Условия совместности деформаций секции "S", граничащей слева с секцией "S-1", а справа с секцией "S+1", имеют вид
(9.24)
(9.25)
где и - сумма проекций внешних сил, действующих в плоскости верхнего строения секции с номером "S", на ось Y и сумма моментов этих сил относительно упругого центра секции с координатами , , определяемыми по формуле (9.10);
и - сумма горизонтальных сил, действующих в головах свай секции S при единичных поступательных смещениях секции параллельно осям Х и Y соответственно;
и - координаты головы i-той сваи секции с номером "S";
NS-2, NS-1, NS, NS+1, - неизвестные усилия взаимодействия между секциями (S-2) и (S-1); (S-1) и S; S и (S+1); (S+1) и (S+2) соответственно;
и - координаты точек взаимодействия секции S с соседними секциями (S-1) и (S+1) в системе координат секции S;
; и ; - то же, но для секции (S-1) и (S+1).
Система уравнений совместности деформаций взаимодействующих секций состоит из уравнений (9.24) и (9.25), записанных для каждой секции.
Определение усилий, действующих на i-тую сваю при учете взаимодействия секции производится по указаниям п. 9.54 при включении найденных воздействий соседних секции на рассматриваемую в состав внешних сил.
9.56. При расчете причальных сооружений эстакадного типа с передним шпунтом, выполняемым по программе PORT, зоной активной деформации грунта следует считать область, в пределах которой происходят необратимые подвижки его частиц, и на конструктивные элементы, расположенные в этой области, действует активное боковое давление грунта.
Уточнение величины зоны "активной" деформации за шпунтовой стенкой и выявление растянутых стержневых грунтовых элементов, усилия в которых превышают допустимый уровень, определяемый сцеплением грунта, производится методом итераций.
Зона "активной" деформации грунта определяется координатой точки на лицевой стенке, горизонтальное смещение U в которой равно критическому смещению Uu, определяемому по формуле (соответствует наступлению за стенкой предельного активного напряженного состояния).
,(9.26)
где du - глубина расположения точки с критическим горизонтальным смещением ниже поверхности засыпки (глубина зоны активной деформации), м;
- критический угол перекоса, равный
;(9.27)
?? - угол внутреннего трения грунта в рассматриваемой точке;
аS - коэффициент уплотнения, принимаемый по данным компрессионных испытаний; допускается принимать aS=1/ES;
Es - модуль деформации грунта в данной точке, МПа;
??а - коэффициент бокового активного давление грунта;
??0 - коэффициент давления покоя, U, Uu и du уточняются в процессе итераций. При ограничениях по глубине забивки шпунта либо на слабых консолидируемых основаниях Uu может соответствовать ордината критической точки, находящейся на уровне низа шпунта.
9.57. Положение линии "условного дна" определяется лучом, проведенным под углом 0,5(45°+1,5??) к горизонтали через точку на лицевой стенке, в которой горизонтальное перемещение равно Uн.
Грунт ниже линии "условного дна" моделируется упругим основанием с коэффициентом постели, значения которого определяются из выражения
,(9.28)
где К - коэффициент пропорциональности роста коэффициент постели с глубиной (см. п. 9.47);
qу,сил - вертикальное напряженное состояние в силосе, в сторону которого перемещается рассматриваемый конструктивный элемент, на уровне, соответствующем определяемому Сz;
??i- удельный вес грунта i-того слоя на уровне, соответствующем определяемому Cz;
bр - расчетная ширина сваи (см. п. 9.47);
ld - продольный шаг свай.
Для элементов, находящихся выше уровня "условного дна", коэффициент постели принимается равным нулю и взаимодействие между ними следует определять методом аппроксимации упругих свойств грунтовой среды с помощью конечных элементов программы PORT.
При использовании стержневой аппроксимации изгибная жесткость грунтовых стержней, соединяющих узлы конечных элементов взаимодействующих частей конструкции, принимается близкой к нулю (в 104-105 раз меньше жесткости свай), а продольная жесткость В равной
,(9.29)
где Eса1 - модуль деформации грунта, в пределах которого располагается грунтовый стержень;
- длины конечных элементов К-1; К; Р-1; Р конструкции, между которыми располагаются узлы, соединенные грунтовым стержнем и лежащие на i и (i+1) конструктивных частях (сваях);
Аs - площадь грунтового стержня.
В процессе итерационного расчета стержни, усилия растяжения в которых превышают С??АS должны быть исключены путем уменьшения в 103-104 раз продольной жесткости, где С - сцепление грунта.
Упругая схема работы грунтового основания в виде коэффициента постели сохраняется, если p(z)<pu(z),
где p(z) - реакция упругого основания в точке элемента с координатой z;
pu(z) - предельное значение реакции основания в той же точке.
В противном случае, то есть при p(z) и р?? рu(z) упругое основание заменяется в пределах рассматриваемого элемента предельной эпюрой пассивного сопротивления грунта.
Граница между упругой и пластической зонами работы основания уточняется с точностью до длины конечного элемента в процессе итераций.
9.58. Расчет свай, опорных башмаков свай, свайных фундаментов и их оснований по первой и второй группам предельных состояний следует выполнять в соответствии с указаниями СНиП 2.02.03-85, СНиП 2.06.08-87 и СНиП 2.03.01-84.
Несущая способность свай и других опор определяется по формуле
,(9.30)
где N - расчетная нагрузка на сваю или свайный фундамент, кН;
Fd - расчетная несущая способность одиночной сваи по грунту основания, определяемая по указаниям СНиП 2.02.03-85, кН;
??K - коэффициент надежности, принимаемый по СНиП 2.02.03-85.
9.59. Несущую способность свай следует определять как наименьшее из значений, полученных при расчетах: несущей способности сваи по грунту основания; несущей способности материала сваи в соответствии со СНиП 2.06.08-87, СНиП 2.03.01-84; СНиП II-23-81*, СНиП II-25-80.
Примечание. Несущую способность свай по грунту следует уточнять по результатам их испытаний динамической нагрузкой, статическим зондированием и статической нагрузкой в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-78, СНиП 2.02.03-85, СНиП 2.02.01-83. Тип и количество испытаний устанавливаются проектной организацией.
10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТБОЙНОГО ПАЛА
10.1. Настоящие указания распространяются на расчет гибких односвайных и многосвайных отбойных палов. В случае многосвайного пала все сваи следует принимать одинаковой жесткости, а распределение усилий при навале судна - равномерным между сваями.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
10.2. Количество и расположение отбойных палов определяется диапазоном размерений обслуживаемых у причала судов, принятой технологией их обработки и устанавливается при компоновке причального сооружения в целом.
10.3. Отметка верха палов выбирается с учетом положения вершины расчетной волны, а также с учетом требований размещения на них отбойных и швартовных устройств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию судов и сооружений.
10.4. При конструировании следует отдавать предпочтение односвайному отбойному палу, работающему одинаково во всех направлениях и не требующему сложных раскреплений верхнего строения.
10.5. В случае многосвайного гибкого отбойного пала число свай выбирается в соответствии с энергией навала расчетного судна и расчетной энергопоглощающей способностью одной сваи. При этом рекомендуется принимать их в количестве не более шести.
В плане сваи размещаются либо в пределах прямоугольника, либо трапеции. Сваи могут быть забиты с небольшим наклоном в сторону акватории, что создает возможность повысить энергопоглощающую способность пала.
10.6. Отбойные палы рекомендуется выполнять из стальных труб. В целях экономии металла необходимо использовать трубы с повышенными прочностными характеристиками.
10.7. При конструировании отбойных палов для достижения большей их гибкости и экономии металла рекомендуется применять трубы со стенками переменной толщины в соответствии с эпюрой изгибающих моментов по высоте пала. При этом следует изменять внутренний диаметр труб, а наружный оставлять постоянным.
10.8. Отбойные палы должны быть оборудованы отбойными устройствами, позволяющими распределять реактивное усилие от пала на корпус судна.
10.9. Крепление отбойного устройства к палу рекомендуется выполнять при помощи шарнира, что позволяет поворачиваться ему на угол, под которым судно наваливается на отбойный пал. Для ограничения поворота отбойного устройства необходимо устанавливать ограничители. Возврат отбойного щита в исходное положение производится резиновыми амортизаторами.
10.10. При сопряжении отдельных свай многосвайного пала в один куст следует обеспечивать их свободное смещение как консолей.
10.11. В верхней части многосвайного пала рекомендуется предусматривать устройства, позволяющие равномерно передавать моменты кручения на каждую сваю в случае внецентренного удара при навале судна.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА
10.12. Расчетной схемой отбойного пала при действии горизонтальной силы (черт. 10.1) является гибкий вертикальный стержень, погруженный в грунт основания, свойства которого моделируются коэффициентом постели.
Черт. 10.1.
10.13. Реакция грунта основания j-ом слое при перемещении пала под действием горизонтальной силы представляется зависимостью
,(10.1)
где Cz - коэффициент постели на границе j-го слоя грунта, кН/м3, определяемый по п. 10.14;
Кj - коэффициент пропорциональности изменений коэффициента постели по глубине j-го слоя грунта, кН/м4, принимаемый в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-75;
z - координата сечения пала, м;
h - высота от точки приложения усилия навала (начало координат) до дна, м;
п - количество вышележащих слоев грунта;
tj - толщина j-го слоя грунта, м;
xz - перемещение сечения пала с координатой, м;
dн - наружный диаметр пала, м.
10.14. При многослойном основании коэффициент постели Сz на границе j-го слоя определяется по формуле
cz=Lj+1K(z-h).(10.2)
10.15. Глубина погружения пала в грунт определяется в процессе его расчета как балки на упругом основании. За расчетную принимается глубина, на которой находится вторая нулевая точка упругой линии (см. черт. 10.1).
10.16. Энергопоглощающая способность собственного пала Ei определяется по формуле
Ei=0,5Fqa,(10.3)
где Fq - расчетная горизонтальная сила, кН, приложенная в точке навала судна;
а - перемещение пала, м, под действием силы в точке ее приложения.
10.17. При оборудовании пала отбойными устройствами энергопоглощающая способность которых определяется по паспортным данным. При этом должно выполняться условие
Fотб??Fq,(10.4)
где Fотб - усилие, кН, при котором реализуется паспортная энергоемкость отбойных устройств;
Fq - расчетная горизонтальная сила, кН, действующая на пал.
10.18. В случае использования отбойных устройств общая энергопоглощающая способность пала определяется в соответствия с требованиями СНиП 2.06.04-82*.
10.19. При применении отбойного щита для распределения реактивного усилия от пала на корпус судна его площадь А, м2, определяется по формуле
,(10.5)
где qпр - расчетная удельная нагрузка на борт судна, принимаемая по паспортным данным, кН/м2.
10.20. Расчет собственно пала полностью ориентирован на ЭВМ и выполняется по программе ALTEST.
11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК И УЗКИХ ЗАСЫПНЫХ ПИРСОВ
11.1. Настоящие указания распространяются на проектирование конструкций из цилиндрических ячеек из плоского стального шпунта и узких засыпных пирсов в виде взаимозаанкеренного больверка (черт. 11.1).
РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЯЧЕЕК
11.2. Основные размеры цилиндрических ячеек определяются из условия их устойчивости и прочности несущих элементов при воздействии горизонтальных нагрузок и собственного веса конструкции с учетом эксплуатационных нагрузок на его территории.
11.3. Глубина погружения шпунта в грунт основания определяется расчетом устойчивости на плоский сдвиг или по круглоцилиндрической поверхности в соответствии с требованиями раздела 6.
Черт. 11.1
11.4. Диаметр цилиндрической ячейки определяется из условия устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости при воздействии горизонтальных нагрузок без учета временно распределенных нагрузок на территории
,(11.1)
где ??lс ??c, ??п - тo же, что в п.4.3;
Mt - суммарный момент от внешних горизонтальных нагрузок относительно центра тяжести подошвы сооружения, кНм;
Мr - суммарный момент удерживающих сил, относительно центра тяжести подошвы сооружения, кНм.
11.5. Суммарный момент удерживающих сил определяется по формуле
,(11.2)
где d - диаметр конструкции, м;
Еая - горизонтальная составляющая активного давления грунта засыпки, кН/м (п. 11.6);
??red - средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунта в сооружении, град;
f - коэффициент трения в замках шпунтовой конструкции, принимаемый равным 0,4;
N - равнодействующая дополнительных сил сопротивления смещению грунта в сооружении по вертикальной плоскости за счет сопротивления дополнительных элементов жесткости (противоледовый пояс, бетонное кольцо и т.п.), кН, (п. 11.7);
?? - угол трения грунта о шпунтовую конструкцию, принимаемый равным 0,667??red, но не более 30??, град;
М0 - момент реактивного давления действующего на внешнюю поверхность конструкции, относительно подошвы сооружения, кН??м, (п. 11.8).
11.6. Горизонтальную составляющую активного давления грунта следует определять по формуле
Еая=??iЕa(11.3)
где ??iЕa - коэффициент уменьшения давления грунта, определяемый по графику на черт. 11.2;
Еa - горизонтальная составляющая активного давления от веса грунта засыпки, определяемая в соответствии с требованиями раздела 5.
Черт. 11.2. График изменения коэффициента ??
11.7. Равнодействующая дополнительных сил сопротивления определяется по формуле
