Руководство по проектированию морских причальных сооружений

b - ширина подкрановой плиты, балки или длина шпалы;

l - длина полосы распределения нагрузки вдоль линии кордона причала, определяемая в соответствии с рис. 9 (3).

Рис. 8. Схема к расчету устойчивости в предположении глубинного выпора (метод Герсеванова).

Рис. 9 (3). Схемы (слева приведена схема поперечного разреза, справа - продольного) определения эквивалентной нагрузки:

для одиночной опоры крана (при  м)  м;

для сближенных опор кранов (при  м)  м.

Эквивалентная нормативная крановая нагрузка определяется только для прикордонного кранового рельса, где влияние этой нагрузки имеет решающее значение. Расчетные сопоставления показывают, что нет необходимости определять эквивалентную нагрузку для тылового подкранового рельса, превышающую равномерно распределенную на 10 - 25 %, что не сказывается на итогах расчета.

13.27 (8.18). Нагрузку от волнового воздействия следует учитывать при высоте исходной волны у сооружения более 1,0 м.

Расчетную эпюру волнового давления на сооружение при подходе впадины (при ложбине) волны определяют в соответствии с указаниями СНиП 2.06.04-82 «Нагрузки на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)», а также по Руководству к указанному СНиП.

Рис. 10 (4). Эпюры фильтрационного давления s_ф на сооружение:

а - типа «больверк»; б - гравитационного типа.

При этом, учитывая скорость колебания уровня за сооружением, демпфирующее влияние засыпки и лицевой стенки, допускается в расчет вводить эпюру волнового давления (интерферированной, скользящей, косоподходящей волны) с ординатами, вдвое меньшими исходных.

Расчетная эпюра волнового давления на сооружение от гребня волны также определяется в соответствии с требованиями указанного СНиП. В этом случае в расчете учитывается интенсивность давления от полной исходной волны.

13.28 (8.19). Эпюра фильтрационного давления на лицевую стенку при понижении уровня воды перед сооружением принимается по рис. 10 (4). Максимальная ордината на отметке нового уровня воды перед стенкой

                                                       [31 (9)]

где g^н - удельная масса воды;

Dh - расчетная разность уровней за стенкой и перед стенкой.

Нулевая ордината фильтрационного давления внизу принимается для шпунтовых стенок на уровне подошвы стенки, для сплошного свайного ряда - на уровне подошвы уплотняющих (омоноличивающих) швы устройств.

Примечание. При проектировании указанных конструкций следует предусматривать дренажные устройства [см. п. 9.12 (3.7)], исключающие образование подпора. В этом случае фильтрационное давление не учитывается, а при значительном и интенсивном понижении уровня воды (ливных колебаниях) в акватории, особенно когда мала проницаемость основания, в расчет вводится объемная масса грунта в зоне колебания уровня в соответствии с указаниями п. 13.31 (8.21).

13.29. При наличии перед причальным сооружением размывающих скоростей от волновых воздействий, донных течений и движителей судов следует крупность (вес) материала защитной одежды дна или каменной постели определять по указаниям главы СНиП 2.06.04-82, Руководству к данной главе СНиП и по СН 288-64 «Указания по проектированию гидротехнических сооружений, подверженных волновым воздействиям».

Максимальная донная скорость v, м/с, перед вертикальной стенкой (в точке на расстоянии , от нее) от действия стоячих волн определяется по формуле

                                                    [32]

где n_с - коэффициент, принимаемый в зависимости от пологости волны:

пологость волны

8

10

15

20

30

n_c

0,6

0,7

0,75

0,8

1,0

p = 3,14;

h - высота волны соответствующей обеспеченности в системе (как правило 2 %), м;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

 - средняя длина волны, м;

Н - глубина воды у причала, м.

Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей v_дон, м/с, для грунта крупностью фракций d₁₀ £ 100 мм следует принимать по рис. 11, при d₅₀ > 100 мм - определять по формуле

                                           [33]

где k_т - коэффициент, учитывающий влияние крутизны откоса на величину скорости трогания зерен грунта; для пологого дна допускается принимать k_т = 1;

d₅₀ - крупность зерен грунта, мельче которых в пробе содержится 50 % материала по весу;

g_м - удельный вес материала, тс/м³;

g_в - удельный вес воды (плотность), принимаемый, как правило, g_в = 1,0 тс/м³, а для морской - в пределах g_в = (1,0 ÷ 1,03), тс/м³.

Рис. 11. График допускаемых значений неразмывающих донных скоростей

13.30 (8.20). Горизонтальную составляющую активного давления от собственного веса грунта и временной равномерно распределенной нагрузки следует определять по теории предельного равновесия грунта с учетом криволинейного характера поверхности скольжения (сдвига) призмы обрушения (по методу теории предельного равновесия В.В. Соколовского и С.С. Голушкевича). Закон изменения активного давления грунта по глубине в пределах каждого слоя однородного грунта принимается линейным.

Горизонтальную составляющую активного давления допускается также определять по классической теории Кулона для прямолинейных поверхностей скольжения (сдвига) призмы обрушения.

Ординаты эпюры горизонтальной составляющей активного давления в указанных методах определяются по формуле

                                     [34 (10)]

Ординаты эпюры вертикальной составляющей активного давления определяются по формуле

                                             [35 (11)]

В формулах [34 (10)] и [35 (11)]:

 - временная эксплуатационная нагрузка на территории причала [см. п. 13.7 (8.4)], 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. 13.31 (8.21);

h_i - высота 1-го слоя грунта с неизменными физико-механическими характеристиками;

с - сцепление грунта [см. п. 13.13 (8.5)], расположенного в сечении, для которого определяется ордината активного давления (при расчете по предельным состояниям первой группы c = c_I, второй - с = c_II);

l_a, l_ac - коэффициенты горизонтальной составляющей активного давления грунта и от сил сцепления, определяемые в соответствии с указаниями п. 13.32 (8.22) настоящего Руководства по характеристикам грунта [см. п. 13.13 (8.5)], расположенного в сечении, для которого определяется ордината активного давления (при расчете по первой группе предельных состояний l_a = l_aI и l_aс = l_aсI, по второй - l_a = l_aII и l_aс = l_aсII);

a - угол наклона расчетной плоскости восприятия распорного давления к вертикали (при расчете по первой группе предельных состояний a = a_I, по второй - a = a_II);

d - угол трения грунта о плоскость восприятия распорного давления (при расчете по первой группе предельных состояний d = d_I, по второй - d = d_II).

Примечания: 1. В случае, когда значение cl_aс больше s_ax, последнее на этом участке принимается равным нулю.

2. Допускается для стенок с вертикальной тыловой гранью значения s_ax их и s_ay определять по классической теории, а для стенок с наклонными тыловыми гранями - по теории предельного равновесия (см. прил. 6).

Допущение метода Кулона и метода В.В. Соколовского и С.С. Голушкевича может быть обосновано в активной зоне незначительными, практически совпадающими, итоговыми цифровыми показателями, несущественно влияющими на конечные результаты расчета [см. также п. 13.35 (8.25)].

(Измененная редакция).

13.31 (8.21). Объемная масса грунта g^н в зависимости от зоны его расположения и влажности принимается:

а) выше расчетного уровня воды (рис. 12, а) для состояния естественной влажности - по данным инженерно-геологических изысканий (по отчету);

б) под водой (см. рис. 12, а) в состоянии гидростатического взвешивания - по формуле

                                          [36(12)]

где  - удельная масса твердых частиц грунта;

e₀ - 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 (рис.12, б):

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

                                            [37(13)]

ниже нижней отметки горизонта воды при средней амплитуде колебаний уровня - равной объемной массе по подпункту «б».

Рис. 12. Расположение зон грунта по влажности:

а - в безливных морях; б - в ливных морях; А - средняя амплитуда ливных колебаний; g^н - в состоянии естественной влажности; (g - в состоянии насыщения; g_п - в состоянии гидростатического взвешивания:

1 - расчетный уровень воды; 2 - отметка дна; 3 - средний уровень высоких вод; 4 - средний уровень низких вод.

Примечания: 1. Для связных грунтов (глин, суглинков, супесей) граница грунта с порами, полностью заполненными водой, принимается по данным гидрогеологических изысканий (по отчетам).

2. Для связных грунтов основания сооружений с полным и частичным взвешиванием объемные массы должны контролироваться и назначаться на основе инженерно-геологических изысканий и исследований (по отчетным данным).

13.32 (8.22). Коэффициенты горизонтальной составляющей активного давления при расчете по теории предельного равновесия для вертикальных тыловых граней стенок и горизонтальной поверхности грунта следует определять по табл. 18.

Таблица 18

Угол внутреннего трения грунта j, град

Величина коэффициента горизонтальной составляющей активного давления по Соколовскому и Голушкевичу при угле трения d, равном

0

0,5j

l_a

l_aс

l_a

l_aс

10

0,70

1,68

0,66

1,57

11

0,68

1,65

0,64

1,53

12

0,66

1,62

0,61

1,50

13

0,63

1,59

0,59

1,46

14

0,61

1,56

0,56

1,43

15

0,59

1,53

0,54

1,40

16

0,57

1,50

0,52

1,37

17

0,55

1,47

0,50

1,34

18

0,53

1,45

0,48

1,31

19

0,51

1,42

0,46

1,28

20

0,49

1,40

0,44

1,25

21

0,47

1,37

0,42

1,22

22

0,45

1,34

0,41

1,20

23

0,44

1,32

0,40

1,18

24

0,42

1,29

0,38

1,15

25

0,41

1,27

0,36

1,12

26

0,39

1,25

0,35

1,10

27

0,38

1,22

0,33

1,07

28

0,36

1,20

0,32

1,05

29

0,34

1,18

0,30

1,02

30

0,33

1,16

0,29

1,00

31

0,32

-

0,28

-

32

0,31

-

0,27

-

33

0,30

-

0,26

-

34

0,28

-

0,25

-

35

0,27

-

0,24

-

36

0,26

-

0,23

-

37

0,25

-

0,22

-

38

0,24

-

0,21

-

39

0,23

-

0,20

-

40

0,22

-

0,19

-

Примечание. Таблицей можно пользоваться при расчете по теории Кулона для вертикальных стенок и горизонтальной поверхности грунта.

При расчете по классической теории коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта следует определять по формуле

                                        [38 (14)]

где a и d - то же, что в п. 13.30 (8.20);

b - угол обрушения (угол между вертикалью и плоскостью обрушения), определяемый по указаниям п. 13.33 (8.23);

j - угол внутреннего трения грунта [см. п. 13.13 (8.5)].

В частном случае, при отсутствии нагрузки на причале или равномерном ее распределении по всей его территории, для условной расчетной тыловой грани стенки, отклоненной от вертикали под углом a = b = 45° - 0,5j, и при трении грунта по этой грани при угле d = j или для случая вертикальной тыловой грани стенки и отсутствия трения по ней, т.е. при d = 0 и a = 0, коэффициент горизонтальной составляющей активного давления определяется по формуле

                                            [39 (15)]

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

                                                     [40 (16)]

13.33 (8.23). Угол обрушения при расчете по классической теории определяется по формуле

               [41(17)]

где

                                                      [42]

j - то же, что в п. 13.32 (8.22);

a и d - то же, что в п. 13.30 (8.20);

S^b - коэффициент, учитывающий расположение временной нагрузки на призме обрушения и определяемый по формуле

                              [43 (18)]

a_i и  соответственно ширина полосы приложения (a₁, а₂, а₃, ..., а_п) и интенсивность нагрузки ( ) на тех участках, где  [рис. 13 (5)];

 - интенсивность нагрузки в точке выклинивания на поверхности территории причала плоскости обрушения;

Н - полная высота призмы обрушения;

 и h_i - объемная масса и высота i-го слоя грунта;

 - объемная масса подстилающего слоя грунта в призме обрушения.

При определении в грунте засыпки угла наклона плоскости восприятия распора a [к вертикали, см. рис. 13 (5)] и соответствующего ему угла наклона плоскости обрушения b исходят из условия получения максимального распорного давления призмы обрушения на стенку.

Расчеты следует производить по формуле [41 (17)] путем подбора в табличной форме (табл. 19) при d = j. 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. 13.32 (8.22), угол обрушения определяется по формуле

                                              [44 (19)]

Рис. 13 (5). Схема расположения временной нагрузки, учитываемой при определении коэффициента S^b.

(Измененная редакция).

13.34 (8.24). При наличии разгрузочной каменной призмы эпюра активного давления, построенная по указаниям пп. 13.30 (8.20) - 13.33 (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. 14 (6)] в общем виде следует определять:

в пределах каменной призмы на высоте DН - по формуле

                                 [45 (20)]

ниже каменной призмы на высоте Dt - по формуле

                                  [46 (21)]

Таблица 19

a, град

j, d = j, град

V = tg (a + d + j)

ctg j

tg a

ctg j tg a

S^b ctg j

(V + ctg j - tg a + S^b) [3] + [4] - [5] + [6]

V (V + ctg j - tg a + S^b) [3] · [9]

- ctg j tg a + S^b ctg j

- [7] + [8]

tg b = - [3] + [12]

b, град

Значения в порядке нарастания по величине

Все значения по рис. 13 (5)

Искомыми являются углы a и b, находящиеся на одной строке, имеющей в столбце 13 наименьшее значение величины tg b. Выше и ниже указанной строки значения tg b в столбце 13 имеют большую величину.

Примечание. В квадратных скобках указан порядковый номер столбца таблицы.

В формулах [45 (20)] и [46 (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_aг - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта, расположенного на откосе каменной призмы;

l_aк - коэффициент горизонтальной составляющей 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.14 (6)].

Проекции определяются по формулам:

                                                  [47 (22)]

                                    [48 (23)]

Остальные обозначения даны на рис. 14 (6).

Примечание. Допускается передачу давления на расчетную плоскость в призме обрушения отсыпки камня принимать под углом b_к = 26° [см. рис 14 (6)].