(10)
Ординаты эпюры вертикальной составляющей активного давления определяются по формуле
(11)
В формулах (10) и (11):
- временная эксплуатационная нагрузка на территории причала (см. п. 8.4 настоящей Инструкции), давление от которой передается по плоскости обрушения в сечение, где определяется ордината активного давления;
- вертикальное давление от собственного веса грунта на глубине определения ординаты активного давления;
- объемная масса грунта в состоянии естественной влажности, взвешивания или насыщения, определяемая по п. 8.21 настоящей Инструкции;
hi - высота i-го слоя грунта с неизменными физико-механическими характеристиками;
с - сцепление грунта (см. п. 8.5 настоящей Инструкции), расположенного в сечении, для которого определяется ордината активного давления;
??а и ??ас - коэффициенты горизонтальной составляющей активного давления грунта и от сил сцепления, определяемые в соответствии с указаниями п. 8.22 настоящей Инструкции по характеристикам грунта (см. п. 8.5 настоящей Инструкции), расположенного в сечении, для которого определяется ордината активного давления;
?? - угол наклона расчетной плоскости восприятия распорного давления к вертикали;
?? - угол трения грунта о плоскость восприятия распорного давления.
Примечания: 1. В случае, когда значение с??ас больше ??аx последняя на этом участке принимается равной нулю.
2. Допускается для вертикальных стенок значения ??аx и ??ау определять по классической теории, а для стенок с наклонными тыловыми гранями - по теории предельного равновесия (см. прил. 5 к настоящей Инструкции).
8.21. Объемная масса грунта ??н в зависимости от зоны его расположения и влажности принимается:
а) выше расчетного уровня воды для состояния естественной влажности - по данным инженерно-геологических изысканий;
б) под водой в состоянии гидростатического взвешивания - по формуле
(12)
где - удельная масса твердых частиц грунта;
??0 - объем пустот в 1 см3 грунта.
Примечание. При наличии обоснованных данных допускается вводить частичное взвешивание для глинистых грунтов ограниченной влажности если в них нет фильтрующих прослоек и линз,
в) при переменных уровнях воды (ливных колебаниях) для несвязных грунтов:
выше верхней отметки горизонта воды при средней амплитуде колебаний уровня - равной объемной массе по подпункту «а»;
в пределах между верхней и нижней отметками горизонта воды при средней амплитуде колебаний, как для грунта, у которого все поры заполнены водой, - по формуле
(13)
ниже нижней отметки горизонта воды при средней амплитуде колебаний уровня - равной объемной массе по подпункту «б».
Примечание. Для связных грунтов граница грунта с порами, полностью заполненными водой, принимается по данным гидрогеологических изысканий.
8.22. Коэффициенты горизонтальной составляющей активного давления при расчете по теории предельного равновесия для вертикальных стенок и горизонтальной поверхности грунта следует определять по табл. 1 прил. 6 к настоящей Инструкции.
При расчете по классической теории коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта следует определять по формуле
(14)
где ?? и ?? - то же, что в п. 8.20 настоящей Инструкции;
?? - угол обрушения (угол между вертикалью и плоскостью обрушения), определяемый по указаниям п. 8.23;
?? - угол внутреннего трения грунта (см. п. 8.5 настоящей Инструкции).
В частном случае, при отсутствии нагрузки на причале или равномерном ее распределении по всей территории причала для условной расчетной тыловой грани стенки, отклоненной от вертикали на угол ?? = ?? = 45??-0,5 ??, и трении грунта по этой грани при угле ?? = ?? или для случая вертикальной тыловой грани стенки и отсутствия трения по ней, т.е. при ?? = 0 и ?? = 0, коэффициент горизонтальной составляющей активного давления определяется по формуле
(15)
Коэффициент горизонтальной составляющей сопротивления сдвигу призмы обрушения под действием сил сцепления в грунте находят по формуле
(16)
8.23. Угол обрушения ?? при расчетах по классической теории определяется по формуле
(17)
где V = tg(??+??+??);
?? - то же, что в п. 8.22 настоящей Инструкции;
?? и ?? - то же, что в п. 8.20 настоящей Инструкции;
S?? - коэффициент, учитывающий расположение временной нагрузки на призме обрушения и определяемый по формуле
(18)
ai и qi - соответственно ширина полосы приложения (a1, a2, a3, ..., an) и интенсивность (, , , ..., ) нагрузки на тех участках, где ?? (рис. 5);
- интенсивность нагрузки в точке выклинивания на поверхности засыпки плоскости обрушения;
Н - полная высота призмы обрушения;
??п - объемная масса подстилающего слоя грунта в призме обрушения.
При определении в грунте засыпки угла наклона плоскости восприятия распора ?? (к вертикали) и соответствующего ему угла наклона плоскости обрушения ?? исходят из условия получения максимального распорного давления призмы обрушения на стенку.
Расчеты следует производить по формуле (17) в табличной форме при ?? = ??.
Рис. 5. Схема расположения временной нагрузки для определения коэффициента S??
Задаваясь значениями угла ??, находят соответствующие им значения величины tg ??. За расчетные принимают наименьшее значение величины tg ??, отвечающее максимальному распорному давлению на стенку, и соответствующее ему значение угла ??.
В частном случае, отмеченном в п. 8.22 настоящей Инструкции, угол обрушения определяется по формуле
?? = 45?? - 0,5 ??.(19)
8.24. При наличии разгрузочной каменной призмы эпюра активного давления, построенная по указаниям пп. 8.20-8.23 в предположении бесконечного простирания слоев грунта, в том числе и камня, дополняется эпюрой от пригрузки грунта, расположенного в призме обрушения на откосе каменной отсыпки.
Ординаты ????i дополнительной эпюры от пригрузки грунта (рис. 6) в общем виде следует определять:
в пределах каменной призмы на высоте ??H - по формуле
(20)
ниже каменной призмы на высоте ??t - по формуле
(21)
В формулах (20) и (21):
- давление от собственного веса грунта и эксплуатационной нагрузки на уровне пересечения откоса каменной призмы плоскостью обрушения, проведенной из точки тыловой плоскости стенки, в которой определяется ордината ????i;
??а.г - коэффициент активного давления грунта, расположенного на откосе каменной призмы;
Рис. 6. Эпюра активного давления от пригрузки грунта, расположенного на откосе каменной постели. Основные формулы подсчета ординат эпюры:
??а.к - коэффициент активного давления каменной отсыпки;
и S0 - проекции на вертикаль отрезков линии откоса каменной призмы, заключенных между плоскостями обрушения, проходящими соответственно через концы участков ??H и ??t расчетной плоскости лицевой стенки (см. рис. 6). Проекции определяются по формулам:
(22)
(23)
Остальные обозначения указаны на рис. 6.
Примечание. Допускается передачу давления на расчетную плоскость в призме обрушения отсыпки камня принимать под углом ??к = 26?? (см. рис. 6).
8.25. Пассивное давление грунта следует определять по теории предельного равновесия, учитывающей криволинейный характер поверхностей скольжения в призме отпора.
В пределах каждого слоя однородного грунта закон изменения пассивного давления по глубине принимается линейным.
Ординаты эпюры горизонтальной составляющей пассивного давления на вертикальную стенку при горизонтальной поверхности грунта определяются по формулам:
в прямом отпоре -
(24)
в обратном отпоре -
(25)
В формулах (24) и (25):
, , с - то же, что в п. 8.20 настоящей Инструкции, только для ординат пассивного давления;
??p - коэффициент горизонтальной составляющей пассивного давления грунта, принимаемый по табл. 2 прил. 6 к настоящей Инструкции в зависимости от угла внутреннего трения грунта (см. п. 8.5 настоящей Инструкции), расположенного в сечении, для которого определяется ордината эпюры пассивного давления, и угла трения призмы отпора о стенку;
??pc - коэффициент пассивного давления от сил сцепления, определяемый по табл. 2 прил. 6 к настоящей Инструкции, а также по формуле
(26)
Примечания: 1. Допускается пассивное давление грунта определять по классической теории, исходящей из прямолинейных поверхностей скольжения в призме отпора. В этом случае ординаты пассивного давления определяются по формулам (24) и (25), в которых значения ??p принимаются по табл. 3 прил. 6 к настоящей Инструкции, а ??pc - по формуле
(27)
а также по табл. 3 прил. 6 к настоящей Инструкции.
2. Для поверхностного слоя, где возможно нарушение структуры связного грунта, принимается с = 0; полное сцепление принимается на глубине 1 м. Изменение сцепления от с = 0 до полного принимается линейным.
8.26. В случае наклона поверхности грунта перед стенкой под углом ?? к горизонту ординаты эпюры пассивного давления грунта при расчете по классической теории допускается определять по формуле
(28)
где
(29)
(30)
(31)
В формулах (28)-(31):
и с - то же, что в п. 8.25 настоящей Инструкции;
?? - угол трения грунта о стенку;
?? - то же, что в п. 8.22 настоящей Инструкции.
8.27. При построении эпюр активного и пассивного давлений рекомендуется определять ординаты на границах слоев грунта с неизменными физико-механическими характеристиками, а также в местах пересечения расчетной плоскости восприятия распорного давления с плоскостями обрушения, проведенными из точек начала или скачкообразного изменения равномерно распределенной нагрузки, расположенной на территории причала, считая, что передача давления с территории на расчетную плоскость происходит по плоскости обрушения (рис. 7).
8.28. Расчет элементов надстроек на прочность и трещиностойкость следует выполнять на действие следующих сил:
а) активного давления от собственного веса грунта с учетом эксплуатационных временных крановых и складских нагрузок;
б) нагрузок от воздействия судов (натяжения швартовов, навала пришвартованного судна или навала судна при подходе);
в) нагрузки от собственного веса элементов конструкции надстройки.
8.29. Расчет устойчивости оснований, сложенных из медленно уплотняющихся (сильно сжимаемых) водонасыщенных глинистых и заторфованных грунтов (при степени влажности G ?? 0,85, модуле деформации Е0 ?? 500 тс/м2, коэффициенте консолидации Gv ?? 1??107 см2/год и показателе консистенции IL ?? 0,75), следует выполнять с учетом нестабилизированного состояния указанных грунтов. Это связано с уменьшением касательного напряжения ?? по площадке скольжения в результате образования избыточного давления и в паровой воде. При этом касательные напряжения
?? = (p-u) tg??1 +c1,(32)
где р - нормальное напряжение.
Рис. 7. Эпюры активного и пассивного давлений от грунта и временных нагрузок. Основные зависимости для рассмотренного примера.
|
Ординаты эпюры активного давления: |
Ординаты эпюры пассивного давления: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Избыточное давление и в поровой воде должно определяться с учетом изменения состояния грунта по мере его нагружения в процессе возведения и первоначальной эксплуатации сооружения, а сдвиговые показатели грунтов (по ??1 и с1) - в их неконсолидированном или частично консолидированном состоянии.
Допускается проверять устойчивость оснований по методу «нулевого трения», когда внешнее давление уравновешивается поровым, т.е. р = и (тогда ?? = с1).
При возможности обоснованного прогноза консолидации грунта сдвиговые показатели должны приниматься для полностью стабилизированного состояния грунта по зависимости
?? = p tg??1 +c1.(33)
Расчет несущей способности основания сооружения и определение его общей устойчивости для водонасыщенных грунтов должны выполняться по специальным указаниям.
9. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА
9.1. Расчет причальных сооружений гравитационного типа должен выполняться в соответствии требованиями п. 8.3, а, б, д, л, м настоящей Инструкции и с применением расчетных коэффициентов в соответствии с пп. 8.8 и 8.14 настоящей Инструкции.
9.2. Причальные сооружения гравитационного типа по условиям допустимой неравномерности осадок следует проектировать с таким расчетом, чтобы равнодействующая нагрузок не выходила из ядра сечения основания.
Это условие определяется формулой
a ?? 0,333 b(34)
или
е ?? 0,167 b.(35)
В формулах (34) и (35):
a - расстояние от передней грани сооружения до точки приложения равнодействующей нагрузок, определяемое по формуле
(36)
b - ширина основания сооружения;
е - эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузок, определяемый по формуле
e = 0,5 b - a;(37)
Myд - суммарный момент от удерживающих сил относительно переднего ребра вращения;
M0 - суммарный момент от опрокидывающих сил относительно переднего ребра вращения;
g - сумма вертикальных сил, действующих на подошву сооружения.
Допускается выход равнодействующей нагрузок за пределы ядра сечения при увеличенном эксцентриситете для сооружений на скальном основании до е ?? 0,25b, на основаниях из твердых и плотных грунтов только в случае расчета на особые сочетания нагрузок и воздействий до е ?? 0,2b.
Примечание. К удерживающим следует относить все вертикальные силы, включая и вертикальную составляющую активного давления грунта с учетом возможных временных нагрузок.
