Для снижения вязкости полимеррастворов можно использовать растворители Р-40, Р-4, Р-5, № 000, смесь этилцеллозольва с ацетоном. В порядке исключения допускается применение бензина.
Таблица 2.5.
Пределы прочности на сжатие (термообработка при температуре 80 °С в течение 24 ч)
Маркировка составов | σ , МПа | Маркировка составов | σ, МПа | ||
полимер-раствора | полимер-бетона | полимер-раствора | полимер-бетона | ||
35 | 1100 | 100 | 35(АФ) | 1350 | 110 |
55 | 750 | 70 | 55(АФ) | 1000 | 80 |
510 | 800 | 750 | 510(АФ) | 1100 | 100 |
1010 | 350 | 30 | 1010(АФ) | 400 | 35 |
1510 | 250 | 20 | 1510(АФ) | 300 | 25 |
2.24. Допускается применение для изготовления лотков МГК сталефибробетона, состав которого приведен в таблице 2.6.
Таблица 2.6
Состав фибробетона
Материалы | Заполнитель макс. размера 9,5 мм | Заполнитель макс. размера 19 мм | Заполнитель макс. размера 38 мм |
Цемент, кг/м3 | 356 – 593 | 296, | 279-415 |
Вода/цемент | 0,35 - 0,45 | 0,35-0,50 | 0,35-0,55 |
Процент крупного заполнителя | 45-60% | 4% | 4% |
Содержание вовлеченного воздуха | 4 - 8 % | 4 - 6 % | 4-5 % |
Содержание фибры, в % по объему | |||
Изогнутая фибра | 0,4-1,0 | 0,3-0,8 | 0,2-0,7 |
Гладкая фибра | 0,8 - 2,0 | 0,6-1,6 | 0,4-1,4 |
3. РАСЧЕТЫ
3.1. Общая часть
3.1.1. При проектировании МГК необходимо проводить четыре группы расчетов:
- расчеты конструкций по первому и второму предельным состояниям,
- технологические расчеты,
- гидравлические расчеты
- экономические расчеты
3.1.2. При расчетах по первому предельному состоянию оцениваются прочность и устойчивость МГК, а также их функциональная пригодность, как в процессе эксплуатации сооружения, так и в период строительства. При этом производятся следующие группы расчетов:
- расчет конструкции по первому предельному состоянию на эксплуатационные и строительные нагрузки. При расчете на строительные нагрузки необходимо учитывать неодинаковые вертикальное и боковое давления грунта по контуру конструкции при возведении насыпи;
- проверка общей устойчивости формы поперечного сечения трубы;
- расчет стыковых соединений;
- расчет конструкции по второму предельному состоянию (ограничение предельных деформаций поперечного сечения) на эксплуатационные нагрузки;
- ограничение гибкости МГК с учетом требований транспортировки и монтажа конструкции.
3.1.3. Расчет прочности и устойчивости МГК осуществляется на действие постоянной, временной, температурной нагрузок в соответствии с СНиП 2.05.03-84*, в сейсмически опасных районах необходимо рассчитывать гофрированные конструкции по прочности на действие сейсмической инерционной нагрузки, в соответствии с разделом 3.4. При возможности возникновения наледей в МГК их надо учитывать в расчете сейсмических нагрузок, как временную длительную нагрузку.
3.1.4. Расчет прочности и устойчивости МГК диаметром менее 6 метров, а так же круглых и полукруглых гофрированных конструкций, допускается считать по приближенным формулам раздела 3.2
Расчет прочности и устойчивости МГК диаметром более 6 м рекомендуется считать с использованием метода конечных элементов (МКЭ) в соответствии с разделом 3.3.
3.1.5. Технологические расчеты проводятся для назначения строительного подъема и принятия решения о конструкции основания и включают оценку осадки МГК с обоймой под насыпью в ходе строительства и при последующей эксплуатации.
3.1.6. При привязке проектов металлических гофрированных конструкций к конкретным условиям строительства производят:
- гидравлические расчеты;
- расчет осадок и строительного подъема лотка трубы;
- конструирование и расчет грунтовой обоймы и приспособлений, обеспечивающих ограничение поперечных деформаций трубы на стадии формирования грунтовой обоймы, засыпки и уплотнения боковых призм грунта и взведения насыпи до проектных отметок.
3.1.7. Технико-экономические расчеты выполняются для обоснования индивидуальных проектных решений по:
- увеличению водопропускной способности МГК за счет применения оголовков.
- увеличению уклона МГК свыше 0,03.
- выбору схем укладки МГК на косогорах сравнению замены грунта в основании с искусственным основанием.
Методика технико-экономических расчетов выбирается при проектировании.
3.2. Расчет МГК по прочности и устойчивости на эксплуатационные нагрузки с
использованием упрощенных формул
3.2.1. Расчет МГК по прочности осуществляется в соответствии с п. 4.25 СНиП 2.05.03-84* по формуле
(3.2.1)
где
N – нормальное (тангенциальное) усилие в гофрированной конструкции от расчетных нагрузок, приходящееся на длину l одного гофра[1] (Н ; кг);
А – площадь одной волны гофра (м2 ; см2); для гофров с длиной волны l=0.164 м и 0,152 м, величина А принимается по таблицам Приложения 1.
Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, принимаемое в соответствии с таблицей 50 СНиП 2.05.03-84* и п.2.1. настоящих Указаний; (Па ; кг/см2)
m=0.9 – коэффициент условий работы.
3.2.2. Нормальное (тангенциальное) усилие N в МГК от расчетных нагрузок, приходящееся на длину l одного гофра определяется по формуле
(3.2.2)
где g - удельный вес грунта засыпки; (Н/м3 ; кг/см2)
n=1.3 и n1=1.1 – коэффициент перегрузки по СНиП 2.05.03-84*;
heq – условная высота насыпи, эквивалентная по действию временной железнодорожной нагрузке; (м ; см)
(3.2.3)
b=2.7 м (270 см) – длина шпалы;
h – расстояние от подошвы рельса до верха конструкции; (м ; см)
q – эквивалентная нагрузка, определяемая в соответствии со СНиП 2.05.03-84* в зависимости от длины и формы линии влияния величины N; при отсутствии линии влияния допускается принимать q=270 кН/м; (270 кг/см)
D – диаметр гофрированной конструкции; (м ; см )
Е0 – модуль деформации грунта засыпки; (Па ; кг/см2)
Е – модуль упругости стали; (Па ; кг/см2)
d - условная толщина круглой гофрированной конструкции, имеющей ту же погонную изгибную жесткость, что и гофрированная, для гофров с l=0.164 м (16.4 см) значения d приведены в таблице П.1.1 Приложения 1; n=0.25 – коэффициент Пуассона материала трубы;
gsh - удельный вес материала МГК (Н/м3 ; кг/см2)
3.2.3. Расчет МГК по устойчивости осуществляется по условию ограничения нормального (тангенциального) погонного усилия в конструкции Т от нормативных нагрузок
Т < Тпр , (3.2.4)
где
, 
.
Nn – нормальное (тангенциальное) усилие в МГК от нормативных нагрузок, приходящееся на длину l одного гофра; (Н ; кг)
величина Nn вычисляется по формуле (3.2.2) при n=n1=1.
3.3. Расчет труб по ограничению предельных деформаций поперечного сечения
3.3.1 Предельные относительные изменения горизонтального или вертикального размеров трубы не должны превышать 5%.
3.3.2 Относительные изменения размеров трубы V- определяются по формуле
, (3.3.1)
где
R – радиус МГК
3.4. Расчет гофрированных конструкций с использованием МКЭ
3.4.1. Расчет МГК методом конечных элементов целесообразно применять в следующих случаях:
- для конструкций диаметром (пролетом) более 6 метров при армировании грунтовой обоймы;
- для конструкций диаметром (пролетом) более 8 метров при статических расчетах и любой высоте засыпки;
- в случае залегания в основании конструкции просадочных, набухающих или сезонно оттаивающих (для зон вечной мерзлоты) грунтов, когда требуется разработка специальных мероприятий по конструкции фундаментов (опор);
- для конструкций диаметром (пролетом) более 6 метров на площадках, находящихся в зонах 7-ми и более баллов по соответствующей карте ОСР.
3.4.2. Использование метода конечных элементов для расчета МГК предполагает построение расчетной модели системы «подстилающий грунт - грунт засыпки - металлическая гофрированная конструкция» в виде совокупности конечных элементов, связанных друг с другом в дискретных узлах. Для каждого узла, в зависимости от потребности решаемой задачи, назначается число степеней свободы (независимых переменных, определяющих размерность задачи) - перемещений и поворотов. Форма, число узлов конечного элемента и число степеней свободы в каждом узле определяют тип элемента из библиотеки стандартных элементов, имеющихся в любом программном комплексе МКЭ.
Разрешающаяся система уравнений в наиболее распространенном на практике варианте МКЭ в форме метода перемещений представляет собой систему алгебраических уравнений относительно неизвестных перемещений (поворотов) в узлах расчетной модели.
3.4.3. Расчет производится с использованием трехмерных (пространственных) и двухмерных (плоских) идеализаций системы «подстилающий грунт — грунт засыпки - металлическая гофрированная конструкция».
Металлическая гофрированная конструкция рассматривается как единая однородная конструкция, моделирование которой выполняется с использованием плоских элементов, деформируемых в плоскости сечения системы. Обычно поведение материала конструкции ограничивается рассмотрением упругой области, что соответствует основным принципам проектирования, т. е. недопущению образования пластических шарниров в конструкции. Однако МКЭ допускает моделирование нелинейного поведения материала конструкции.
3.4.4. Определяются геометрические размеры областей, соответствующие каждому из типов грунтов, который рассматривается как связанная однородная сплошная среда. Если поверхность какого-либо из слоев расположена под углом к горизонтали, то это необходимо учитывать при построении расчетной модели. Взаимодействие более мягкого грунта, окружающего металлическую конструкцию, со скальным должно моделироваться контактными элементами, учитывающими контактное трение, или введением узкого слоя между ними с низким значением модуля сдвига.
3.4.5. Для исключения влияния граничных условий, накладываемых по боковым сторонам массива грунта засыпки, на результаты статического расчета МГК границу расчетной области грунта рекомендуется выбирать на расстоянии не менее 3*R (где R - половина пролета или диаметра конструкции) от боковой стороны конструкции.
Нижнюю границу расчетной области рекомендуется выбирать следующим образом:
- если в основании МГК залегают грунты с модулем деформации > 20 МПа - на расстоянии 2*R от низа конструкции, но не выше нижней границы фундамента;
- если в основании залегают грунты с модулем деформации < 20 МПа, то не менее 3*R для конструкций замкнутого сечения и 2*R от низа фундамента для МГК незамкнутого сечения;
- если устойчивость фундаментов на слабых грунтах обеспечивается за счет применения свай, то на уровне расчетной глубины защемления сваи в грунте;
- при наличии наклонного слоя грунта в основании на глубине менее 3*R необходимо включить в расчетную область верхнюю границу наклонного слоя.
По боковым и нижней границам расчетной области массива грунта (модель МКЭ) рекомендуется при статических расчетах принимать граничные условия, соответствующие заделке, т. е. запрещать все повороты и перемещения в узлах конечных элементов.
3.4.6. Состав и требования к объему исходных данных для расчета гофрированных конструкций по МКЭ приведены в Приложении 2.
3.5. Расчет гофрированных конструкций на сейсмические воздействия
3.5.1. Расчет гофрированных конструкций необходимо проводить независимо от их диаметра при сейсмичности площадки строительства 8 и более баллов, а так же для труб диаметром более трех метров при сейсмичности площадки 7 баллов.
3.5.2. При определении сейсмичности площадки строительства рекомендуется пользоваться данными сейсмомикрорайонирования (СМР). При отсутствии данных СМР допускается назначать сейсмичность по рекомендациям СНиП II-7-81 и картам «А», «Б» общего сейсмического районирования (ОСР) территории России. Выбор карты осуществляется по требованию заказчика с учетом разъяснений Госстроя России (Письмо Госстроя от 01.01.2001 № АШ-1382/9
3.5.3. Сейсмические нагрузки должны сочетаться с временными длительными и временной железнодорожной и температурной нагрузками с коэффициентами сочетаний, принимаемыми по таблице 3.1.
Таблица 3.1
Коэффициенты сочетаний
№ загружения | Учитываемые нагрузки | Примечания | ||||
Сейсмическая | Временная железнодорожная | Временная длительная | Температурная | Постоянная | ||
1 | 1 | - | 0.5 | 0.5 | 1,0 | |
2 | 0.8 | 0.7 | - | - | 1,0 | Ic – Iр=2 |
0.5 | - | - | Ic – Iр=1 | |||
0.3 | - | - | Ic = Iр |
П р и м е ч а н и е: Ic – сейсмичность по карте “С” ОСР; Iр – расчетная сейсмичность в соответствии с п. 3.4.2.
3.5.4. Допускается три способа расчета МГК на сейсмические воздействия:
- задание сейсмической нагрузки сейсмическим давлением грунта на конструкцию;
- определение сейсмической нагрузки по линейно спектральной методике (ЛСМ) в соответствии с п.2.2.а СНиП II-7-81;
- расчет МГК с использованием акселерограмм землетрясений соответствии с п.2.2.б) СНиП II-7-81.
3.5.5. Задание сейсмической нагрузки в виде сейсмического давления грунта на МГК допускается для расчета труб диаметром до 3 метров, а так же для расчета гофрированных конструкций большего диаметра при расчетной сейсмичности площадки строительства 7 и 8 баллов.
3.5.6. При задании сейсмической нагрузки в виде сейсмического давления грунта на МГК расчет конструкции с учетом сейсмических воздействий производится так же, как и на статическую нагрузку, но с заменой удельного веса грунта засыпки rg на величину rсg
, (3.5.1)
где
e=arctg(AK1),
А – расчетное ускорение основания в долях ускорения силы тяжести g;
К1=0.25 – коэффициент предельных состояний по СНиП II-7-81.
3.5.7. При оценке прочности гофрированных конструкций на сейсмические воздействия следует вводить коэффициент условий работы в соответствии с п. 2.14 СНиП II-7-81.
3.5.8. Линейно-спектральная методика (ЛСМ) для оценки сейсмической нагрузки на гофрированные конструкции рекомендуется в качестве основной при оценке сейсмостойкости МГК, не указанных в п. 3.5.5.
Для расчета гофрированных конструкций по ЛСМ рассматривается расчетная схема в виде упругой полосы, моделирующей насыпь и включающей МГК. Размер фрагмента насыпи и требования к её моделированию указаны в разделе 3.4. По контуру выделенной из насыпи и основания области ставят граничные условия, в соответствии с рекомендациями Приложения 3.
3.5.9. Расчетная сейсмическая инерционная нагрузка Sij, приложенная к точке сосредоточения массы i и соответствующая j-ой форме собственных колебаний определяется по формуле
(3.5.2)
Здесь К1=0.25 – коэффициент предельных состояний, учитывающий допускаемые повреждения трубы от землетрясения расчетной силы;
Qi – вес части сооружения, насыпи или основания, сосредоточенной в точке i;
А – относительное максимальное расчетное ускорение, принимаемое в долях от ускорения силы тяжести и принимаемое равным 0.1, 0.2 и 0.4 для 7, 8 и 9 баллов соответственно; допускается уточнение уровня сейсмического воздействия в соответствии с Приложением 4.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
