Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов

АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА»

Судомеханический факультет

Кафедра «Подъемно-транспортные машины и комплексы»

ПРИМЕР

Расчетно-графической работы

Расчет причальной набережной в виде стального

Одноанкерного больверка

вариант № 100

Специальность 150900

Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов

Выполнил курсант группы №

___________________________

Принял доцент кафедры «ПТМ и К»

Рыбников А.М.

Новороссийск 2006 г.

Физические величины, используемые при работе больверка.

1.1. Сила, нагрузка, вес: кг, т, Н

1 кг =10 Н 1 т. 10⁴Н = 10 кН

1.2. Линейная нагрузка: кгс/м

1 кг/м = 10 Н/м

1.3. Давление, напряжение: кг/см²; т/м²; Па

1 кг/см²= 10 т/м²= 10⁵ Па =100 кПа = 0, 1 МПа

1 т/м²= 10 кПа =0, 01 МПа

1.4 Объемный вес грунта ρ: гр/см ³, т/м³

1г/см³ = 1 т/м³

1.5. Угол внутреннего трения грунта φ = град

от 0º до 45º –в зависимости от вида грунта

1.6. Сцепление грунтаc: кг/см², Па

от 0 до 1 кг/см² – в зависимости от вида грунта

2. Исходные данные к варианту №100

2.1.Выполняем расчетную схему(рис.1) и на неё наносим исходные данные.

2.2.Числовое значение расчетной нагрузки на Прикордонной полосе для всех вариантов назначено эмпирически равным:

q₀=4т/м²=40кПа=0, 4 кг/см²

2.3. Физико-механические характеристики грунтовой засыпки за шпунтовой стенкой до уровня воды (УВ)

с₁=0 –для всех вариантов работы

ρ ₁=1, 75 г/см³=1, 75 т/м³ – из табл. 1

φ ₁=32º - из табл.1

2.4. Физико-механические характеристики грунтовой засыпки за шпунтовой стенкой ниже уровня воды (УВ) до дна акватории

с₂=0 –для всех вариантов работы

ρ ₂=1, 5 г/см³=1, 5 т/м³–для всех вариантов работы

φ ₂=26º -из табл.1

2.5. Физико-механические характеристики дна, состоящего из грунта естественного сложения

с₃ =6кПа=0, 06 кг/см²=0, 6 т/м²-из табл.1

ρ ₃ =1, 5 г/см³=1, 5 т/м³-для всех вариантов работы

φ ₃ =16º -из табл.1

2.6.Свободная высота стенки больверка

Н=10, 2м –из табл.1

2.7. Высота наданкерной части стенки больверка (от анкерной тяги до кордона)

t=2, 2м –из табл.1

Во избежание коррозии металлической анкерной тяги, она должна быть расположена как минимум на 0, 5м., выше уровня воды(УВ). Для удобства вычислений принимаем равной 3, 0м - 2, 2м = 0, 8м

2.8. Ориентировочная глубина забивки шпунта

l = 0, 8H=0, 8*10, 2 = 8, 16м.

2.9. Общая длина шпунта

L = H+ l = 10, 2 +8, 16= 18, 36м.

Так как шпунты изготавливают длиной кратной 1м. принимаем L = 19, 0м.,

тогда l = 19, 0 -10, 2=8, 8м

3.Статический расчет больверка

Расчет производим графоаналитическим методом (рис. 2) в следующей последовательности.

3.1. Вычисляем активное давление грунта, грунтовой засыпки и естественного сложения e_a на шпунтовую стенку используя формулу

e_{a i}= [q₀+∑ (ρ _ih_i)] λ _{φ i},

где q₀=40кПа=4т/м² – расчетная равномерно распределенная нагрузка на покрытие причала(коммерческие грузы);

ρ _i –объемный вес i-го слоя грунта, т/м³;

h_i –мощность(высота) i-го слоя грунта величиной от 0, 5 до 1, 0м.; для удобства вычисления принимаем i=1, 0м.;

λ _φ _i –коэффициент бокового давления грунта на стенку(распор);

λ _φ _i=tg²(45º -φ _i/2),

где λ _φ _i – угол внутреннего трения i-го слоя грунта, град

Если i-й слой грунта обладает сцеплением, то в пределах всего слоя этого грунта боковое давление (распор) уменьшают на величину e_{λ i} _{cφ i}

e_{λ i} _{cφ i}=-2c_itg(45-φ _i/2),

где с_i –сцепление i-го слоя грунта, кПа

3.2. Вычисляем λ _ai для трех слоев (см. рис.1): слой до уровня воды (λ _a₁), ниже уровня воды до дна (λ _a₂) и ниже дна (λ _a₃)

λ _a1=tg²(45º -32º /2)=tg²(29º )=0, 31

λ _a2=tg²(45º -26º /2)=tg²(32º )=0, 39

λ _a₃=tg²(45º -16º /2)=tg²(37º )=0, 57

3.3.Сцеплением, согласно исходным данным, обладает только грунт природного сложения (с₁, с₂), залегающий ниже дна. Поэтому e_{λ i} _{cφ i} вычисляем тоже только для этого слоя

e_{λ i cφ 3}=-2c₃tg(45-φ ₃/2)=-2*6*tg(37º )=-12*0.7536= -9, 04

3.4.Полученные данные вносим в табл.1 и вычисляем e_{λ i} ( последняя колонка)

3.5. По табличным значениям e_{λ i} строим эпюру активного давления грунта на шпунтовую стенку (распор) справа от оси стенки в масштабе 1: 50 (рис 2a)

3.6.Интенсивность пассивного давления грунта e_{λ i} вычисляем по формуле

e_{a i}=[q₀+∑ (ρ _ih_i)] λ _{φ i}К₁

Таблица 1

Вычисление абсцисс суммарной эпюры давления грунта

Слои и отметки характерных точек	Активное давление еπ i кПа	Пассивное давление еπ i кПа	Суммарное давление кПа
	17, 83		17, 83
	23, 25		23, 25
3 (УВ)	28, 68		28, 68
	41, 93		41, 93
	47, 78		47, 78
	53, 63		53, 63
	59, 48		59, 48
	65, 33		65, 33
	71, 18		71, 18
10 (Дно)	77, 03		77, 03
	113, 80	53, 87	59, 93
	120, 64	91, 82	28, 82
	129, 19	129, 77	0, 58
	137, 74	167, 72	29, 98
	146, 29	205, 67	59, 38
	154, 84	243, 62	88, 78
	163, 39	281, 57	118, 18
	171, 94	319, 52	147, 58
19 (Торец)	180, 49	357, 47	176, 98
	189, 04	395, 11	206, 07
	197, 59	433, 37	235, 78
	206, 14	471, 32	265, 18

Условие не выполняется.

Увеличиваем заглубление шпунтовой стенки в грунт основания на 1 м, произведя вычисления е_а; е_пи достроив суммарную опору. По измененной схеме площадь эпюры слева

Проверяем условие

на 29 %

Условие соблюдается.