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そうりんかやぬま
3 years ago
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1 ヒューム管開口部の検討計算例. 設計条件図.. に示すとおりヒューム管 HPφ500 に.00m の開口を設けた場合の検討を行う - ヒューム管断面諸元 () ヒューム管諸元ヒューム管 HPφ500 外径 Do :.0 (m) 内径 D i :.500 (m) 図心径 Dc :.640 (m) 管厚 t : 0.40 (m) 自重 W :.0 (kn/m) ひび割れ荷重 ( 種 ) P : (kn/m) ひび割れ荷重 ( 種 ) P : (kn/m) ヤング係数 Ec : (kn/m ) Y A (0,0) 90 開口径.00m X B 内径.500m 図心径.6400m 外径.0m 図心径上の開口部座標 (m) A 点 X A = , Y A = B 点 X B = , Y B = 開口角度 = 04.4 図.. 本管断面形状及び開口位置

2 - 土質条件 GL 層番号土質層厚 (m) N 値土の単重 (kn/m ) 土の単重 ( 水中 ) (kn/m ) 内部摩擦角 ( ) 粘着力 (kn/m ) 砂質土 WL =.00m 砂質土 H =.000m 粘性土砂質土図.. 土質条件

3 - 作用荷重の算定 () 鉛直荷重 (Pv) 活荷重 (p) P ( + i ) β p = C ( a + H tanθ ) ( ) 0.9 =.5 ( tan45 ) = (kn/m ) ここで H : 土被り.000 (m) P : 後輪荷重 (kn) a : タイヤの接地長 0.0 (m) C : 車両の占有幅.5 (m) θ : 荷重の分布角 45 ( ) i : 衝撃係数 β : 低減係数 0.9 土被り H (m) 衝撃係数 i H < H < H H 土被り H m かつ内径 Di 4m の場合上記以外の場合低減係数 β.0 0.9

4 鉛直土圧 (Pvs) 鉛直土圧はテルツァギーの緩み土圧を加重するものとし以下式により算定する Pvn = { γ - C Be - K μ ( Pv + Pv + + P vn - ) Be } Ce Ce = K μ / Be { - e -( K μ / Be ) h } Be = Bt { + sin( 45 - φ / ) cos( 45 - φ / ) } =.0 { + sin( 45 - / ) cos( 45 - / ) } =.5 (m) ここで Pvn : 第 n 層の鉛直土圧増分 (kn/m ) Ce : テルツァギーの土荷重の係数 (m) K : テルツァギーの側方土圧係数 K = φ : 土の内部摩擦角 ( ) μ : 土の摩擦係数 μ = tanφn h : 土の層厚 (m) γ : 土の単位体積重量 (kn/m ) C : 土の粘着力 (kn/m ) Be : 土の緩み幅.5 (m) Bt : トンネル直径 =.0 (m) 第 n 層底面の鉛直土圧は各層の鉛直土圧増分を加重して求める Pvs = Pv + Pv + Pvn 層土質層厚 h (m) 単位重量 γ (kn/m ) 内部摩擦角 φn ( ) 粘着力 C (kn/m ) 摩擦係数 μ 土荷重係数 Ce (m) 土圧増分 Pvn (kn/m ) 鉛直土圧 Pvs (kn/m ) 砂質土砂質土粘性土砂質土

5 鉛直水圧 (Pvw) Pvw = Hw = =.000 (kn/m ) ここで Hw : 水頭高.00 (m) 鉛直荷重 (Pv) Pv = p + Pvs + Pvw = = 0.9 (kn/m )

6 () 水平荷重 (Ph,Ph) 水平土圧水平土圧はランキンの主動土圧係数によるものとし以下式より算定する Phs = Ka ( γ ( X - H ) + P + Pvs ) ここで Ka : ランキンの主動土圧係数 - sinφ Ka= = sinφ φ : 土の内部摩擦角 ( ) γ : 土の単位体積重量.000 (kn/m ) X : 深度 (m) H : 土被り.000 (m) P : 活荷重 (kn/m ) Pvs : 鉛直土圧.9 (kn/m ) 深度 X (m) 水平土圧 (kn/m ) 上部水平土圧 (Phs) 下部水平土圧 (Phs) 水平水圧水平水圧 (Phw,Phw) は以下式により算定する Phw = Hw 水頭高 Hw (m) 水平水圧 (kn/m ) 上部水平水圧 (Phw) 下部水平水圧 (Phw) 水平荷重 (Ph,Ph) 上部水平荷重 Ph = Phs + Phw = (kn/m ) 下部水平荷重 Ph = Phs + Phw =.0 (kn/m )

7 () 円周単位 m 当たり自重 (Wg) ヒューム管自重は考慮しない (4) 下部反力 (Pv) Pv = Pv + Pg = = 0.9 (kn/m ) ここで Pv : 鉛直荷重 0.9 (kn/m ) Pg : 自重による下部反力 (kn/m )

8 -4 作用荷重 () 作用荷重分布図 Pv Ph Ph Ph Ph Pv 鉛直荷重 Pv kn/m 0.9 頂部水平荷重 Ph kn/m 底部水平荷重 Ph kn/m.0 下部反力荷重 Pv kn/m 0.9

9 () 節点荷重一覧表前述の作用荷重を節点荷重として XY 方向に整理する Y 方向荷重 X 方向荷重荷重合計節点番号 (kn/m) 自重鉛直荷重下部反力水平荷重 Y 方向 X 方向 (-) 合計 (+) 合計合計以上の荷重をフレームモデルに載荷し計算を行う

10 . 断面力の算定 Y - 節点条件フレーム解析は 6 分割モデルとし 0 位置に節点を設ける尚開口部には節点を新たに設けるものとし時計周りに節点番号を設定する角度 0 位置より順に節点座標及び各節点の拘束条件を以下表にまとめる (0,0) X 図.. 節点図節点番号角度 ( ) X 座標 (m) Y 座標 (m) 拘束点 X 方向 Y 方向固定固定

11 - 地盤バネ条件 Y 法線方向節点バネkh 及び接線方向節点バネksは地盤剛性に分担周長 ds' を乗じて求める kh = Kh ds' ks = Ks ds' 尚ヒューム管内側へ変位する節点についてはバネが機能しないものとする (0,0) X 図.. 地盤バネ節点角度法線方向接線方向分担周長節点バネ (kn/m ) 番号 θ( ) Kh (kn/m ) Ks (kn/m ) ds' (m) 法線方向 kh 接線方向 ks

12 - 部材条件単位 m 当り断面性能を以下表に示す断面積 As ヤンク係数 Ec kn/m 断面二次モーメント Is 曲げ剛性 EI kn m 546 軸剛性 EA kn 曲げ剛性 EI = Ec Is m m 軸剛性 EA = Ec As 各部材毎の断面性能を以下表に整理する図.. 部材番号部材断面積 (m ) 断面二次モーメントヤンク係数曲げ剛性軸剛性番号 i 端 j 端部材長 (m) 周長 (m) (m 4 ) (kn/m ) (kn m ) (kn) : 節点番号 : 部材番号

13 -4 支点反力フレーム解析による拘束点及びバネ支持点のX 方向 Y 方向反力を以下の表に示す尚符号は反力の作用方向を示し X 方向反力は右方向を正 Y 方向反力は上方向を正とし法線方向反力は外向を正接線方向反力は時計回りを正とする Y X 節点番号角度 ( ) X 座標 (m) Y 座標 (m) 図.4. 支点反力図支点反力 (kn) X 方向 Rx Y 方向 Ry 法線方向 Rh 接線方向 Rs 合計

14 -5 節点変位フレーム解析による各節点の変位を以下の表に示す変位方向はヒューム管内側方向に変位する節点を内側 9 0 Y 4 ヒューム管外側方向に変位する節点を外側と表示するここでヒューム管外側に変位している節点にのみ節点 6 バネが設定されているかを確認する 5 4 X 図.5. 変位図節点番号角度 ( ) X 方向変位 (m) Y 方向変位 (m) 回転変位 (m) 変位方向節点バネ有無外側有外側有外側有外側有外側有外側有外側有外側有外側有外側有内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側内側 -

15 -6 単位 m 当り断面力 () 各部材の断面力一覧表 ( 単位 m 当り ) Q フレーム解析による各部材に発生する単位 m 当り断面力 ( 曲げモーメント軸力せん断力 ) を以下表に示す尚図.6. に各断面力の正方向を示す i 図.6. j 断面力の正方向 M N 部材節点番号角度 ( ) 曲げモーメント (kn m/m) 軸力 (kn/m) せん断力 (kn/m) 番号 i 点 j 点 i 点 j 点 i 点 j 点 i 点 j 点 i 点 j 点

16 () 断面力図 0 曲げモーメント図最大曲げモーメント部材番号節点番号角度 ( ) 曲げモーメント (kn m/m) 軸力図最大曲げモーメント位置軸力部材番号節点番号角度 ( ) 軸力 (kn/m) せん断力図最大せん断力部材番号節点番号角度 ( ) せん断力 (kn/m)

17 . ヒューム管の安全性の確認 - 管の耐荷力の算定ひび割れ保証モーメントは次式より求める Mc = 0. Pc r c W r c ここで Mc : ひび割れ保証モーメント Pc : ひび割れ荷重 r c : 図心半径 0.0 (m) W : 管の自重.0 (kn/m) 管種類ひび割れ荷重 Pc (kn/m) ひび割れ保証モーメント (kn m) 種管種管安全性の確認管種類ひび割れ保証モーメント (kn m) 最大曲げモーメント (kn m) 安全率判定種管種管

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<897E8C F80837D A815B838B81458FE395948ECE95C7817B8145> 円形標準マンホール上部斜壁 + 床版タイプ浮上がりの検討. 設計条件 () 設計地震動地震動レベル () 概要図呼び方内径都型 ( 内径 0cm) 00 00 0 600 0 0.00.0 0.0 0.0.0.70 0 60 00 60 60 00.0.0 00 00 00 00 00 P () マンホール条件 ) 寸法諸元 6 7 種類呼び名高さモル上部下部タル外径内径