Оценка надежности сооружения

Содержание.

1. Статические расчеты конструкций одноанкерного металлического больверка и ее элементов.

1.1Статические расчеты конструкции…………………………………....…..3

1.2 Определение  активного и пассивного давлений  грунта……………..........4

1.2.1 Определение активного  давления грунта…………………………......…4

1.2.2 Определение пассивного  давления грунта…………………………....…5

1.3 Построение  результирующей эпюры……………………………….......….6

1.4 Построение  эпюр сосредоточенных сил……………………......……….…6

1.5 Построение  силового многоугольника………………………....……..........7

1.6 Построение  веревочного многоугольника…………………………............7

1.7 Определение  усилия в анкерной тяги………………………………………8

2. Статическая обработка результатов натурных исследований.

2.1 Статическая  обработка……………………………………………….….10

2.2 Построение  гистограммы…………………………………………….….11

2.2.1Построение теоретической  функции………………………………..….12

2.3 Проверка соответствия нормального закона распределения…….….....14

2.4 Определение  доверительного интервала………………………….….…14

3. Расчет металлического больверка методом Монте Карло.

3.1 Определение  надежности …………………………………………….…..17

Заключение………………………………………………………………….….19

Список литературы………………………………………………………….…20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Статические  расчеты конструкций одноанкерного  металлического больверка и ее  элементов.

1.1Статические расчеты конструкции.

  При составлении расчетной  схемы обозначаются характерные  точки, в которых затем определяется  интенсивность бокового давления. К ним относятся:

1) т.А - отметка территории ;

2) т.В – точка крепления  анкерной тяги;

3) т. Д – находится  н расстоянии 1,15 Н_ст;

4) т.Е – низ забивки  шпунта;

5) т.С – середина пролетной  части делящая участок ВД пополам.

  Свободная высота  стенки это расстояние от отметки  территории до проектного дна.

Н_ст = 11,7м.

  Высота консольной  части это расстояние от отметки  территории до точки крепления  анкера.

h_к = 0,25

Н_ст = 2,92м.

  Глубина забивки это  расстояние  от проектного дна  до низа забивки шпунта.

t = 0,4

Н_ст = 4,68м.

  Глубина у причала  это расстояние от отметки  нижнего судоходного уровня до  проектного дна.

Н_пр = 3,5 м.

  Помимо этого определяется  интенсивность бокового давления  в двух промежуточных точках:

1. Отметка НСУ;

2. Отметка проектного  дна.

  В задании приведены  нормативные характеристики грунтов  и нагрузок. Расчетный угол внутреннего  трения ^р принимается как . Удельный вес грунта расчетный принимается с 10%  ухудшения характеристик , это значит что при определении бокового или активного давления . Интенсивность допускаемой нагрузки на причал .

Рассчитав по формулам данными  выше получаем:

кН/м²

.

.

 кН/м³

 кН/м³

 кН/м³

1.2 Определение  активного и пассивного давлений  грунта.

1.2.1 Определение активного  давления грунта.

   При определении  активного и пассивного давлений  грунта шпунтовая стенка по  высоте разбивается на 4 участка.  Участок АВ включает консольную часть стенки, участки ВС и СD – соответственно верхнюю и нижнюю пролетные части шпунта, участок DЕ – часть шпунта, заглубленную в грунт.

Высота участка: АВ = h_k =2,26 м.

Высота участков ВС и DС равна: h_BC = h_СD = 5,265м.

Высота участка: DЕ = h_DЕ = 2,9м

Определим расчетное вертикальное давление по формуле:

 

1.В точке – А

_кН/м²

2.  В точке – В

 кНн/м²

3. В точке - С 

 кН/м²

4. НСУ

 кН/м²

5. Дно

 Кн/м²

6. В точке – Д

кН/м²

7. В точке – Е

 кН/м²

  Горизонтальные составляющие расчетной интенсивности активного давления несвязанного грунта определяется для вертикальной стены по формулам:

1.В точке – А

  кН/м²

λ - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта;

 

2. В точке – В

 кН/м²

 

^{, при} 

3. В точке – С

 кН/м²

k – коэффициент уменьшения давления грунта в середине пролета за счет прогиба металлического шпунта(k=0,4)

4. На участке – СД

кН/м²

- коэффициент уменьшения  давления за счет податливости  шпунта, принимаемый равным 0,8.

y – расстояние от точки А до отметки на котором определяем давление.

 

5. В точке – Д 

 кН/м²

 

6. В точке – Е

 кН/м²

7. Дно

=53,4 кН/м²

=58,13 кН/м²

1.2.2 Определение пассивного  давления грунта.

Пассивное давление (давление отпора) возникает в результате действия активного давления со стороны акватории  и, следовательно, зоны его действия от отметки проектного дна до низа забивки шпунта. Так как уровни воды перед стенкой (с акватории) и в застеннном пространстве (засыпки) равны, то эпюры гидростатического давления направлены на встречу друг другу и взаимноуничтажаются. Следовательно, в ростах гидростатического давления не учитывается, так как со стороны акватории внешняя нагрузка q отсутствует, то вертикальное давление , а коэффициент пассивного давления принимается по приложению 3 для ε = 0 и                  δ = φ. В приложении значение φ приведены кратные . Поэтому промежуточное значение определяется методом интерполяции.

Т.к. , то

 кН/м²

На отметки проектного дна высота слоя со стороны акватории  равна 0.          Следовательно, интенсивность  пассивного давления будет тоже равна 0. И определяется пассивное давление только в одной  характерной точки на отметки  низа забивки шпунта (т. Е).                                                                                                 Как уже отмечалось, расчеты ведутся  по методу предельных состояний . Это значит, что при определении сдвигающих сил принимается коэффициент 1,1, а для удерживающих 0,9.

1.3 Построение  результирующей эпюры.

Для построения результирующей эпюры интенсивности активного  и пассивного давления, в характерных  точках суммируются с учетом векторного направления действия. Это значит, что из большего значения отнимается меньшее, как правило, в характерных точках.

 кН/м²

1.4 Построение  эпюр сосредоточенных сил.

Эпюра бокового давления грунта разбивается на отдельные элементы фигуры (трапеция и треугольник). Определив  площадь каждой элементарной фигуры, определяем интенсивность сосредоточенной  силы действующих в пределах данной полоски. Эпюра сосредоточенных  сил строится с учетом направления  действия силы и точки ее приложения в центрах тяжести данной фигуры.

Таблица 1. Значения сосредоточенных  сил.

Активные силы Р, кН	Пассивные силы Р, кН
Р1=33,75	Р18=5,4
Р2=61,5	Р19=58,5
Р3=81,42	Р20=121,5
Р4=8,04	Р21=184,5
Р5=91,5	Р22=86,07
Р6=76,5	Р23=150,66
Р7=63
Р8=49,5
Р9=34,5
Р10=4,3
Р11=0,9
Р12=25,2
Р13=37,65
Р14=43,65
P15=34,65
P16=13,95
P17=10,8

 

1.5 Построение  силового многоугольника.

Сумма активных сосредоточенных  сил в выбранном масштабе должна быть порядка 10 -12 см. Далее примерно по середине линии действия активных сил на расстоянии 5-6 см. выбирается полюс О, который соединяется  лучами с началом и концом каждой силы. Для большой наглядности  при построении сил пассивного давления , полюс О' ,относительно полюса О, и линии действия пассивных сил откладывается ниже на одинаковые расстояния. Отложенные в том же масштабе пассивные силы соединяются лучами с полюсом О'. Последний луч активных сил и первый пассивный являются тождественными и при дальнейшем построении учитываются как один.

1.6 Построение  веревочного многоугольника.

Построение веревочного  многоугольника производится в следующей  последовательности:                                                                                                                           1. Пунктирными линиями наносится отметка территории, низ забивки шпунта и линии сосредоточенных сил.                                                                                                                  2.Луч О₁ параллельно переносится на зону действия от отметки территории до линии действия первой силы.                                                                                                               3.Луч О₂ от линии действия первой до второй силы.                                                                                                 Аналогично наносятся остальные.                                                                                                После построения веревочного многоугольника проводится замыкающая из условия равенства момента, т.е. y₁ в пролетной части должен быть равен y₂ заделке.                                                                                                                                                      Замыкающая проводится следующим образом :                                                                         Первый луч О₁ продлевается на веревочном многоугольнике до горизонтальной линии проведенной на отметке крепления анкерной тяги. Из полученной точке проводится замыкающая таким образом, чтобы максимальное отношение точки веревочного многоугольника от замыкающей в пролетной части y₁ и в заделке y₂ были равны.                                              Точка пересечения замыкающей с веревочным многоугольником в нижней части дает положение на расчетной схеме глубины забивки шпунта.                                              Т.к данное сооружение классифицируется как тонкая стенка, то за счет так называемой податливости шпунта фактическая величина забивки увеличивается на t.

t= 0,2·t=0,2·4,68=0,936 м.

t₀=t + t = 4,68+0,936=5,616 м.

После чего замыкающая переносится  параллельно на силовой многоугольник  действия активных сил и определяется анкерное усилие Ra, как расстояние от начала активных сил до пересечения замыкающей , умножить на масштаб силы.

Ra=9,7·50=450=485 Кн.

1.7 Определение  усилия в анкерной тяги.

Анкерная реакция Ra рассчитывалась на один погонный метр ширины сооружения. Ширина у шпунта Ларсен – 5 составляет 420 мм.                                                  Анкеровка производится через четыре шпунтины, следовательно шаг анкерной тяги l_a составляет 1,68м. При проектировании и монтаже анкерным тягам придается уклон к горизонту . Тогда реакция в анкерной тяги Raт будет равна

 кНм

m- коэффициент неравномерности натяжения анкерных тяг(m=1,5).

Диаметр анкерной тяги:

см. ≈ 9 см.

Rp- допускаемое напряжение стали на растяжение (21 кН/см²).

 

 

1335≥1212

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Статическая обработка результатов натурных исследований.

2.1 Статическая  обработка.

В результате измерения остаточной толщины шпунта была получена статическая  выборка, в которых результаты измерений  носят случайный характер. Следовательно, для определения расчетных параметров и статического закона распределения  необходимо на первоначальном этапе  произвести статическую обработку  массива случайных величин с  определением:                                                                                                                             1)Математическое ожидание.                                                                                                                       Статическим моментом первого порядка и его основной характеристикой математическим ожидание которое определяется как сумма случайных величин умноженных на соответствующую им вероятность.

_х=,

где  _х- случайная величина в статической выборке.

        p_i – соответствующая ей вероятность.

,

где n – количество случайных величин в данной выборке.

        N – общее количество случайных величин в выборке.

 мм.

2) Дисперсия и среднее  квадратичное отклонение.

Статический момент второго  порядка, который характеризуется  дисперсией и определяется как квадрат  разности на соответствующую вероятность.

 

Дисперсия характеризует  степень разброса случайных величин  относительно математического ожидания . Также характеристикой степени  разброса является квадратичное отклонение: