевидно, что перемещенияэлементов конструкции вдоль пролета путепровода не могут свободно43 развиваться, а вынуждены передаваться прямо насыпи подходов.

Конструкциив виде свай и стенки устоя перемещаются с грунтом насыпи. Горизонтальноедавление грунта преобразуется из активного в пассивное состояние, чтозависит от изменения температуры наружного воздуха (увеличение илиуменьшение) и оба таких состояния ведут к тому, что взаимодействиеконструкции с грунтом является нелинейным. Это имеет отношение как кпрямым мостам, так и к криволинейным в плане.Для расчета интегральных путепроводов для конкретных целей, можетбытьиспользованомножествоспособов.Применениепрограммныхкомплексов по методу конечного элемента (МКЭ) является одним изоптимальныхспособов длярешениязадачвобластиинтегральныхпутепроводов [83, 91, 67].Для криволинейных путепроводов с интегральными устоями ижелезобетоннымимонолитнымипролетнымистроениямиваженучетползучести и усадки бетона, температурных изменений и, конечно, давлениегрунта на тело устоев и сваи. Из-за криволинейности конструкции нужноучитывать центробежные силы, создаваемые подвижной нагрузкой.

Все этифакторы позволяют учитывать современные комплексы программ, в которыхиспользуется МКЭ [53, 61, 66, 69].2.2.2.Моделирование конструкции путепровода (пролетноестроение, устой, сваи)Приисследованииповедениякриволинейногопутепроводасинтегральными устоями сложного очертания в плане, для которогонеобходимополучатьгоризонтальныеивертикальныецелесообразно применение трехмерной расчетной модели.перемещения44 На рис. 2.11 показана расчетная модель, сочетающая в себе наборразличных конечных элементов.Рис. 2.11. Принимаемая модель в Midas - Civil из стержневых, пластинчатых иблочных конечных элементовДля решения поставленных в диссертации задач используется сложнаяпространственная трехмерная модель по МКЭ, в которой примененыконечные элементы: балка, плита и оболочка (плосконапряженный элемент)[72].2.2.2. Моделированиевзаимодействиямежду конструкциейигрунтомМоделирование взаимодействия между стенкой устоя игрунтовым основанием за устойВзаимодействие между стенкой устоя и насыпью отображается спомощью упругих пружин, жесткость которых рассчитывается с помощьюмеханического и физического характера каждого геологического слоя (рис.2.16).

Такая система применяется в Европе и Северной Америке дляисследования поведения работы интегральных путепроводов [21].45  Моделирование взаимодействия между сваями и насыпьюИспользуя упругую модель Винклера, моделируем взаимодействие свайс грунтовым основанием. Свая делится на несколько частей по длине (длиначасти зависит от требования точности задачи).

Упругими пружинами в трехнаправлениях (Ox,Oy,Oz) моделируется взаимодействие свай с грунтовыммассивом (см.рис. 2.12). Жесткость таких пружин отражает свойство грунтов иее коэффициенты (Ktan) определяются по формуле [41,42].Рис. 2.12. Расчетная модель однопролетного путепроводаВзаимодействие между устоем, сваями и насыпью отображается спомощью модели в виде упругих пружин. Жесткость пружины зависят откоэффициента постели грунта основания C и эффективной площади,прилегающей к соответствующим узлам [3, 27].+ Для моделирования взаимодействия между сваями и насыпью:Пружинные опоры в узле могут быть установлены по направлению шестистепеней свободы, трем поступательным и трем вращательным относительноГлобальнойСистемыКоординат(ГСК).Линейныеивращательныекомпоненты пружин отражают действие единичной силы на единицу длины иединичного момента на один радиан соответственно (рис.

2.13).46 Рис. 2.13. Моделирование граничных условий с использованиемточечных пружинных опор+ Для моделирования взаимодействия между стенкой устоя и грунтовымоснованием за устоем: использование пружинных опор распределенных поповерхности в качестве модели граничных условий контакта с грунтом (рис.2.14).

При моделировании грунтового массива коэффициент постели грунтаумножается на эффективную площадь, прилегающую к соответствующимузлам. В данном случае учитывается, что грунт работает только на сжатие.Для отражения надлежащим образом истинных характеристик грунта,работающего только на сжатие, вводится опция Упругая Связь (толькосжатие), а также коэффициент постели земляного полотна [5].Рис.2.14. Граничное условие в расчете с помощью пружинных опор2.2.3.ВыражениядляопределенияжесткостиэлементаЖесткость упругих связей устоя [41,42,31]пружинного47 + Устой - стенкаЖесткость на единицу площади:K Save 3,5G eqBH H0.5,0,5где: G eq(2.12)0,5 p'  0.0001  . 2,5H. p atm .600.f cyc .Fe . ;Δ  p atm  6(для 75.10 Δ 0,025 );HG .ρHHp '  1,5γ fill    u  1,5g.ρ d .  ;(u = 0); ρ d  s w ;1  e22(2.13)patm – атмосферное давление (100000 Н/м2);p’ – среднее расчетное давление от засыпки;fcyc – коэффициент цикличности, отражающий изменение пористостигрунта;Gs – удельная масса грунта;22,17  e Fe  1  e  ;fill – удельный вес засыпки;w – плотность воды (1000Н/м2);u – среднее поровое давление (обычно = 0);e – коэффициент пористости; - горизонтальное перемещение ( Δ g – ускорение свободного падения;B – ширина устоя;αΔT);4(2.14)48 H – высота устоя;L – длина пролета.aveТогда жесткость может быть найдена так: K S  K S .A , где А – площадь.+ Устой – пята:Жесткость на единицу площади:k vert  G eq ; k horz  1,25.G eq ; k rot  0,4.G eq .W 2 ;0,5G eq(2.15)0,5 p'  0.0001  . 2,5H. p atm .600.f cyc .F e . ,Δ  p atm  (2.16)где: W – ширина устоя;p’ – среднее расчетное давление от устоя.Тогда жесткость может быть найдена так:K vert  k vert .A ; K horz  k horz .A ; K rot  k rot .A , где А – площадь.Расчет упругих связей сваиГоризонтальная жесткость для упругих связей свай при заданнойглубине изменяется, как показано на рис.2.15.Рис.

2.15. Горизонтальная жесткость Р в зависимости от перемещения У49 + Песчаные грунты:Zt – глубина, где правые части уравнения для случая (а) и (б) равны:а) Z<Ztб) Z>ZtPu  A γ Zc1  c 2  c 3  c 4 Pu  ADc 5  c 6 K 0 Ztan ' .sinβc1 tan β   ' .cosαc 5  K a γZ tan 8β  1c2 c 6  K 0 γZtan ' .tan 4βtanβ.D  tanβ .tanα tan β   'c 3  K 0 Z.tanβ. tan ' .sinβ  tanαc4  K a Dгде: Pu – предельное сопротивление грунта на единицу длины;A – эмпирический коэффициент;Z – глубина;D – поперечный размер (диаметр) сваи;K0 – коэффициент бокового давления; 2  0  ' Ka – коэффициент активного давления  tan  45   ;2 ’ – угол внутреннего трения;α'20; β  45 '2; - удельный вес грунта.50 + Глинистые грунты:ZPu  D 3s u  γZ  Jc u Dдля Z  ZR;Pu  9s u Dдля Z > ZR,(2.17)где: su – сопротивление сдвигу в неосушенном состоянии;cu – сцепление в неосушенном состоянии;J – эмпирический коэффициент (0.5 для пластичных глин и0.25 для среднепластичных глин);ZR 6D.σ 'vJsu(2.18)Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации