5.36. При наличии откоса на поверхности грунта перед сооружением (черт. 5.6 а, б) эпюра интенсивности горизонтальной составляющей пассивного давления грунта определяется по двум эпюрам:
эпюре 1, построенной от точки пересечения линии, являющейся продолжением откоса, с расчетной плоскостью как для неограниченного откоса;
эпюре 2, построенной от точки пересечения линии, являющейся продолжением горизонтальной поверхности полуоткоса или бермы, с расчетной плоскостью как для горизонтальной поверхности грунта; при этом для схемы на черт. 5.6, а эпюра 2 строится от точки 0, интенсивность пассивного давления грунта в которой определяется как для неограниченного откоса.
Эпюра 3 принимается в зависимости от схемы очертания поверхности грунта перед сооружением:
для схемы на черт. 5.6а от верха расчетной плоскости до точки 0, расположенной на глубине ??d - по эпюре 1, ниже - по эпюре 2;
для схемы на черт. 5.6б от верха расчетной плоскости до точки 0 (точка пересечения эпюр 1 и 2) - по эпюре 2; ниже по эпюре 1.
5.37. Интенсивность вертикальной составляющей пассивного давления грунта рp,v определяется по формуле
рp,v=pptg(??+??),(5.50)
где pp - интенсивность горизонтальной составляющей пассивного давления грунта, кПа.
5.38. Горизонтальная Ер и вертикальная Еp,v - составляющие равнодействующей пассивного давления грунта определяются площадью эпюр интенсивности давления грунта.
Черт. 5.6
5.39. Интенсивность давления грунта в состоянии покоя при горизонтальной поверхности грунта на вертикальную расчетную плоскость определяется как активное давление в соответствии с указаниями п.п. 5.20, 5.27 при коэффициенте горизонтальной составляющей активного давления грунта равном коэффициенту ??0.
5.40. Коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя ??0 определяется по формуле
,(5.51)
где ?? - коэффициент поперечной деформации грунта, принимаемый при отсутствии опытных данных по СНиП 2.02.02-85.
5.41. При определении реактивного давления грунта, вызванного смещением сооружения, грунт рассматривается как линейно деформируемое основание, характеризуемое модулем деформации Еп и коэффициентом поперечной деформации грунта ?? или коэффициентом постели сz.
5.42. Модуль деформации грунта Еп следует принимать на основании данных лабораторных или полевых исследований в соответствии с требованиями СНиП 2.02.02-85.
Коэффициент постели сz принимается линейно возрастающим с глубиной
сz=k??z,(5.52)
где k - коэффициент пропорциональности упругих свойств грунта, кН/м4, принимаемый по табл. 5.5;
z - текущая координат по высоте стенки, м.
Таблица 5.5
Коэффициенты пропорциональности упругих свойств грунта
|
Наименование, вид грунта и его характеристика |
K, кН/м4 |
|
Текучепластичные глины и суглинки (0,75<JL??1,00) |
500-2000 |
|
Мягкопластичные глины и суглинки (0,50<JL??0,75), пластичные супеси (0<JL??1,00), пылеватые пески (0,60<e<0,80) |
2000-4000 |
|
Тугопластичные и полутвердые глины и суглинки (0<JL??0,50), твердые супеси (JL<0) и пески мелкие (0,60<е??0,75) и средней крупности (0,55<е??0,70) |
4000-6000 |
|
Твердые глины и суглинки (JL<0), пески крупные (0,55<е??0,70) |
6000-10000 |
|
Пески гравелистые (0,55<е??0,70), гравий и галька с песчаным заполнением |
10000-20000 |
Примечания:
1. Меньшие значения коэффициента k соответствуют более высоким значениям показателя текучести JL глинистых и коэффициентов пористости песчаных грунтов, указанных в скобках, а большие значения коэффициента k - соответственно более низким значениям JL и е.
Для грунта с промежуточными значениями характеристик JL и е значения коэффициента k определяются интерполяцией.
2. Коэффициенты k для плотных песков (е??0,55) принимаются на 30% выше, чем наибольшие значения, указанные для данного вида грунта.
3. Коэффициенты k для насыпных грунтов принимаются на 30% ниже, чем указанные в таблице значения для данного вида грунта.
5.43. При расчетах прочности, устойчивости, деформации интенсивность реактивного давления грунта не должна превышать интенсивности пассивного давления грунта, определяемой по п. 5.32.
6. РАСЧЕТ ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА
6.1. При проектировании причальных сооружений следует выполнять расчеты общей устойчивости:
на плоский сдвиг по каменной постели или вместе с постелью;
на опрокидывание вокруг переднего ребра;
на поворот лицевой стенки больверка вокруг точки крепления анкера;
на сдвиг грунта засыпки ячеистых сооружений по вертикальной плоскости;
на анкерующую способность массива грунта перед анкерными плитами или стенками;
на глубинный сдвиг по круглоцилиндрическим или ломаным (фиксированным) поверхностям скольжения, а также по схеме смешанного сдвига.
6.2. Расчеты общей устойчивости причальных сооружений следует производить с учетом конкретных характеристик конструкции, грунтов основания и эксплуатационных нагрузок для условий плоской или пространственной задачи.
В условиях плоской задачи расчеты проводятся на 1 м длины сооружения, в условиях пространственной задачи - на всю длину сооружения или ограниченного участка.
6.3. Расчеты общей устойчивости в условиях пространственной задачи следует выполнять в случаях, когда длина сдвигаемого участка сооружения l меньше 5h (где h - высота сооружения от дна до верха стенки).
При решении пространственной задачи к удерживающим силам необходимо добавить силы трения и сцепления, реализованные по торцевым сечениям сдвигаемого объема грунта основания. Значения равнодействующих сил трения при этом допускается определять как произведение равнодействующих горизонтальных составляющих активного давления грунта по указанным сечениям на коэффициент трения tg??, а сил сцепления - как произведение удельного сцепления на соответствующие площади участков торцевого сечения.
6.4. Расчеты устойчивости причальных сооружений на плоский сдвиг, опрокидывание, поворот лицевой стенки больверка вокруг точки крепления анкера, анкерующую способность массива грунта перед анкерными опорами следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 2.02.02-85 и раздела 8 настоящей Инструкции.
Расчеты устойчивости грунта засыпки ячеистых сооружений на сдвиг по вертикальной плоскости выполняются по указаниям раздела 11 настоящей Инструкции.
6.5. Расчет общей устойчивости на глубинный сдвиг по круглоцилиндрическим или ломаным (фиксированным) поверхностям скольжения, а также по схеме смешанного сдвига, следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 2.02.02-85 по формуле
,(6.1)
где ??lс, ??c, ??п - то же, что в п. 4.3.
Мt - сумма моментов сил, вызывающих сдвиг сооружения относительно выбранного центра круглоцилиндрической поверхности, кНм;
Мr - сумма моментов сил, удерживающих сооружение от сдвига относительно выбранного центра круглоцилиндрической поверхности, кНм;
??dc - дополнительный коэффициент условий работы, независимый от класса сооружения и работы, принимаемый для причальных сооружений;
??dc=1,05 (что соответствует запасу устойчивости 0,95 по методу Крея-Терцаги для сооружений III класса);
для откосов ??dc=1,1 (что соответствует запасу устойчивости 1,05 по методу Крея-Терцаги для сооружений III класса).
Расчет следует проводить по программе KRMAJN, или PURS, или другим опробированным программам.
6.6. Расчет общей устойчивости причальных сооружений сложной конструкции, сооружений на слабых или слоистых грунтах основания допускается выполнять по методу предельных значений сдвигающих и удерживающих сил.
РАСЧЕТ ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ СДВИГАЮЩИХ И УДЕРЖИВАЮЩИХ СИЛ
6.7. Расчет обшей устойчивости по методу предельных значений сдвигающих и удерживающих сил выполняется по формуле
,(6.2)
где ??lc, ??c, ??п - то же, что в п. 4.3;
??dc - дополнительный коэффициент условий работы, принимаемый для узких пирсов ??dc=0,9; для палов ??dc=85;
для других типов конструкций и откосов ??dc=1,0;
Fсдв,1 - расчетные значения равнодействующей сдвигающих сил кН определяемые по п. 6.12 с учетом проектных расчетных нагрузок, интенсивностью q1, на территории причала (черт. 6.1, 6.2);
Fсдв,пр - расчетное значение равнодействующей предельных сдвигающих сил, кН, соответствующее несущей способности основания сооружения, определяемое по п. 6.8.
6.8. Расчетное значение равнодействующей предельных сдвигающих сил Fсдв,пр определяется по формуле
,(6.3)
где ??Fпр - приращение равнодействующей сдвигающих сил, кН, при увеличении эксплуатационных нагрузок от q1 до qпр (qпр - интенсивность предельного значения равномерно распределенной нагрузки на причале), определяемое по п. 6.9;
??1 - угол пересечения равнодействующих сдвигающих Fсдв,l и удерживающих сил Fуд, град, определяемый по п. 6.10;
?? - угол отклонения линии действия силы ??Fпр от направления равнодействующей удерживающих сил Fyд,1, град, определяемый по п. 6.11.
Черт. 6.1. Графическое выполнение расчета
а - расчетная схема; б - силовые многоугольники
Черт. 6.2. Графоаналитический расчет по ломаным (фиксированным) поверхностям скольжения
а - расчетная схема; б - силовые многоугольники.
6.9. Величина приращения равнодействующей сдвигающих сил определяется по формуле
(6.4)
где Fуд,1 - равнодействующая удерживающих сил, кН, определяемая с учетом нагрузок интенсивностью q1;
??pcd - средневзвешенное значение углов внутреннего трения грунтов, расположенных по поверхности скольжения, град;
??Fсдв, ??Fуд - приращение равнодействующих соответственно сдвигающих Fсдв,1 и удерживающих сил Fуд,1 при увеличении нагрузок от q1 дo q2, кH, (q2=1,5+2,0 q1),
??Fсдв=Fсдв,2-Fсдв,1;(6.5)
??Fуд=Fуд,2-Fуд,1,(6.6)
где Fсдв,2, Fуд,2 равнодействующие соответственно сдвигающих и удерживающих сил, кН, определяемые с учетом нагрузок интенсивностью q2.
6.10. Угол ??'1 пересечения равнодействующих сдвигающих Fсдв,1 и удерживающих Fуд,1 определяется по формуле
??'1=??сдв,1-??уд,1,(6.7)
где ??сдв,1, ??уд,1 - соответственно углы наклона равнодействующих Fсдв и ??Fуд, град, относительно горизонта.
6.11. Угол отклонения ?? определяется по формуле
,(6.8)
где - определено в п. 6.12.
6.12. Равнодействующей сдвигающих Fсдв,i и удерживающих сил Fуд,,i определяются в следующей последовательности:
сдвигаемая часть грунта расчленяется на отдельные вертикальные элементы (блоки) и определяется вес каждою из них gi c учетом нагрузок на территории причала;
определяются сдвигающие и удерживающие силы, расположенные по поверхности скольжения каждого элемента (блока) аналогично с расчетом общей устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения по СНиП 2.02.02-85, производится векторное суммирование сдвигающих и удерживающих сил и определяются равнодействующие Fсдв,1, Fсдв,2, Fуд,,1, Fуд,,2 и углы их наклона к горизонту ??сдв,1, ??сдв,2, ??уд,,1, ??уд,,2, соответствующие нагрузкам q1 и q2.
6.13. При расчете устойчивости по ломаным (фиксированным) поверхностям скольжения следует учитывать дополнительные удерживающие силы ??F1 и Т1, связанные с реализацией пригружающего эффекта и сил трения в пассивной зоне перед лицевой стенкой.
6.14. После решения задачи по указанным формулам определяется интенсивность предельного значения равномерно распределенной нагрузки qпр, воспринимаемой сооружением до нарушения его общей устойчивости:
.(6.9)
6.15. При выполнении расчетов на глубинный сдвиг по круглоцилиндрическим и ломаным (фиксированным) поверхностям необходимо учитывать следующее:
если поверхность скольжения проходит по контакту двух слоев грунта, в расчете следует принять характеристики более слабого слоя;
в случае расположения в основании рассчитываемого вертикального элемента разнородных грунтов расчет следует выполнять с учетом средневзвешенных характеристик;
при расположении в пределах сдвигаемой части основания временных нагрузок в виде штабеля навалочного груза поверхность скольжения выше отметки территории причала следует принять по плоскости обрушения штабеля.
6.16. Расчеты общей устойчивости на глубинный сдвиг могут быть выполнены методом графоаналитики (черт. 6.1, 6.2) или с использованием аналитических решений.
Расчет общей устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения следует выполнять по программе BRMAJN, а по ломаным (фиксированным) поверхностям скольжения - по программе SLJDE.
6.17. При выполнении расчета устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения графоаналитическим способом ширину вертикальных элементов следует принимать не более 0,1r (где r - радиус поверхности скольжения).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СКОЛЬЖЕНИЯ ПРИ ГЛУБИННОМ СДВИГЕ
6.18. При расчете общей устойчивости на глубинный сдвиг по круглоцилиндрическим поверхностям необходимо рассматривать следующие поверхности скольжения:
для сооружений типа больверк - проходящие через нижнюю точку лицевой стенки шпунта (черт 6.3 а);
для гравитационных сооружений - проходящие через тыловую грань подошвы стенки или через точку пересечения подошвы постели с линией, проведенной из тыловой грани подошвы стенки под углом 45° от вертикали в сторону берега;
Черт. 6.3. Расположение поверхностей скольжения:
а, б, в - сооружение типа больверк, г - гравитационная стенка, д - опоры гравитационного типа и ячеистые
для сооружений эстакадного типа на оболочках большого диаметра при однородном основании - проходящие по подошве оболочек или в зависимости от конструкции элемента сопряжения эстакады с берегом при гравитационной стенке - через тыловую грань стенки при заднем шпунте - через нижнюю точку шпунта, при уголковой стенке - через нижнюю тыловую грань стенки или по подошве оболочек, для сооружений с высоким свайным ростверком - проходящие по нижним точкам заднего или переднего шпунтов, а в отдельных случаях - точке скопления наибольшего количества свай.
