Курсовой проект, Набережная с высоким ростверком. Курсовой проект Свайная набережная с высоким ростверком Вариант 18 ст гр. Гт41 Пасынков Д. А

• Название: Курсовой проект Свайная набережная с высоким ростверком Вариант 18 ст гр. Гт41 Пасынков Д. А
• Дата: 02.02.2022
• Размер: 244.58 Kb.
• Имя файла: Курсовой проект, Набережная с высоким ростверком.docx
• Тип: Курсовой проект; #349680
• страница: 1 из 4

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА
имени адмирала С.О. МАКАРОВА


Институт водного транспорта
Кафедра водных путей и водных изысканий

Дисциплина «Портовые ГТС»

Курсовой проект

Свайная набережная с высоким ростверком

Вариант № 18

Выполнил: ст. гр. ГТ-41 Пасынков Д.А.

Проверил: проф. Смирнов В.Н.

Санкт-Петербург
2021 г.

Содержание

Цель выполнения работы 3

Исходные данные для проектирования 4

2. Определение внешних сил, действующих на ростверк 7

2.1. Вертикальные нагрузки 7

2.2. Горизонтальные нагрузки 9

3. Уточнение схемы свайного основания 19

4.Определение глубины забивки свай 23

6. Статистический расчет свайных набережных 31

6.1. Основные положения 31

6.2. Статический расчет свайной набережной с жестким ростверком 35

Список литературы 41

Цель выполнения работы

Целью выполнения работы является приобретение необходимого опыта расчёта основных параметров высокого свайного ростверка с передним шпунтом, включая построение эпюр активного и пассивного давления грунта на подпорную стенку, вычисление усилий в шпунтовой стенке, выбор шпунтовых свай, а также совершенствование опыта работы с технической и нормативной литературой.

Приобретение необходимых навыков в сфере проектирования причальных сооружений, а именно свайной набережной стенки (ростверка), т.к. по сравнению с другими причальными сооружениями ее проектирование охватывает наиболее широкий круг вопросов, изучаемых в курсе.

В состав курсового проекта входит:

1. Поперечный разрез набережной;

2. Комбинированный план по прикордонной полосе, ростверку и свайному основанию;

3. Фасад набережной;

4. 2 или 3 конструктивных узлов набережной;

Исходные данные для проектирования

Материал свай	Материал ростверка	Расположение сооружения	Низкий расчет-ный уровень НРУ, м	Высокий расчетный уровень ВРУ, м	Уровень 50% обеспеченности, м	Глубина у причала, м
ст. тр.	ж/б	море	0,8	6,5	4,8	10,5

Грунт основа-ния	Характеристики грунта основания			Засыпка	Характеристики засыпки		Расчетная равномерно распределенная нагрузка на территории q0, кПа
	ρ, т/м3	φ, º	с, Кпа		ρ, т/м3	φ, º
ПС	1,55	31	-	ПС	1,6	34	35

Высотная отметка кордона совпадает с отметкой территории порта.

Категория порта – первая.

Профиль причала - вертикальный

Водоизмещение расчетного судна – 5000 т.

Море - приливное

Условные обозначения:

- ж/б – железобетон;

- ст. тр. – стальные трубы

- ПС – песок средней крупности;

1. 
   Выбор основных габаритных размеров свайной набережной
   

Выбор габаритных размеров производится в следующей последовательности:

1. 
   Определяется отметка территории порта
   

НРУ = 0,8 м.

ВРУ = 6,5 м.

УВ (50%) = 4,8 м.

Отметка территории порта, расположенного в приливном море, выбирается как максимальное из двух значений:

ТП (ВРУ) = ВРУ + 𝑎 = +6,5 + 1,0 = +7,5 м;

ТП (УВ (50%)) = УВ (50%) + 2,0 = +4,8 + 2,0 = +6,8 м;

Принятая отметка ТП = +7,5 м.

2. 
   Наносятся отметки:
   

• 
  низкого уровня воды ( );
  
• 
  высокого уровня воды ( );
  
• 
  кордона ( ) и территории ( );
  
• 
  глубина у причала ( ) – откладывается от низкого расчетного уровня;
  

3. 
   Намечается положение передней грани ростверка, передняя грань ростверка принимается вертикальной и равной ;
   
4. 
   Намечается положение нижней грани ростверка, которое зависит от материала ростверка, свай, расчетных уровней воды и условий производства работ. для удобства заделки голов свай в ростверк и производства работ низ ростверка при железобетонных и металлических сваях назначают вы-ше НРУ не менее, чем на 0,5 м;
   
5. 
   Намечается положение шпунтовой стенки и определяется минимальная ширина и габариты ростверка. Шпунтовая стенка забивается вертикально. Место заделки шпунтовой стенки в ростверк определяется расстоянием от линии кордона . Расстояние от передней грани ростверка до оси шпунтовой стенки зависит от материалов шпунта и ростверка и от способов строительства.
   
6. 
   Для определения дна причала от низшего расчётного уровня воды откладывается глубина причала, равная , отметка дна ( );
   
7. 
   Глубина забивки шпунтового ряда ориентировочно принимается равной от свободной длины (5,2 м). На следующих этапах глубина погружения шпунта уточняется расчетом.
   
8. 
   Положение ближайшей к шпунтовой стенке козловой сваи определяется радиусом . Уклон козловой сваи принимается 3:1. Положение растянутой сваи козловой опоры, с тем же уклоном, определяется точкой пересечения ее с осью сжатой козловой сваи на расстоянии от низа ростверка (половина толщины бетонного ростверка).
   
9. 
   Заднюю часть бетонного ростверка ограничивают на расстоянии
   
10. 
    Так как расстояние между осью шпунта и козловой сваей оказалось больше 3 м, намечается одна промежуточная свая (количество свай, находящихся между шпунтовой стенкой и козловой опорой, определяется из условия максимального расстояния между сваями – не более 3 м). Промежуточная свая погружается в грунт вертикально.
    

Схема к расчёту набережной с высоким свайным ростверком представлена на рис. 1.

2. Определение внешних сил, действующих на ростверк

После установления конструктивной схемы сооружения определяются нагрузки, вычисляемые на 1 погонный метр сооружения при низком расчётном уровне.

Нагрузка делится на вертикальную и горизонтальную составляющие.

2.1. Вертикальные нагрузки

К вертикальным нагрузкам относятся:

• 
  собственный вес ростверка;
  
• 
  вес грунта, находящегося на ростверке;
  
• 
  полезная нагрузка на причал - .
  

Определение вертикальных нагрузок

1. 
   Собственный вес ростверка:
   

Для определения собственного веса ростверка (по известным габаритам сооружения) с помощью программы AutoCAD определятся площадь ростверка , попадающего в поперечный разрез:



Вес ростверка на 1 погонный метр определяется по следующей формуле:



где удельный вес железобетона.

2. 
   Вес грунта:
   

Для определения веса грунта, действующего на ростверк, с помощью программы AutoCAD определяется площадь грунта , попадающего в поперечный разрез:



Вес грунта на 1 погонный метр определяется по следующей формуле:



где удельный вес грунта засыпки.

3. 
   Полезная нагрузка на причал:
   

Полезная нагрузка на причал определяется по формуле:



где: равномерно распределенная поверхностная нагрузка на территории порта;

ширина ростверка.

– расстояние от края ростверка до точки действия сосредоточенной силы, являющейся равнодействующей распределённой нагрузки.

С помощью программы AutoCAD определяется расстояния от стенки ростверка (точка О) до центра тяжести:

• 
  Ростверка
  
• 
  Засыпки (над уступами ростверка в пределах его ширины)
  

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.

Таблица 1

Вертикальные нагрузки, действующие на ростверк

Наименование элемента	Площадь	Удельный вес	Вес кН	Плечо м	Момент относительно точки «О», кН м
ростверк	7,67		207,09	2,41	499,09
грунт	38,04		597,23	4,09	2442,67

Полная вертикальная нагрузка на сооружение образуется при сложении собственного веса ростверка и грунта:

• 
  без учета полезной нагрузки на причал:
  

• 
  с учетом полезной нагрузки на причал:
  

Схема к определению вертикальных нагрузок на сооружение представлена на рис.2.

2.2. Горизонтальные нагрузки

К горизонтальным нагрузкам относятся:

• 
  нагрузка от натяжения швартовов - ;
  
• 
  активное давление грунта на ростверк - ;
  
• 
  реакция от давления грунта на шпунтовую стенку - .
  

Нагрузки от швартового натяжения нормируются в СП38.13330.20012г. (актуализированная редакция СНиП 206.04-88* «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)»)
Определение горизонтальных нагрузок

1. 
   Швартовые нагрузки:
   

Величина силы от натяжения швартовов для речных судов с глубиной у причала 10,5 м составляет 450 кН.

Расчётное усилие, нормальное к кордону (нормальная составляющая к линии кордона швартового усилия) распределяется на всю длину секции и определяется по следующей формуле:



где: предварительно принятая длина секции для набережной с железобетонным ростверком;

угол наклона швартова к горизонтальной плоскости;

угол между усилием параллельным линии кордона и проекцией направления швартового усилия на горизонтальную плоскость.

Значения углов и приняты для морских судов.

2. 
   Активное давление грунта на ростверк:
   

а) горизонтальная нагрузка от бокового давления грунта на ростверк:

Определение давления грунта, действующего на ростверк, производится для вертикальной плоскости, проходящей через заднюю грань ростверка. Абсциссы активного давления определяются при низком расчетном уровне воды (НРУ) с учетом поверхностной нагрузки по формуле:



где: – удельный вес грунта засыпки над НРУ;

глубина, на которой вычисляется величина активного давления, м;

коэффициент активного давления грунта засыпки, рассчитывающийся по формуле:



где угол внутреннего трения грунта засыпки.

В пределах высоты ростверка грунт засыпки не меняется, а значит, его характеристики постоянны, эпюра активного давления будет монотонно возрастать сверху вниз в зависимости от глубины погружения. Вычисление абсцисс данной эпюры приведён в таблице 2.

Таблица 2

Отметка характерной точки, м	q0, кПа	ρi, т/м3	hi, м	ρi·g·hi, кПа	Σρi·g·hi, кПа	q0+Σρi·g·hi, кПа	φi, м	λai	eai, кПа
+7,5 (территория порта)	35	1,6	6	94,2	94,2	129,2	34	0,28	9,8
+1,5 (низ ростверка)									36,18

Полное боковое давление грунта на ростверк, определяется как величина площади полученной эпюры:



где высота ростверка, м.

Плечо силы относительно низа ростверка (точка О):



Все построения для определения активного давление грунта на ростверк приведены на рис. 3(а).

б) горизонтальная нагрузка от бокового давления грунта на шпунт:

Ростверк, расположенный позади шпунтового ряда, является экраном, снижающим давление грунта на шпунт и сваи. Поэтому эпюра активного давления грунта на плоскость шпунта строится с учетом экранирующего действия ростверка.

Через заднюю грань ростверка проводятся 2 прямые линии до пересечения со шпунтовой стенкой под углом:

• 
  плоскость естественного откоса – АБ;
  
• 
  и – плоскость обрушения АВ в грунте засыпки и в грунте основания соответственно.
  
• 
  Коэффициент активного давления грунта основания
  

где угол внутреннего трения грунта основания.

Таким образом, вертикальная плоскость шпунта разбивается на несколько зон:

1. 
   В зоне АБ на шпунт действует только грунт, расположенный ниже ростверка (выше точки «Б» полезная нагрузка давления на стенку не оказывает);
   
2. 
   В зоне ВГ также учитывается грунт, расположенный за пределами ростверка и нагрузка на поверхности (ниже точки «В» эпюра строится с учётом полезной нагрузки);
   
3. 
   В переходной зоне БВ учитывается постоянно возрастающая нагрузка.
   

Для вычисления реакции от бокового давления грунта на шпунтовую стенку строится эпюра активного давления.

Абсциссы эпюры определяются по формуле:



Расчёт горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта на шпунтовую стенку производится в табличной форме. Результаты расчёта приведены в таблице 3.

Схема для определения горизонтальных нагрузок показана на рис. 3.

Таблица 3

Определение абсцисс бокового давления грунта

Отметка характерной точки, м	q0, кПа	ρi, т/м3	hi, м	ρi·g·hi, кПа	Σρi·g·hi, кПа	q0+Σρi·g·hi, кПа	φi, м	λai	eai, кПа
+1,5 (А)	0	1,6	0,7	11	11	11	34	0,28	0
+0,8 (НРУ)									3,08
	0	1	4,1	40,22	51,22	51,22	34	0,28	3,08
-3,3 (Б)									14,34
	0	1	6,4	62,78	114	114	34	0,28	14,34
-9,7 (Дно)									31,92
	0	1	1,97	19,33	133,33	133,33	31	0,32	36,48
-11,67 (В)									42,67
	35	1	3,23	31,69	165,02	200,02	31	0,32	42,67
-14,9 (Г)									64,01

в) определение силы , приложенной к низу ростверка:

Для определения реакции от бокового давления грунта на шпунтовую стенку необходимо построить эпюру активного давления грунта в пределах первоначально намеченной длины шпунта, после чего необходимо выполнить следующие действия:

1. 
   Полученная эпюра активного давления разбивается на ряд элементарных фигур, которые заменяются силами, приложенными в центры тяжести каждой фигуры (расчеты произведены с помощью программы AutoCAD). В данном расчёте эпюра разбивается на фигуры равной высоты по 0,5 м (рис. 3 (б)).
   
2. 
   Строится силовой многоугольник с произвольно назначенным полюсом (рис. 3 (г)).
   
3. 
   Производится построение веревочного многоугольника (рис. 3 (в)).
   
4. 
   Проводится замыкающая до пересечения с продолжением последнего луча веревочного многоугольника.
   

Замыкающую при защемлении шпунта в ростверк следует проводить, уравнивая три момента:

• 
  на верхней опоре;
  
• 
  в пролете;
  
• 
  в консоли.
  

5. 
   В силовом многоугольнике проводится луч через полюс параллельно замыкающей, определяя значение силы между проведенным и первым лучами.
   

Силы, действующие на ростверк, представлены в таблице 4.

Таблица 4

Силы, действующие на ростверк

Обозначение силы	Величина силы, кН	Плечо силы, м	Момент силы, кН м
Вертикальные силы
	207,09	2,41	499,09
	597,23	4,09	2442,67
	266,67	3,81	1016,01
ΣV(без учета )	804,32		ΣMv (без учета ) = 2941,76
ΣV(c учетом )	1071		ΣMv (c учетом ) = 3957,77
Горизонтальные силы
	7,05	11,2	78,96
	137,94	2,43	870,37
	93,41	-	234,92
ΣH	238,4		ΣMH = 1184,25

Расстояние от точки «О» до линии действия равнодействующей:

• 
  вертикальных сил:
  

1. 
   без учета полезной нагрузки на причал:
   

2) с учетом полезной нагрузки на причал:

• 
  горизонтальных сил: