2 Выбор типа причальной набережной и привязка ее на местности

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 10

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Тип причальной набережной и ее расположение на местности определяются во многом инженерно-геологическими и гидрологическими условиями площадки строительства.

2.1 Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства

Грунтовое основание состоит из трех слоев грунта с согласным характером напластования, включает песок пылеватый, глину тугопластичную и песок пылеватый.

Несущий слой - песок пылеватый – относится к слабым грунтам. Для фундамента мелкого заложения наличие слабого грунта в несущем слое предполагает применение искусственного основания. В качестве искусственного основания рекомендуется применять грунтовую подушку, материалом для которой пойдет грунт засыпки 6 песок гравелистый с хорошими показателями прочности.

Иное решение - применение свайного фундамента на висячих сваях.

2.2 Выбор типа причальной набережной

В курсовом проекте рассматриваются гравитационные причальные набережные.

Так как в основании залегает песок пылеватый с высоким значением коэффициента фильтрации и создание перемычки в русле реки и водоотведение требует значительных материальных и трудовых затрат, принимаем причальную набережную смешанной конструкции из монолитного оголовка и сборного железобетона, которую возводят методом « в воду» с применением плавучих кранов.

2.3 Размещение причальной набережной на местности и определение ее высоты

Размещение причальной набережной на местности производится на инженерно-геологическом разрезе таким образом, чтобы обеспечить заданную глубину воды у причала при минимальном уровне воды в реке и при минимальном объеме дноуглубительных и земляных работ.

Отметка верха причальной набережной назначается на 1 метр выше максимального уровня воды в реке (145,0м + 1,0м = 146,0м).

Свободная высота стенки определяется как разность отметки дна в месте пересечения плоскости кордона причальной набережной с поверхностью дна русла реки и отметки верха сооружения:

Н = 146,0-136 = 10 м

Привязка сооружения выполнена на Рисунке 1.1

3 Проектирование фундамента мелкого заложения

Проектирование фундамента мелкого заложения позволяет определить основные конструктивные параметры фундамента – ширину подошвы в и глубину заложения d.

3.1 Последовательность проектирования фундамента мелкого заложения

Основные конструктивные параметры ФМЗ определяются методом последовательных приближений:

1. Назначается ширина подошвы ФМЗ:

в = (0,7…1,0) *Н;

в = 0,9*Н=9 м.

2. Глубина заложения ФМЗ d назначается с учетом распределительной каменной постели, которая позволяет более равномерно распределить давление на грунт основания и уменьшить расход основных строительных материалов; каменная постель распределяет напряжение под углом 45° от грани сооружения и сдвигает точку опрокидывания в акваторию;

d = 1 м

3. Выполняется сбор нагрузок на сооружение (п.3.2.);

4. Определяются контактные напряжения под передней и

задней гранями сооружения с учетом каменной постели;

5. Определяются расчетные сопротивления грунта основания

при назначенных ширине подошвы и глубине заложения;

6. Выполняется проверка возможности опирания сооружения

на естественное основание;

7. В случае невыполнения п.6 производится корректировка

значений в и d и расчеты выполняются заново, либо проектируется искусственное основание (грунтовая подушка);

8. Производится проверка прочности подстилающего слоя;

9. В случае необходимости выполняется расчет основания на

устойчивость по схемам плоского и глубинного сдвигов;

10. Выполняется расчет основания по деформациям.

3.2 Расчет нагрузок, действующих на сооружени е

На гравитационную причальную набережную действуют две группы сил:

- горизонтальные – от грунтов засыпки и основания, эксплуатационной нагрузки на поверхности причала и швартующихся судов, которые стремятся опрокинуть стенку относительно ее передней грани;

- вертикальные – от собственного веса причального сооружения, каменной постели и различных грузов, располагающихся на поверхности причала в пределах ширины сооружения, которые удерживают стенку от опрокидывания и сдвига.

Активное давление грунта, действующее на виртуальную заднюю грань сооружения, определяется по формуле:

где q - эксплуатационная нагрузка на поверхности причала, кПа;

g_i - удельный вес грунта i-го слоя засыпки, кН/м;

h_i - мощность i-го слоя засыпки, м;

l_a - коэффициент бокового давления грунта;

n - число слоев грунта с различным удельным весом.

При расположении грунта ниже уровня воды удельный вес принимается с учетом взвешивающего действия воды:

,

где g_w = 10 кН/м³ – удельный вес воды;

e – коэффициент пористости грунта.

кН/м³

lа = tg²(45° - ) = 0,28

В строительном случае:

В эксплуатационном случае:

По полученным данным строится эпюра бокового давления грунта (рисунок 3.1).

Для определения величины равнодействующей бокового давления грунта и точки ее приложения эпюра разбивается на элементарные фигуры (прямоугольники и треугольники).

Определяется опрокидывающий момент относительно точки О.

Для определения значения веса отдельных элементов сооружения (с учетом каменной постели), грунта над уступами, удерживающего момента относительно точки О, тело сооружения разбивается на элементарные фигуры с учетом уровня воды.

Расчет выполняется в табличной форме для двух случаев сочетания нагрузок – строительного и эксплуатационного.

Итогом расчетов является определение равнодействующих горизонтальной Т и вертикальной Р сил, а также главного момента сил М_о.

Расчет нагрузок выполняется на 1 погонный метр длины причального сооружения.

Схема к расчету нагрузок представлена на рисунке 3.1

Расчет сил и моментов выполнен в таблице 3.1

3.3 Определение контактных напряжений и проверка возможности опирания сооружения на естественное основание

Контактные напряжения определяются по формулам внецентренного сжатия:

,

где e_р – эксцентриситет приложения равнодействующей вертикальных сил, м,

В строительном случае:

В эксплуатационном случае:

При разработке проекта ФМЗ в соответствии с нормами необходимо, чтобы значения контактных напряжений не превосходили предельного значения, соответствующего границе линейной зависимости между осадками и нагрузками (S~σ).

Данное граничное значение носит название расчетного сопротивления грунта основания R и определяется по формуле:

,

где g_с1, g_с2 – коэффициенты условий работы ( g_с1 = 1,0, g_с2 = 1,0);

k – коэффициент, равный 1,1 при определении механических

характеристик по СНиП 2.02.01;

M_g, M_q, M_с – коэффициенты несущей способности грунта, определяемые в зависимости от угла внутреннего трения j_II грунта несущего слоя (M_g = 0,51; M_q = 3,06; M_с = 5,66);

k_z – коэффициент, учитывающий масштабный

фактор (k_z = 1);

g_II ,g_II – удельный вес грунта соответственно выше

и ниже подошвы фундамента (под водой – с учетом

взвешивающего действия воды).

При передаче фундаментом нагрузки грунту с эксцентриситетом должны выполняться следующие условия:

Эксплуатационный случай:

Так как условия не выполняются, то необходимо запроектировать искусственное основание.

3.4Расчет грунтовой подушки

Грунтовые подушки являются разновидностью искусственных оснований. При этом мелиорация свойств грунтов основания достигается посредством замены слабого грунта грунтом засыпки, имеющим более высокие прочностные характеристики и меньшую сжимаемость.

Применение грунтовой подушки позволяет запроектировать ФМЗ с разумными значениями ширины подошвы b и глубины заложения d.

Толщина грунтовой подушки определяется из условия:

где σ_z=К₀· σ_ср – напряжения в грунте на уровне кровли

подстилающего слоя;

здесь К₀ – коэффициент рассеивания напряжений на вертикали под

центром загруженной площади:

К₀= ,

где b_п – ширина подошвы грунтовой подушки, м;

z – расстояние от нижнего обреза фундамента до подошвы

грунтовой подушки;

g_с1, g_с2 – коэффициенты условий работы ;

g_п – удельный вес грунта засыпки, под водой с учетом

взвешивающего действия воды ;

h_п – толщина грунтовой подушки, м;

g_{II ,} g_II – средневзвешенный удельный вес грунта основания

соответственно ниже и выше кровли

подстилающего слоя, кН/м³

Ширина подошвы грунтовой подушки определяется по формуле:

= 20,6м

но не менее условной ширины подошвы:

= ,

т.е. должно выполняться условие b_п b_усл .

= 0, 72

= = 12,5 м

=20,6м > = 12,5 м

σ_z=0,72·190,66=137,3 кПа

196,6 < 690,87

Условие выполняется.

Конструктивная схема грунтовой подушки показана на рисунке 3.2

3.5Расчеты основания на устойчивость

Расчеты основания на устойчивость относятся к расчетам по первой группе предельных состояний.

Необходимость проверки устойчивости причальных набережных предопределяется тем, что равнодействующая внешних сил действует под некоторым углом к вертикали.

Устойчивость считается обеспеченной, если выполняется условие:

,

где k_y коэффициент запаса устойчивости;

R_уд – сила предельного сопротивления грунта основания (равнодействующая удерживающих усилий);

F_сдвиг – расчетная сила действующая на основание (равнодействующая сдвигающих усилий);

Расчеты на устойчивость выполняются для эксплуатационного

случая сочетания нагрузок.

3.5.1 Проверка устойчивости основания по схеме плоского сдвига

Равнодействующая удерживающих сил определяется по формуле:

R_уд = P ,

где Е_п – равнодействующая пассивного давления со стороны передней грани сооружения, кН:

= ,

здесь l_п = tg (45° + j_I /2) – коэффициент пассивного давления грунта;

g_I – средневзвешенное значение удельного веса грунта , залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³.

Равнодействующая сдвигающих сил F_сдвиг = T для эксплуатационного случая сочетания нагрузок.

E = 9·1,0²· tg(45º + )= 16,02 кН

R_уд = 1716,3· 0,68 +16,02= 405,3 кН

F_сдвиг = T = 405,3 кН

Условие выполняется.

3.5.2 Проверка общей устойчивости при скольжении по круглоцилиндрической поверхности