В процессе зондирования грунтов необходимо сопоставлять показатели по всем точкам, и в случае резких отклонений показателей назначать дополнительные точки зондирования на аналогичном расстоянии от грани плиты ростверка.
В плотных грунтах допускается зондировать одну точку за несколько приемов с разбуриванием ранее пройденной части скважины. Уровни, с которых осуществляется каждый последующий этап зондирования, должны быть одинаковыми для всех точек у данной опоры. Указанный метод допустим только при горизонтальном заложении слоев грунта. Дополнительное приведение результатов зондирования, полученных по данному методу, не требуется.
По результатам динамического зондирования грунтов оснований измеряют условное динамическое сопротивление грунтов Рд на различных горизонтах. Для каждого слоя грунта принимают среднее значение Рд, полученное по результатам обработки материалов.
4. При расчетах забивных висячих свай в фундаментах эксплуатируемых мостов и путепроводов следует учитывать повышение их несущей способности во времени путем введения к формулам СНиП коэффициента Kt.
Расчет производится по формуле
Ф=m(mRKtRF+umfKtfili), (1)
где Kt -коэффициент повышения несущей способности сваи, определяемый по формуле (2) для каждого слоя грунта. Остальные обозначения см. п. 5.5 СНиП II-17-77.
Примечание. Для верхних слоев грунта толщиной 2 м (от уровня дневной поверхности или теоретического размыва дна) повышающий коэффициент Кt принимают равным 1.
5. Коэффициент повышения несущей способности забивных висячих свай
, (2)
где Р1д, Р2д, Р3д, Р4д, Р5д - условные динамические сопротивления рассматриваемого слоя грунта, определяемые как среднее из двух значений симметричных относительно опоры точек зондирования. Порядковый номер точек зондирования возрастает в направлении от ростверка к периферии.
Коэффициенты повышения несущей способности сваи принимают в пределах 1£Kt1,5. Если значение коэффициента, определенное по формуле (2), выходит за указанные пределы, то к расчету следует принимать наибольшее или наименьшее из указанных значений коэффициента.
При расчете свайных фундаментов обсыпных устоев значения Kt допускается принимать при однородном инженерно-геологическом строении местности по аналогии со смежными опорами.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 (рекомендуемое)
МЕТОДЫ РАСЧЕТА УШИРЕННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
1. Методика расчета уширенных железобетонных пролетных строений с использованием программ PRNY и RSTV
Основные положения расчета
Расчет уширенных пролетных строений производят в соответствии с требованиями стандартов СЭВ 384-76, 1406-78, норм проектирования СНиП 2.05.03-84, а также специальных требований, вытекающих из специфики работы уширенных пролетных строений.
Расчет в предельном состоянии состоит в проверке условия
Sпр>S*, (1)
где Sпр - предельное усилие (момент, поперечная сила), соответствующее достижению рассматриваемой группы предельных состояний; S* - усилие от действия расчетной нагрузки.
Предельное усилие должно определяться на основе требований СНиП 2.05.03-84.
При определении Sпр в элементах уширенных пролетных строений, в которых объединены ранее эксплуатировавшиеся и новые материалы, следует учитывать состояние самонапряжения и ограниченную деформативность материалов, а также дефекты в ранее эксплуатировавшейся конструкции.
Определение усилий от нагрузки в общем случае производят в форме:
S*=fs(g, l0, П), (2)
где fs - функциональная зависимость, связывающая параметры; g - интенсивность нагрузки; l0 - пролет рассматриваемого элемента, в качестве которого принимают минимальное расстояние между точками опирания в направлении рабочего армирования; П - группа параметров, определяющих пространственную работу конструкции.
Допускается наряду с формулой (2) использовать зависимость
S*=Pigiwihi, (3)
где Рi - интенсивность нормативных нагрузок; i - коэффициент надежности по нагрузке; ??i - функционал, связывающий усилие и пролет l0, рассматриваемого элемента; i - коэффициент, учитывающий пространственную работу конструкции (определяют по таблицам или на основе расчетов).
Расчеты по настоящему приложению производят при проектировании уширения разрезных балочных пролетных строений. В исследовательских целях, а также для анализа напряженно-деформированного состояния пролетных строений в линейной постановке допускается использовать программы, основанные на методе конечных элементов и методе плитно-балочной конструкции.
Расчет комбинированных нормальных сечений в предельных состояниях
Расчет сечений с дефектами, в которых объединены в совместную работу материалы, имеющие различный возраст, допускается производить с использованием действительных диаграмм деформирования с применением п.п.п. SEPGU и SEPMY, которые разработаны на кафедре мостов МАДИ для расчета нормальных сечений железобетонных элементов.
Сечение представляется как совокупность зон (рис. 1), имеющих форму четырехугольника для бетона и принимаемых в виде точек с сосредоточенной в них площадью для арматуры. Зоны группируют исходя из единства материала и времени включения в совместную работу. По каждой группе зон должны быть заданы:
диаграмма деформирования материала, которую принимают по системе нормируемых показателей (если известен класс (марка) материала или путем испытания образцов с учетом коэффициента надежности по материалу;
параметры эпюры относительных деформаций, соответствующей моменту включения группы зон в работу всего сечения.
Расчет производят путем решения методами нелинейного математического программирования системы уравнений равновесия сечения:
(4)
где n - число групп зон в сечении.
Рис 1 Расчетная схема и основная система для расчета линий влияния М, g, Н, HK
В результате расчета определяют: значение предельного изгибающего момента Мпр, соответствующее достижению ??пр в одном из материалов, составляющих сечение при условии:
;
параметры напряженно-деформированного состояния, отвечающие условию (4), если Мпр??М*.
П.п.п. SEPGU дает возможность рассчитывать сечения, имеющие не более двух групп зон, моделирующих бетон. При использовании п.п.п, SEPMY число групп зон не ограничено (в практике расчетов встречаются сечения с четырьмя группами зон).
П.п.п. SEPGU и SEPMY имеются в распоряжении ВЦ ГипродорНИИ и МАДИ.
Расчет уширенных пролетных строений с дефектами при учете физической нелинейности
Определение усилий и перемещений в уширенных пролетных строениях с дефектами рекомендуется производить с использованием пространственной расчетной схемы в виде перекрестной системы стержневых элементов, имеющих нелинейную связь между усилиями и деформациями (рис. 2). Анализ такой расчетной схемы допускается производить с помощью п.п.п. ROSTV, которая имеется в распоряжении ВЦ ГипродорНИИ и МАДИ.
Стержни первого уровня моделируют работу главных балок, элементы второго уровня - работу поперечной конструкция (плиты, диафрагмы). На стержне размещается сетка сечении; по каждому из них устанавливается диаграмма изгиба. Она учитывает наличие дефектов, влияющих на геометрию стержня (выколы, трещины, коррозия арматуры) и связанных с изменением свойств материалов (выщелачивание, карбонизация бетона).
Рис. 2. Исходная информация для расчета пролетного строения (а), стержневая пространственная расчетная схема (б) и диаграммы изгиба сечений стержневых элементов (в)
Решение задачи определения усилий и перемещений производят на основе метода сил с привлечением аппарата нелинейного математического программирования для решения нелинейной системы совместности перемещений.
В качестве исходных данных вводят: информацию о геометрии системы (координаты начала и конца стержней, точек пересечения, положения сечений); данные о работе сечений (диаграммы изгиба); данные о нагрузке.
В результате расчета по программе ROSTV устанавливают эпюры усилий и перемещений в системе, которые фиксируют в назначенных сечениях.
Расчет уширенных железобетонных пролетных строений по программе PRNY
Для определения величин ??i может быть использована общая постановка метода коэффициента поперечной установки.
На. основе этого метода составлена программа PRNY, в которой исходная информация и принятые допущения обозначены следующим образом:
А - в поперечном сечении располагают балки с различными геометрическими характеристиками в общем случае (рис. 3).
Б - распределение усилий между балками (плитами) происходит только в том поперечном сечении, где приложено внешнее сосредоточенное усилие. Это означает, что балки (плиты) пролетного строения как бы разделены продольными швами, оставляя соединенными только участки на рабочей ширине в рассматриваемом поперечном сечении с внешним усилием. Внешние усилия в поперечных сечениях распределяются независимо друг от друга.
В - для каждой балки выделяют участок шириной А. Внутри этих участков балки работают на кручение как жесткие брусья без деформации их контура.
Г - по бокам жесткой части назначают зоны АКлев и АКправ, характеризующие изгибаемые в поперечном направлении части сечения каждой балки.
Д - поперечное сечение пролетного строения характеризуется параметрами, задаваемыми для каждой балки:
момент инерции на кручение РК;
модуль упругости материала К;
модуль сдвига материала G.
Рис. 3. Исходная информация для расчета нормального сечения:
а - сечение моделируется тремя группами зон; б - эпюра деформаций до объединения в совместную работу; в - эпюры деформаций и напряжений в предельном состоянии; г, д - диаграммы деформирования бетона и арматуры
Е - поперечная жесткость конструкции для каждой балки характеризуется моментом инерции на изгиб PR в продольном сечении пролетного строения на рабочей ширине Bр.
Ж - влияние длины и опорных закреплений каждой из балок, объединяемых в единое пролетное строение, учитывается показателями В и ВВ. В - прогиб одной i-й балки при действии на нее единичной вертикальной силы, приложенной в рассматриваемом сечении, увеличенной в expr раз. ВВ - угол закручивания i-й балки от крутящего момента, равного, приложенного к ней в рассматриваемом сечении, увеличенного в GХPKi раз.
Результатами расчета являются значения следующих параметров для каждого положения груза Р=1:
m1, М2,..., М - изгибающие моменты в проведенных сечениях;
Q1, Q2... - поперечные силы в тех же сечениях;
H1, H2,..., H - вертикальные давления, передающиеся на балки с учетом всех воздействий;
НК1, НК2,..., НК - крутящие моменты, передающиеся на балки с учетом всех воздействий.
Если введен признак расчета 1-3 или 1-4, то на печать выводятся значения изгибающих моментов и поперечных сил между всеми балками при очередном положении единичного груза, ординаты линий влияния давлений на последовательные балки, ординаты линий влияния закручивающих моментов на последовательные балки.
Если введен признак 1-1 или 1-2, то на печать выводятся только ординаты линий влияния давлений и закручивающих моментов на последовательные балки.
Копию программы PRNY можно заказать с подлинников в ВЦ Минавтодора РСФСР, МАДИ и ГипродорНИИ.
П.п.п. PSTV рекомендуется для расчета балочных ребристых пролетных строений уширенных мостов, реконструируемая часть которых имеет локальные дефекты (коррозию арматуры, выщелачивание бетона, разрушение стыков сборных элементов). PSTV может быть использован как при линейном расчете конструкции, так и при необходимости учета физической нелинейности.
П.п.п. PRNY рекомендуется для определения усилий в уширенных приставными элементами пролетных строений, при проектировании PRNY не предусматривает учета зональных дефектов и нелинейности деформирования железобетона в предельном состоянии.
2. Основные положения расчета сталежелезобетонного пролетного строения с использованием программы
2.1. Программа SK, написанная на алгоритмическом языке «Фортран-IV», позволяет производить расчет разрезных сталежелезобетонных двухбалочных пролетных строений на стесненное кручение от временной нагрузки с учетом переменности сечения по длине.
В основе алгоритма решении лежит теория В.З. Власова совместно с некоторыми положениями численного анализа.
Неоднородное дифференциальное уравнение равновесия с переменными коэффициентами имеет вид:
;
после подстановки
,
y''-r(x)y=f(x). (5)
Данное уравнение решаем относительно депланации y, используя для этого метод прогонки. Перегоночные коэффициенты имеют вид (прямой ход):
Cn=1/(2+2nh2-Cn-1)
jn=Cn(jn-1-fnh2). (6)
Решение получаем в виде линейной комбинации (обратный ход):
Yn-1=Cn-1Yn+n-1. (7)
Из граничных условий имеем:
C0=1, 0=0, YN=yN-1
Зная размер депланации в N+1 точках значения усилий и напряжений получаем, пользуясь дифференциальными зависимостями:
Mкр=Gldq'; tкр=G';
Bw=-EIwq''; w=-Eq''; (8)
Mw=-EIwq'''; w=-Eq'''Swотс/;
Для аппроксимации функции угла закручивания воспользуемся формулой численного дифференцирования:
. (9)
При этом полученную систему линейных уравнений решаем также методом прогонки. Прогоночные коэффициенты вычисляют по формулам (прямой ход):
Cn-1=1/(4-3Cn-2); (10)
