Яковлев П.И., Тюрин А.П., Фортученко Ю.А. Портовые гидротехнические сооружения

Подождите немного. Документ загружается.

где а и 6 — то же, что и в формуле для о

ау1

Р _ угол обрушения (между верти-

калью и плоскостью обрушения);

ф — угол внутреннего трения грунта.

Для большинства причальных соору-

жений тыловая грань сооружения вер-

тикальна (а=0), поверхность грунта

горизонтальна, а трением грунта о по-

верхность стены можно пренебречь для

увеличения запаса несущей способно-

сти. В этом случае коэффициент го-

ризонтальной соста в л я ющей а кти в но го

давления грунта A,

=tg

(45°—ср/2).

Для связных грунтов коэффициент

горизонтальной составляющей активно-

го давления грунта от сил сцепления

в грунте ^=2]/%,.

Коэффициенты горизонтальной состав-

ляющей активного давления грунта для

вертикальных тыловых граней соору-

жения и горизонтальной поверхности

грунта можно рпределять по табл. 1

прил. 6 ВСН 3-80.

Пассивное давление грун-

та. В том случае, когда сооружение

в процессе деформации смещается на

грунт, со стороны массива, препятст-

вующего смещению сооружения, воз-

никает давление, направленное в сто-

рону, противоположную смещению.

Массив грунта AFH, смещаемый вверх

по плоскости наименьшего сопротив-

ления AF, называемой поверхностью

выпора, создает отпор, называемый пас-

сивным отпором или пассивным дав-

лением грунта. Силы трения, возни-

кающие в самом грунте по поверхности

выпора и по контакту со стеной, уве-

личивают пассивный отпор грунта.

С точки зрения устойчивости соору-

жения на сдвиг и опрокидывание силы

активного давления грунта являются от-

рицательным фактором, а силы пассив-

ного отпора грунта способствуют луч-

шей устойчивости сооружения. Поэтому

при расчете сооружения следует ис-

ходить из наиболее неблагоприятных

условий работы сооружения, т. е. силы

активного давления грунта, учитыва-

емые в расчете, должны иметь макси-

мально возможные значения, а силы

пассивного отпора грунта — минималь-

но возможные значения.

Закон изменения пассивного давления

в пределах однородного слоя грунта так

же, как и для активного давления, при-

нимается линейным. При наличии раз-

нородных грунтов основания ординаты

горизонтальной составляющей пассив-

ного давления грунта на вертикальную .

стенку для /-го слоя грунта высотой

hi определяются так:

О pi (Я1 fpi Rhi) h>i +

i Ь-Pch (3.2)

где </;, pi, a — то же, что и в формуле (3.1),

только для ординат пассивного

давления грунта;

Xjti, kf

i — коэффициенты горизонтальной

составляющей пассивного давле-

ния r-го слоя грунта и от сил

сцепления; Xpi = tg

(45°+Ф|

2);

— —l)/tgq>£.

Величины и h

рекомендуется

определять по приведенным формулам

или принимать их значения из табл. 2

прил. 6 ВСН 3-80.

Согласно нормам, определение Х

рс

можно производить по классической

теории Кулона. В этом случае горизон-

тальная составляющая пассивного от-

пора грунта от сил сцепления

=2Vhp* или принимается по табл. 3

прил. 6 ВСН 3-80.

Приведенные способы определения бо-

кового давления грунта — классический

способ (метод Кулона), основанный на

п р я мол иней ном х а ра ктере повер х ности

скольжения, и метод В. В. Соколов-

ского и С. С. Голушкевича, основанный

на криволинейном характере плоскостей

скольжения, дают практически одина-

ковые результаты расчета для сыпучих

грунтов без сцепления.

Для глинистых грунтов, т. е. для

грунтов со сцеплением, когда устой-

чивость сооружения обеспечивается пас-

сивным отпором грунта, несущая спо-

собность, подсчитанная по методу Ку-

лона, дает несколько завышенный ре-

зультат. Это обусловлено меньшими зна-

чениями коэффициентов к

рс

. Поэтому

для сооружений типа больверк для

определения бокового давления грунта

рекомендуется пользоваться коэффициен-

тами Х

и Х

Рс

, определенными по методу

В. В. Соколовского и С. С. Голушкевича.

Для гравитационных сооружений при

определении бокового давления грунта

оба метода дают равноценные резуль-

таты.

При построении эпюр активного и

пассивного давлений грунта ординаты

давления определяют для характерных

расчетных сечений. Такими сечениями

следует считать: границы слоев грунта

с неизменными физико-механическими

характеристиками; места пересечения

расчетной плоскости восприятия рас-

порного давления с плоскостями об-

рушения, проведенными из точек скач-

кообразного изменения интенсивности

равномерно распределенной нагрузки,

расположенной на поверхности грунта.

При этом считают, что передача дав-

ления с поверхности грунта на расчет-

ную плоскость происходит по плоскости

обрушения, т. е. под углом р=45°—0,5ср

к вертикали.

Для сечений, которым соответствует

скачкообразное изменение интенсивно-

сти нагрузки на поверхности грунта или

которые являются границей слоев с

разными значениями углов внутреннего

трения ф, ординаты давления подсчи-

тывают дважды (при значениях ср

выше- и нижележащего слоев или при

разных значениях q равномерно рас-

пределенной нагрузки в месте скачка).

Для контроля правильности качест-

венного построения эпюр активного и

пассивного давлений грунта рекомен-

дуется усвоить следующие правила.

1. На границе двух слоев грунта,

имеющих одинаковые углы внутреннего

трения ф и разные плотности грунта р

на эпюре давления наблюдается излом.

При этом, если плотность нижележа-

щего слоя грунта больше, чем плотность

верхнего слоя грунта, то наклон эпюры

давления по сравнению с вышележащим

слоем изменится в сторону увеличения

давления.

2. На границе двух слоев грунта,

имеющих одинаковые плотности р, и

разные значения углов внутреннего тре-

ния ф, на эпюре давления наблюдается

скачок. При этом, если ф,- нижележа-

щего слоя больше, чем вышележа-

щего слоя, то скачок на эпюре давления

будет в сторону снижения давления, и,

наоборот, если Щ нижележащего слоя

меньше, чем <pf_j вышележащего слоя,

то скачок будет в сторону увеличения

давления.

{Пример 3.1. Построить эпюры и опреде-

лить значения активного и пассивного давле-

ния грунта на стену сооружения для частного

случая (тыловая грань сооружения вертикаль-

на, поверхность грунта горизонтальна и угол

трения грунта о тыловую грань сооружения

равен нулю) при следующих исходных данных:

отметках линии кордона причала +2,5 м,

уровня воды 0,0, дна у причала —5,5 м, низа

стенки —11,0 м; нормативных эксплуатацион-

ных нагрузках на поверхности причала q^

— 15 кПа (на участке а = 2 м от линии кордо-

на), q

— 30 кПа; плотности грунта засыпки

над водой р| 1,73 т/м

, то же, под водой

1,12 т/м

, грунта основания р

= 1,22 т/м

и р

= 1,07 т/м

; угле внутрен-

него трения грунта ф

= <р

33°, Фз= 23°,

= 18°; удельном сцеплении грунта осно-

вания с

= 3,0 кПа; с

= 8,0 кПа. Расчетная

схема, соответствующая исходным данным

примера, показана на рис. 3.2, а.

Последовательность расчета. 1. Опреде-

ляем отметку сечения на стенке, соответст-

вующую изменению интенсивности равномер-

но распределенной нагрузки на поверхности

причала * =. a!tgP = 2,0/tg (45° — 0,5-33°) =

= 3,7 м.

Тогда отметка сечения 2,5—3,7

---— 1,2

м.

2. Коэффициенты горизонтальной состав-

ляющей активного и пассивного давления

грунта (k

, hpi)

коэффициенты от сил сцепле-

ния Д

Рс

Д определяем по соответствующим

формулам:

Щ К* !# tg

(45°-33°/2) - 0,30;

Ш tg

(45° — 23°/2) = 0,44; Х

а4

= tg

(45° -

— 18°/2) — 0,53;

ас3

= 2^/0,44 = 1,32;

Kci ^ 21/0,53 = 1,45; Х

рз

= tg

(454

+ 23°/2)—2,28; Щ = tg

(45°+l8°/2) = 1,89;

PcS

= (0,9-2,28 — l)/tg 23° Ш 2,48;

= (0,9-1,89—l)/tg 18°—2,15.

3. Ординаты эпюры активного давления

грунта o

, кПа, определяем по формуле (3.1)

на отметках:

2,5 a

Ш 15 0,30 = 4,5;

0,0 a

— (15+1,73-9,81 -2,5)0,3= 17,2;

— 1,2 a

= (15+1,73-9,81-2,5+

+ 1,12-9,81

•

1,2)0,3=21,2;

= (30+ 1,73-9,81-2,5+1,12-9,81-1,2)Х

X 0 3 — 25 7*

— 5,5 ' a

= (30+1.73-9,81 -2,5+

+ 1,12-9,8!-5,5) 0,3—39,9;

о'аз-(30+1,73-9,81-2,5 Ь 1,12-9,81-5,5) X

X 0,44-3,0-1,32=54,6;

— 8, 5О

о4

= (30+ 1,73-9,81 -2,5+1,12-9,81*

х5,5+1,22-9,81 -3,0)0,44-3,0 -1,32= 70,4;

°u4 § (

+ 1,73-9,81-2,5+1,12-9,81-5,5+

+1,22

•

9,81

•

3,0) 0,53—8,0

•

1,45 = 78,0;

- 11,0 Ш ~ (30 + 1,73-9,81-2,54 1.12Х

X 9,81 -5,5 + 1,22-9,81-3,0+ 1,07-9,81 -2,5) X

Х0,53—8,0-1,45 = 91,9.

4. Ординаты эпюры пассивного давления

грунта Opj, кПа, определяем по формуле (3.2)

на отметках:

—5,5о,„ - 3,0-2,48 = 7,4;

- 8,5 о

Р4

1.22-9,81-3,0-2,28 ;

3,0-2,48 89,5;

1,22-9,81-3,0 1,89 i 8,0-2.15 85,2;

J,-Ккт вШ®

"" шг'ййй!

jik:

0,0 о

пш

bkL-J

-5,5

-1,2

т)}

Л' 77/

-8,5

-11.0

|' ¥,=33°;р]*!,73т/м

(р

=33°; Д-/, 12т/м

'if*

=2з°\р

ч,ггт/м

ШШШШЁ Ш

(р

=18°;/>^1,07т/м

с^ 8,0 к Па **

Ь,5нПс!

Рис. 3.2. Построение суммарной эпюры активного и пассивного давления грунта на

вертикальную стенку:

—

расчетная схема сооружения; б— эпюры давления от грунта и временных нагрузок; / — эпю-

ра активного давления грунта; 2 — эпюра пассивного отпора грунта; 3

—

суммарная эпюра дав-

ления грунта

— 11,0 (1,22-9,81-3,041,07,9,81 X

X 2,5) 1,89+ 8,0• 2,15 4 134,9.

5. Строим эпюры активного (со стороны за-

сыпки) и пассивного (со стороны акватории) да-

вления грунта. Для этого в принятом масшта-

бе (например, 1 см = 20 кПа) на соответствую-

щих отметках откладываем ординаты вычис-

ленных давлений. Соединяем концы ординат

прямыми линиями (см. рис. 3.2, б).

Ординаты суммарной эпюры давления оп-

ределяются по разности давлений в соответ-

ствующих сечениях и откладываются на эпю-

ре со стороны большего по абсолютному зна-

чению давления.

6. Определяем полную величину активного

и пассивного Ер давления грунта на стену,

для чего подсчитываем равнодействующие

отдельных участков эпюр, численно равных

площадям этих участков:

£, (4,5-f 17,2) - 2,5/2 & 27,1 кН; Е

Щ (17,2+21,2)1,2/2== 23,0 кН; £

=(25,7 +

+ 39,9)4,3/2 141 кН; Е

47,2-2,1/2

« 49,6 кН; Е

# 19,10,9/2 8,6 кН;

(7,2+43,0)2,5/2 = 62,8 кН; &

Ф* 27,1 tV

i 23,04 141 + 49,6 = 240,7 кН; Е

« 8,6 +

+ 62,8 - 71,4 кН.

Пути снижения- активно-

го давления грунта. Чем боль-

ше активное давление грунта, тем мас-

сивнее и прочнее должно быть соору-

жение, чтобы обеспечить необходимую

несущую способность. Поэтому одной

из задач при проектировании распор-

ных гидротехнических сооружений яв-

ляется снижение активного давления

грунта.

I *•* 17*5

Существуют следующие приемы сни-

жения активного давления грунта: при-

менение в качестве засыпки грунта с

большим углом внутреннего трения <р;

создание консольных выступов на ты-

ловой грани сооружения; создание сре-

зов на тыловой грани сооружения под

углом призмы обрушения р.

Применение грунта с большим ф.

В качестве засыпки обычно применяют

песок, угол внутреннего трения кото-

рого в зависимости от его крупности

изменяется от 25 до 40°. Из формулы

(3.1) видно, что при прочих равных

условиях для сыпучих грунтов давление

в конечном счете зависит от коэф-

фициента горизонтальной составляющей

активного давления грунта который

зависит от угла внутреннего трения q...

Чем больше ср, тем меньше Х

Наибольший угол внутреннего тре-

ния ф имеет отсыпка из камня (ф

=45°).

Отсыпка каменной призмы за тыловой

гранью сооружения делается так, чтобы

через ее тело проходила плоскость об-

рушения. В этом случае каменная приз-

ма является разгрузочной, уменьша-

ющей активное давление грунта,

При построении эпюры активного дав-

ления грунта следует учитывать при-

грузку от грунта, расположенного на

откосе каменной призмы (рис> 3,3).

Ординаты ACT, дополнительной эпюры

от пригрузки грунта следует опреде-

лять:

в пределах каменной призмы на вы-

соте АН по формуле:

(Kg— Ks) /ДЯ;

ниже каменной призмы на высоте \t

по формуле:

ДOi^qi (Kg — Ks) SJAt,

где qi — суммарная вертикальная нагрузка

на уровне пересечения откоса камен-

ной призмы плоскостью обрушения,

проведенной из точки тыловой пло-

скости стены, в которой определяет-

ся ордината Ао^ кПа, от массы всех

вышележащих слоев грунта и вре-

менной эксплуатационной нагруз-

ки q на поверхности сооружения;

^а* — коэффициент горизонтальной состав-

ляющей активного давления грунта,

has

Рис. 3.3. Схема определения ординат Даi до-

полнительной эпюры от пригрузки грунта на

откос каменной призмы

Дщщщипн-?

So И 5

(

Рис. 3.4. Схема построения эпюры активного

давления грунта с учетом разгружающего

влияния консольного выступа и срезки тыло-

вой грани под углом обрушения р,

расположенного на откос* ка-

менной призмы;

коэффициент горизонтальной

составляющей активного д#

ления каменной отсыпки;

проекции на вертикаль огрез.

ков линии откоса каменной

призмы, заключенных между

плоскостями обрушения, про-

ходящими соответственно через

концы участков ДН и Д/ рас-

четной плоскости лицевой стен-

ки.

Проекции определяют по формулам:

Si = («tg"p

-e)/(l + tg p

);

= [Hm

-a-S{, (H-m

)J/(H m

Создание консольного выступа на

ты-

ловой грани сооружения. Влияние кон-

сольного выступа на тыловой грани

сооружения рассмотрим на примере при-

чального сооружения из кладки мас-

сивов конструкции Союзмо р н и и п роекта

(рис. 3.4).

Верхний курс массива образует кон-

соль АС над тыловой гранью масси-

вовой кладки. От точки D до точки С

эпюра активного давления грунта стро-

ится обычным способом. Расчетной пло-

скостью давления является плоскость

DC. Ниже консоли АС на тыловой

грани сооружения появляется участок

АВ, на который грунт, лежащий выше

точки С, не воздействует, так как все

давление воспринимается консолью АС.

На участок А В давление оказывает

камень в объеме призмы обрушения

ЛВС, поэтому в точке А активное язв-

ление грунта равно нулю.

На участке А В давление возрастает

от нуля до o

oaf

®as

^ Ps gh

где h

— (AC) ctg P

Ниже точки В влияние консоли не

проявляется, и на участке BE давление

грунта определяется обычным способом

без учета влияния консоли, но с учетом

всех вышележащих слоев грунта.

В результате влияния консоли ак-

тивное давление грунта на тыловую

грань сооружения уменьшается на пло-

щадь эпюры PKLM. Благодаря кон-

соли также устраняется давление от

пригрузки каменной призмы грунтом

Д<Т| на участке АВ. Кроме того, в

результате воздействия веса консоль-

ного участка верхнего массива и грунта,

лежащего на консоли, происходит вы-

равнивание напряжений в основании

сооружения (давление в точке F умень-

шается, а в точке Е увеличивается).

Создание срезов тыловой грани со-

оружения у основания под углом призмы

обрушения f$

. Активное давление грун-

та имеет наибольшее значение у ос-

нования сооружения. Предположим, что

тыловая грань у основания срезана под

углом обрушения p

плоскостью NО.

Тогда на участке А10 сползания грунта,

а значит, и давления грунта не будет,

так как ниже плоскости обрушения

грунт на откосе устойчив.

На рис. 3.4 показано, что при под-

резке тыловой грани сооружения под

углом обрушения можно уменьшить

активное давление на стенку на вели-

чину площадки P'K'L'Mприходя-

щейся на высоту срезанной части стенки

NE.

Определение активного

давления грунта для об-

щего случая. Общий случай оп-

ределения активного давления грунта

предусматривает учет угла а (откло-

нение от вертикали плоскости восприя-

тия распорного давления), угла б (тре-

ние грунта о плоскость восприятия рас-

порного давления),' а также различные

случаи расположения равномерно рас-

пределенной нагрузки на поверхности

призмы. Задача сводится к определению

угла обрушения р, при котором давле-

ние на стенку будет максимальным.

Если тыловая грань сооружения от-

клонена от вертикали на угол а, то

угол Р:

± \/~V (K + ctg ф — tg а + Sp) — • *'

' ctgq>tga + S

ctg<p,

где Vт tg (а + б Щ ф);

Sp — коэффициент, учитывающий рас-

положение временной нагрузки на

призме обрушения;

О 22flj

—qi)

* [Н (Hp

g +

2q,>~\

22 (Pi-p

)gA,] \

<*i и cfj — соответственно ширина полосы при-

ложения (e

, а

) и интен-

сивности нагрузки (<?,, q

, q

qn) на тех участках, где q

Ф q

(рис. 3.5);

Рис. 3.5. Схема расположения временной на-

грузки для определения угла (J, при котором

давление на стенку будет максимальным

— интенсивность нагрузки в точке

выклинивания на поверхности тер-

ритории причала плоскости обру-

шения, кПа;

рihi — плотность и высота i-го слоя грунта;

— плотность подстилающего слоя

грунта в призме обрушения, т/м®.

При определении в грунте засыпки

угла наклона плоскости восприятия рас-

пора а и соответствующего ему наклона

плоскости обрушения р исходят из ус-

ловия получения максимального рас-

порного давления призмы обрушения на

стенку. Обычно задача решается путем

подбора угла а при 6—ф и нахождения

соответствующего ему значения угла р.

За расчетное принимается наименьшее

значение tg р, соответствующее макси-

мальному распорному давлению на стен-

ку при определенном значении угла а.

§ З.З. НАГРУЗКИ

ОТ СКЛАДИРУЕМЫХ ГРУЗОВ

Нагрузки от складируемых грузов на

причальном сооружении принимаются

равномерно распределенными, но ин-

тенсивность их по разным зонам, на-

чиная от линии кордона, разная. Экс-

плуатационные нагрузки в зависимости

от назначения причалов делятся на

категории (О, I, И, III).

Как правило, по мере удаления от

линии кордона влияние складируемой

нагрузки на конструкцию причального

сооружения уменьшается. Благодаря

этому можно увеличивать нагрузку от

складируемых грузов по мере удаления

от линии кордона.

Нагрузки от складируемых грузов

нормируются по четырем зонам (рис.

3.6).

Зона А прилегает непосредственно

к линии кордона. Здесь могут распола-

гаться случайные грузы с ограничен-

ной высотой штабелирования. Ширина

этой зоны ограничена и выбирается из

условия свободного прохождения пор-

тального крана (расстояние между осью

первого от кордона подкранового пути

и границей зоны А должно быть 2 м).

Первый подкрановый путь распола-

гается от линии кордона на расстояниях

2,25 м; 2,75; 3,35; 3,60; 4,00 м. При

малых расстояниях эта зона практи-

чески отсутствует.

Зона Б — это зона расположения ос-

новных перегрузочных механизмов и

транспортных средств. Здесь может так-

же складироваться груз, однако высота

его штабелирования ограничена, так

как эта зона располагается непосред-

ственно на причальном сооружении и

может привести к его неоправданному

утяжелению. Ширина этой зоны, м:

Я—/С+4, где К — ширина колеи пор-

тала, м. Ширина колеи портала: для

однопутного портала (под порталом про-

ходит одна нить железнодорожного пу-

ти) 6 м, для двухпутного 10,5, для трех-

путного портала 15,3, для контейнер-

ного перегружателя 15,3 или 16,8 м.

Та б

на

—/

0.0.

рг *

1 Щ

fcv 1

ттттгтгг I

—/

0.0.

щц

1 I— ^ \

| т

Нагрузка от перегру-

зочных машин и

транспортных средств

е.*

£г 2 <v <v

м х с fr-

О g С

Й *

JSa*

® ф

£ ,

e*as

о. Hi

л в о.

я 3 о

во

Нагрузка от см

руемых грузов

дн.

КПа

В лрнкор

донной

зоне

0.5

<7,

ао^

р.,

*8§

Яг

0—с

К-350

140

Н-300

120

0—б

К-350

140

Н-300

7,5 15

0—к

кп

КВ-

20 40

700,

кв-

350

0 К-350

140 Н-300

120

К-350

140

Н-300

20 40

II К-250

140

Н-300

III

' —-

——

Н-100 7.5 15

flfi «il

200

100

200

100

Зоны А и Б образуют прикордонный

участок территории причала.

Зона В — это переходная зона. Здесь

обычно располагаются откосы штабе-

лей навалочных грузов. Переходная

зона имеет ширину 6 м.

Зона Г — тыловая зона,.наиболее уда-

ленная от линии кордона. Здесь допу-

скаются наибольшие эксплуатационные

нагрузки. Ширина этой зоны ограни-

чена радиусом действия перегрузочных

машин и размерами тыловой терри-

тории.

Нагрузки от складируемых грузов, а

также от перегрузочных машин и тран-

спортных средств приведены в табл. 3.2.

§ 3.4. НАГРУЗКИ ОТ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ

МАШИН И ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

i /ty Ш ь

0,0 А

niiiiiiimuinmiiimii

В)

о.о Jrr,

jzr

г \?,85

285

3,5

275

их

Ч? Ь

Рис. 3.6. Основные схемы расположении экс-

плуатационных нагрузок на причале (а, б, в)

и разделение территории причала на зоны (А,

Б. В, Г)

Нагрузки от нортальных кранов, пе-

регружателей передаются на причаль-

ное сооружение через колеса крановых

тележек и являются сосредоточенными

нагрузками. На рис. 3.7 показаны схемы

тележек портальных кранов и контей-

нерных перегружателей.

На рис. 3.8 показаны три расчетных

положения стрелы крана: /, // и III-

Соответственно этим положениям стре-

лы крана возникает различная сила

воздействия ноги крана на рельс. Мак-

симальное усилие на колесо возникает

Рис, 3.7. Схемы нагрузок от портальных кранов и контейнерных перегружателей:

а — от крана К-250; б, в — от крана К-350; г — от контейнерного перегружателя КП

при III положении стрелы крана, т. е.

когда стрела направлена на угол крана.

Максимальное усилие, которое пере-

дается через каждое колесо крана или

контейнерного перегружателя: для кра-

на типа К-250—250 кН, для крана

типа К-350 (при шести колесах в тележ-

ке) — 350 кН, для крана К-350 (при

зосьми колесах в тележке)—265 кН, для

контейнерного перегружателя—450 кН.

Максимальное усилие на колесо учи-

тывают в расчете, если причал обору-

дован только одним краном.

Если причал оборудован двумя кра-

нами, то при их сближении наиболее

невыгодные для причала условия созда-

ются при / положении стрелы в обоих

кранах. При таком положении возни-

кает максимальная нагрузка от дей-

ствия двух ног соседних кранов. Мини-

мальное расстояние между осями край-

них колес двух сближенных кранов

типа К-250 и К-350 составляет 2,5 м.

Расстояние между ногами крана в

продольном направлении называется ба-

зой крана. База портального крана

типа К-250 и К-350 составляет 10,5 м,

база контейнерного перегружателя 16 м.

Нагрузка от кранов создает сущест-

венные усилия в конструкциях причаль-

ных сооружений. При этом характер

и значение усилия зависят от типа

причального сооружения.

Причальное сооружение

распорного типа. В таких со-

оружениях (при отсутствии свайного

основания под крановыми путями) со-

средоточенная нагрузка от крана через

грунт передается на тыловую грань

сооружения (его расчетную плоскость).

/ш

-i.

Г 1

Рис. 3.8. Расчетные положения стрелы крана

(I, II, III) при определении воздействия колес

крана на причал:

/ — линия кордона; 2 — колея крана; 3

—

база крана

l*Zfltg<f + li +

lQHz + f

Рис. 3.9. Схемы определения эквивалентной

крановой нагрузки:

—

схема поперечного разреза; б

—

схема продоль-

ного разреза; в - эпюра давления грунта от экви-

валентной крановой нагрузки; /

—

расчетная плос-

кость лицевой стенки

В этом случае определяют активное

давление грунта от крановой нагрузки

и полученную эпюру суммируют с эпю-

рой от активного давления грунта. По-

рядок расчета следующий.

1. Крановая нагрузка в виде сосре-

доточенной нагрузки от колес крана

заменяется эквивалентной ей равномер-

но распределенной нагрузкой интен-

сивностью ц

(рис. 3.9,а), подсчитанной

для глубины, на которой давление от

крана передается на стенку сооруже-

ния.

При этом в поперечном направле-

нии ширина площадки 6, на которую

передается давление, принимается рав-

ной длине шпалы 1,35 м или ширине

подкрановой плиты, или балки. В про-

дольном направлении длина площадки I

получается из условия, что давление

от опоры крана передается в глубину

под углом внутреннего трения ср (рис.

3.9,6). При этом длина рельса, на ко-

торую передается давление от тележки

крана, принимается равной расстоянию

между крайними колесами тележки плюс

по 0,5 м с каждой стороны от крайних

колес тележки.

Эквивалентная равномерно распреде-

ленная нагрузка

Че

=Р/(Ы): |

где Р — максимальная суммарная нагрузка от

группы сосредоточенных сил при

эксплуатации сближенных или оди-

ночных кранов (Р = 2P

l, давление

от которых передается на длину по-

лосы распределения /;

Ь — ширина подкрановой плиты, балки

или длина шпалы;

/ — длина полосы распределения нагруз-

ки вдоль линии кордона причала,

определяемая в соответствии с рис.

3.9, б.

Обычно эквивалентную крановую на-

грузку определяют только для прикор-

донной опоры крана. Давление от тыло-

вой крановой опоры принимают рав-

ным равномерно распределенному дав-

лению от складирования грузов в этой

зоне.

2. Определяется активное давление

грунта от действия эквивалентной кра-

новой нагрузки по формуле o

^qJK

где К — коэффициент горизонтальной

составляющей активного давления грун-

та, подсчитанный для глубины, на ко-

торой давление от крана передается «а

стенку сооружения.

3. Определяется высота участка на

расчетной плоскости h

на котором

давление от крана передается на стену

сооружения. Для этого следует из то-

чек, соответствующих началу и концу

шпалы, под углом обрушения р про-

вести прямые линии до пересечения с

расчетной плоскостью стенки. Высота

определяется по формуле h

=bcig р.

Если в пределах участка h

нахо-

дится граница двух слоев грунта с

разными значениями угла внутреннего

трения ф, то эпюра о

на границе этих

слоев будет иметь скачок.

Пример 3.2. Определить активное давление

грунта на стену сооружения от действия оди-

ночного крана при следующих исходных дан-

ных: крановая нагрузка типа К=350 (в опоре

6 колес), максимальное усилие на колесо

= 350 кН; расстояние от расчетной плоско-

сти до первого от кордона кранового рельса а=

—/ 2,75 м; длина шпалы Ь = 1,35 м; угол внут-

реннего трения грунта засыпки

<р

— 34°.

Последовательность расчета. 1. Определя-

ем высоту участка h

> на котором давление от

крана передается на расчетную плоскость (см.

схему на рис. 3.9, а):

т 1,35 ctgP= 1,35 ctg 28°= 1,35 1,881=

= 2*5 м, где Р — угол плоскости обрушения;

| В 45° — 0,5<р № 45° — 0,5-34° = 28°.

2. Определяем длину площадки / (см. схе-

му на рис. 3.9, б), на которую передается дав-

ление от опоры крана в продольном направ-

лении. Для одиночного крана / = 2Л tg <р+

+ /

+ 1,0.= 2 • 5,2tg 34° + 3,4 + 1,0 =

= 2-5,2-0,674+3,4+1,0 = 11,4 м, где

= a ctg (45°—0,5 ф) U 2,75 ctg (45°—0,5.34°)=

= 5,2 м; l

= 4-0,65+0,8 |§ 3,4 м (схему те-

лежки крана см. на рис. 3.7, б).

3. Определяем эквивалентную равномерно

распределенную нагрузку q

= 2

P|/(ftO

= 6 350/(1,35.11,4) = 136,5 кПа.

4. Определяем активное давление грунта

от действия крановой нагрузки по формуле

°е

чЛа — 136,5-0,28 = 38,2 кПа, где

= tg

(45°—34°/2)= 0,28.

5. Равнодействующую активного

давле-

ния грунта от крановой нагрузки

определяем

как площадь эпюры а

, т.е. £ = a^/i

38,2X

Х2,5 §§§ 95,5 кН/м.

Причальные сооружения

эстакадного типа. Для соору-

жений этого типа нагрузка от порталь-

ных кранов является одной из основных.

Рассчитывая поперечную раму эстака-

ды, приходится решать задачу, связан-

ную с определением максимальной на-

грузки на раму от действия кранов. При

Этом продольный ригель эстакады, по ко-

торому перемещается кран, рассматри-

вается как многопролетная неразрезная

балка на упругосмещающихся опорах,

а поперечные рамы эстакады — как опо-

ры этого ригеля. Нагрузку на попереч-

ную раму от действия кранов можно по-

лучить путем построения линии влияния

(от Р=1) одной из опор четырех пролет-

ной неразрезной балки и последующего

ее загружения фактической крановой

нагрузкой.

В приближенном расчете можно по-

строить линию влияния опорной реак-

ции от единичной крановой нагрузки

для двух смежных продольных пролетов

эстакады, рассматривая их как простые

балки (разрезная система), опирающиеся

на расчетный поперечный ряд свай.

В этом случае линия влияния опорной

реакции для средней опоры имеет форму

треугольника с максимальной ордина-

той, равной единице над этой опорой

(рис. 3.10).

На рис. 3.10, а показана схема распо-

ложения фактической крановой нагруз-

ки на продольном ригеле, при котором

опорная реакция (нагрузка на попереч-

ный ряд свай) будет иметь максимальное

значение.

Максимальная нагрузка на попереч-

ную раму возникает при действии двух

сближенных кранов. Оба крана можно

рассматривать при III (см. рис. 3.8) по-

ложении стрелы крана. В этом случае

усилие на ногу А основного крана будет

максимальным (Я

), а на ногу Г сосед-

него крана — минимальным (Р

)- На

рис. 3.10, а основной кран обозначен /,

а соседний кран II. Для крановой на-

грузки типа К—250 Р

—137,5 кН, для

К—350 (6 колес в тележке) — 195 кН,

для К=350 (8 колес в тележке) —

145 кН.

При загружении линии влияния фак-

тической крановой нагрузкой ногу ос-

новного крана с максимальным усилием

на колесо тележки |щ| располагаем над

средней опорой так, чтобы середина

крановой тележки находилась над мак-

симальной ординатой линии влияния.

Ногу соседнего крана располагаем так,

чтобы между крайними колесами основ-

ного и соседнего крана было расстояние

2,5 м.

Рис. 3.10. Линия влияния опорной реакции Реч

и ее загрузка:

а — схема загружения двумя кранами К-250; б

—

пиния влияния от Р=

Максимальная вертикальная крановая

нагрузка (опорная реакция средней опо-

ры) определяется как сумма произведе-

ний усилий колес крана Р

{

на ординаты

линии влияния tfi под соответствующими

силами, т. е. /

=2jP

Нагрузка от крана Р

сг

является со-

средоточенной нагрузкой и приклады-

вается на поперечный ригель эстакады в

местах установки крановых путей.

Пример 3.3. Определить максимальную

нагрузку от двух кранов типа К-250 на по-

перечную раму эстакады при следующих ис-

ходных данных: шаг поперечных рам вдоль

эстакады / — 12 м; максимальное усилие на

колесо крана P

= 250 кН, минимальное P

= 137,5 кН; база крана 10,5 м; минимальное

расстояние между двумя кранами 2,5 м.

Последовательность расчета. 1. Строим ли-

нию влияния от P —. 1 опорной реакции для

двух продольных пролетов, примыкающих

слева и справа к расчетному поперечному ря-

ду свай (см. рис. 3.10, б).

2. Загружаем линию влияния фактической

крановой нагрузкой: два рядом расположен-

ных крана типа К-250. Опору крана I с мак-

симальным усилием на колесо P

располагаем

так, чтобы ее середина находилась над мак-

симальной ординатой линии влияния (у fej).

На расстоянии 2,5 м от крайнего колеса те-

лежки крана / располагаем крайнее колесо

соседнего крана //. При базе крана 10,5 м

и длине продольного пролета 12 м вторая опо-

ра крана II на линию влияния не попадает и

в расчете не учитывается.

составов на поперечном ригеле эстакады:

а —для двухпутного портала; б —для трехпутного портала

3. Из подобия треугольников линии влия-

ния определяем ординаты линии влияния yj

под соответствующими силами:

11,6/12; y

= 10,95/12; у

= 2,55/12;

= 1,9/12; у

= 1,1/12; у

= 0,45/12;

= 8,45/12; у

= 7,8/12; у* = 7,0/12;

У, о= 6,35/12.

4. Нагрузку от двух кранов на опору (ее

реакцию) определяем как сумму произведений

i на

R = i/i = 250 (2-11,6+2 Ю,95)/12+

+137,5(2,55+1,9+1,1 +0,45+8,45 +

+ 7,8 + 7,0+6,35)/12= 1347,5 кН.

Нагрузка от подвижного

железнодорожного с о с т а-

в а . Нормы устанавливают нагрузку

от подвижного железнодорожного соста-

ва, равной 140 кН на погонную длину 1 м

железнодорожного пути.

Если шаг свай эстакады в продольном

направлении равен /, то нагрузка, при-

ходящаяся на одну поперечную раму от

подвижного состава Р

гш

=140/.

Нагрузка Р

ти)

является сосредоточен-

ной нагрузкой. Допускается считать точ-

кой ее приложения центр железнодорож-

ной колеи. При двух- или трехпутном

портале количество сосредоточенных сил

соответственно равно двум или трем.

Схема расположения нагрузок от желез-

нодорожных составов на поперечном ри-

геле эстакады показана на рис. 3.11.

Нагрузки от безрельсо-

вого транспорта. К подвиж-

ному безрельсовому транспорту отно-

сятся грузовые автомобили, автомобиль-

ные краны, тракторы, автопогрузчики и

т. д. Нагрузка от безрельсового транс-

порта учитывается в расчете лишь в том

случае, если она превышает нагрузку от

складируемых на причале грузов. По

условиям эксплуатации причала исклю-

чается одновременное их действие. Обыч-

но нагрузка от безрельсового подвиж-

ного состава учитывается при расчете

таких причальных сооружений, на кото-

рых складирование грузов не предусмат-

ривается, а движение транспорта воз-

можно.

При расчете причальных сооружений

на нагрузки от автомобильного транспор-

та принимаются следующие типы нагру-

зок: Н-100 — колонна автомобилей

массой 10 т, в составе которой есть утя-

желенный автомобиль массой 13 т (ши-

рина колеи 1,7 м); Н-300 — колонна

автомобилей массой 30 т с интервалами

между колесами соседних машин 10 м

(ширина колеи 1,9 м); НК-80— одна

л)

в)

6) 60 ПО 120 60 120120 60 120 W

Рис. 3.12. Схемы автомобильных нагрузок:

—

от колонны автомобилей Н-100; 6 —• от колонны автомобилей Н-300;

""*

от 4-осиоА машины НК-80

200 200 200 200