ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОРСКИХ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

(15)

Коэффициент горизонтальной составляющей сопротивления сдвигу призмы обрушения под действием сил сцепления в грунте находят по формуле

(16)

8.23. Угол обрушения b при расчетах по классической теории определяется по формуле

(17)

где V = tg(a+d+j);

j - то же, что в п. 8.22 настоящей Инструкции;

a и d - то же, что в п. 8.20 настоящей Инструкции;

S_b - коэффициент, учитывающий расположение временной нагрузки на призме обрушения и определяемый по формуле

(18)

a_i и q_i - соответственно ширина полосы приложения (a₁, a₂, a₃, ..., a_n) и интенсивность (, , , ..., ) нагрузки на тех участках, где ¹ (рис. 5);

- интенсивность нагрузки в точке выклинивания на поверхности засыпки плоскости обрушения;

Н - полная высота призмы обрушения;

g_п - объемная масса подстилающего слоя грунта в призме обрушения.

При определении в грунте засыпки угла наклона плоскости восприятия распора a (к вертикали) и соответствующего ему угла наклона плоскости обрушения b исходят из условия получения максимального распорного давления призмы обрушения на стенку.

Расчеты следует производить по формуле (17) в табличной форме при d = j.

Рис. 5. Схема расположения временной нагрузки для определения коэффициента S_b

Задаваясь значениями угла a, находят соответствующие им значения величины tg b. За расчетные принимают наименьшее значение величины tg b, отвечающее максимальному распорному давлению на стенку, и соответствующее ему значение угла a.

В частном случае, отмеченном в п. 8.22 настоящей Инструкции, угол обрушения определяется по формуле

b = 45° - 0,5 j. (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 Ds_i дополнительной эпюры от пригрузки грунта (рис. 6) в общем виде следует определять:

в пределах каменной призмы на высоте DH - по формуле

(20)

ниже каменной призмы на высоте Dt - 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 Ds_i;

l_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:

l_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 DH и Dt 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 b_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;

l_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;

l_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 l_p принимаются по табл. 3 прил. 6 к настоящей Инструкции, а l_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 q 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;

d - угол трения грунта о стенку;

j - 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 ³ 0,85, модуле деформации Е₀ £ 500 тс/м², коэффициенте консолидации G_v £ 1×10⁷ см²/год и показателе консистенции I_L ³ 0,75), следует выполнять с учетом нестабилизированного состояния указанных грунтов. Это связано с уменьшением касательного напряжения t по площадке скольжения в результате образования избыточного давления и в паровой воде. При этом касательные напряжения

t = (p-u) tgj₁ +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 j₁ 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 t = с₁).

При возможности обоснованного прогноза консолидации грунта сдвиговые показатели должны приниматься для полностью стабилизированного состояния грунта по зависимости

t = p tgj₁ +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 ³ 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)

M_yд - 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.

Рис. 8. Эпюры краевых напряжений по контакту основания сооружения и каменной постели

9.3. При определении нормальных краевых напряжений под подошвами гравитационных сооружений или каменными постелями в расчете прочности оснований должно выполняться условие

s £ R, (38)

где s - краевое напряжение на контакте каменной постели и подошвы сооружения или на контакте грунта основания и подошвы каменной постели, определяемое в соответствии с пп. 9.4 и 9.5 настоящей Инструкции;

R - расчетное сопротивление грунта основания, которое рекомендуется определять в соответствии с указаниями главы СНиП на основания зданий и сооружений.

9.4. Краевые напряжения по контакту основания сооружения и каменной постели при соблюдении условий (34) и (35) (рис. 8, а) определяются по формуле

(39)

При несоблюдении (в пределах указаний п. 9.2) условий (34) и (35) (рис. 8, б) краевые напряжения определяются по формуле

(40)

В формулах (39) и (40):

- максимальные и минимальные краевые нормальные напряжения в каменной постели на контакте с основанием сооружения;

R - расчетное сопротивление каменной постели, принимаемое в зависимости от марочной прочности камня с учетом его водонасыщенности. При расчете прочности каменной постели допускается пользоваться рекомендациями прил. 4 к главе СНиП на основания зданий и сооружений.

Остальные обозначения - по п. 9.2 настоящей Инструкции.

9.5. Краевые напряжения по контакту каменной постели с грунтом основания определяют из условия передачи нагрузок через каменную наброску под углом 45° по формуле

(41)

где - максимальные и минимальные краевые нормальные напряжения в грунте основания на контакте с каменной постелью;

- то же, что в п. 9.4 настоящей Инструкции;

- ширина, по которой передается давление от сооружения на постель. При соблюдении условий (34) и (35) = b, при несоблюдении указанных условий = 3а;

h_п - толщина каменной постели;

- объемная масса камня постели (см. п. 8.21 настоящей Инструкции);

R - расчетное сопротивление грунта основания, принимаемое по инженерно-геологическим отчетам, с учетом указаний главы СНиП на основания зданий и сооружений.

9.6. Толщина каменной постели h_п определяется из условия, чтобы краевые напряжения не превышали расчетного сопротивления грунта основания по формуле

(42)

Все обозначения в формуле (42) принимаются в соответствии с п. 9.5 настоящей Инструкции.

Примечание. При отрицательной величине подкоренного выражения формулы (42) толщину постели следует принимать по конструктивным требованиям (см. п. 5.6 настоящей Инструкции).

9.7. Расчет устойчивости гравитационных причальных сооружений из условия опрокидывания (поворота) вокруг переднего ребра вращения следует выполнять только в случае выхода равнодействующей всех нагрузок за пределы ядра сечения, т.е. при несоблюдении условий (34) и (35), по формуле

(43)

где n_c, n, k_н - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;

М₀ и М_уд - соответственно моменты от опрокидывающих и от удерживающих сил относительно рассматриваемого ребра вращения;

т - то же, что в п. 8.14 настоящей Инструкции;

m_д - определяют по табл. 7, поз. 4, настоящей Инструкции.

Примечание. Для уголковых стенок с внешней анкеровкой устойчивость на опрокидывание не проверяется.

9.8. При расчете устойчивости гравитационных причальных сооружений на сдвиг по контакту стенки с каменной постелью должно быть выполнено условие

(44)

где n_c, n, k_н - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;

Е - сумма сдвигающих горизонтальных сил, действующих на сооружение;

т - то же, что в п. 8.14 настоящей Инструкции;

g - сумма вертикальных сил, действующих на подошву сооружения;

f - коэффициент трения подошвы сооружения по контакту с каменной постелью; допускается принимать равным 0,5. В обоснованных случаях следует уточнять величину f экспериментальным путем;