Руководство по проектированию морских причальных сооружений

Кроме пролетного момента, должен определяться консольный момент на опоре А.

Если стенка из металлического шпунта, то рассматриваются только максимальные моменты.

Для данного примера максимальный пролетный момент определяется от давления грунта с учетом эксплуатационных нагрузок и волны, консольный - от давления грунта с учетом эксплуатационной и швартовной нагрузок.

Изгибающий момент в сечении x определяем по суммарной эпюре давления от грунта с учетом эксплуатационных и волновой нагрузок (см. рис. 6):

Максимальный момент в сечении, в котором

Изгибающий момент на опоре А от давления грунта с учетом эксплуатационных и швартовной нагрузок

М_А = 0,5 · 1,88 · 3,6²/3 + 6,08 · 3,95 = 28,08 тс·м.

Для расчета анкерных тяг определяются реакции на опоре А:

от давления грунта с учетом эксплуатационных и волновых нагрузок: А = 28 + 1,57 = 29,57 тс/м;

от давления грунта с учетом эксплуатационных и швартовной нагрузок: А = 28 + 8,73 = 36,73 тс/м.

Рис. 5. Схема к определению реакций в опорах лицевой плиты от действия швартовной нагрузки

Рис. 6. Суммарная эпюра давления от грунта, эксплуатационных и волновой нагрузок для определения максимального момента в пролете лицевой стенки

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНКИ ПО СХЕМЕ ПЛОСКОГО СДВИГА ПРИ НАГРУЗКЕ ЗА СООРУЖЕНИЕМ (рис. 7)

Эпюра активного давления от грунта та же, что в расчете при нагрузке на сооружении (см. расчет выше и рис. 4, а), анкерная реакция на опоре А = 17,59 тс/м.

Эпюра давления от эксплуатационной нагрузки представлена на рис. 7. Ординаты эпюры от отметки - 2,69 м и ниже s_а = 4 · 0,29 = 1,16 тс/м².

Определяем реакцию от эксплуатационной нагрузки на опоре А из условия .

А · 9,05 - 1,16 · 4,71 (4,71/2 - 0,25) = 0;

А = 1,27 тс/м.

Анкерная реакция от грунта и нагрузки за сооружением R_a = 17,59 + 1,27 = 18,86 тc.

Находим расчетную плоскость восприятия распора (угол наклона a) и плоскость обрушения (угол наклона b) при нагрузке, расположенной за сооружением (рис. 8).

Расчет угла b производится в табличной форме (табл. 1) и принимается по минимальному значению величины tg b.

Рис. 7. Эпюра активного давления от грунта и эксплуатационных нагрузок, расположенных за сооружением.

(Измененная редакция).

Рис. 8. Расчетная схема к определению плоскостей обрушения и восприятия распора при нагрузке за сооружением и эпюра активного давления на конструкцию.

Таблица 1

a

tg a

S_b

a + d + j_I

V = tg [4]

ctg j_I

 [5] + [6] - [2] + [3]

 [5] · [7]

 [6] · [2]

 [3] · [6]

 [8] - [9] + [10]

 [12] - [5]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

24°

0,4452

0,1206

84°

9,5144

1,732

10,9218

103,9144

0,7711

0,2089

103,3522

10,1662

0,6518

25°

0,4663

0,1263

85°

11,4301

1,732

12,8221

146,5579

0,8076

0,2188

145,9691

12,0818

0,6517

26°

0,4877

0,1324

86°

14,3007

1,732

15,6774

224,1978

0,8447

0,2293

223,5824

14,9527

0,6520

При a = 24°            

при a = 25°            

при a = 26°            

Расчетные углы: a = 24° и b = 33°05¢; коэффициент активного давления

Примечание. В головке таблицы в квадратных скобках указан порядковый номер столбца таблицы.

где V = tg (a + d + j_I); d = j_I =30°;

a = H tga; H = 13,35 м.

Расчетная наклонная плоскость восприятия распора пересекает линию территории причала на расстоянии от тылового конца фундаментной плиты а = Н tg 25° = 13,35 · 0,4663 = 6,23 м; расчетную плоскость лицевой стенки - на отметке 5,5 - 1,50/0,4663 = + 2,28 м.

Активное давление от Ñ + 5,5 м до Ñ + 2,28 м воспринимается расчетной плоскостью лицевой стенки (l_а = 0,29), ниже Ñ + 2,28 м - наклонной плоскостью восприятия распора (l_а = 0,329).

Выклинивание нагрузки на плоскости восприятия распора

Определяем ординаты эпюры активного давления грунта:

Таблица 2

Опрокидывающие моменты и сдвигающие силы

Обозначение сил

Горизонтальные силы

Плечо

Опрокидывающие моменты, тс·м

Подсчет

Значение, тc

Подсчет

Значение, м

E₁

0,5 · 1,68 · 3,22

2,70

3,22/3 + 10,13

11,20

30,29

E₂

0,5 · 1,91 · 1,88

1,80

1,88 · 2/3 + 8,25

9,50

17,06

E₃

0,5 · 3,02 · 1,88

2,84

1,88/3 + 8,25

8,88

25,21

E₄

0,5 · 3,02 · 0,47

0,71

0,47 · 2/3 + 7,92

8,23

5,84

E₅

0,5 · 3,17 · 0,47

0,74

0,47/3 + 7,92

8,08

6,02

E₆

0,5 · 4,49 · 7,78

17,47

7,78 · 273

5,19

90,65

E₇

0,5 · 7,05 · 7,78

27,42

7,78/3

2,59

71,03

N_x

6,08

13,70

83,30

E = 59,76

M₀ = 329,40

Таблица 3

Удерживающие силы и моменты

Обозначение сил

Вертикальные силы

Плечо

Удерживающий момент, тс·м

Подсчет

Значение, тc

Подсчет

Значение, м

g₁

0,8 · 1,4 · 2,4

2,69

6,4 - 4,73

1,67

4,49

g₂

3,7 · 0,238

0,88

1,67

1,47

g₃

7,8 (0,238 - 0,0303)

1,62

1,67

2,70

g₄

0,5 · 0,8 · 0,8 · 1,4

0,45

2 · 0,8/3

0,53

0,24

g₅

0,6 · 0,8 · 1,4

0,67

0,8 + 0,5 · 0,6

1,10

0,74

g₆

0,45 · 6,4 · 1,4

4,03

0,5 · 6,4

3,2

12,90

g₇

0,88 · 1,88 · 0,5 · 1,8

1,49

0,88/3 + 1,67

1,96

2,92

g₈

0,88 · 7,8 · 1,0

6,36

0,88 · 0,5 + 1,67

2,11

14,48

g₉

3,64 · 7,8 · 0,5 · 1,0

14,20

3,64/3 + 1,67 + 0,89

3,76

53,38

E_i tg (a + d)

b - r_i tg a

См. табл. 2

См. табл. 2

E_в1

2,70 · 0,268

0,72

6,4 - 4,73

1,67

1,21

E_в2

1,80 · 1,428

2,57

6,4 - 9,50 · 0,466

2,03

5,22

E_в3

2,84 · 1,428

4,06

6,4 - 8,88 · 0,466

2,26

9,17

E_в4

0,71 · 1,428

1,01

6,4 - 8,23 · 0,466

2,56

2,60

E_в5

0,74 · 1,428

1,06

6,4 - 8,08 · 0,466

2,63

2,78

E_в6

17,47 · 1,428

24,95

6,4 - 5,19 · 0,466

3,98

99,29

E_в7

27,42 · 1,428

39,16

6,4 - 2,59 · 0,466

5,19

203,22

N_z

N sin b/l_т = 100 sin 40°/6,3

- 10,21

2,20

- 22,46

g = 96,21

M_уд = 394,35

Проверяем устойчивость на сдвиг по постели из условия [(см. п. 14.10 (9.8) настоящего Руководства]

где n_c = 1; n = 1,25; m = 1,15; k_н = 1,15 - по пп. 13.16 (8.8) и 13.22 (8.14) настоящего Руководства для основного сочетания нагрузок и сооружения III класса капитальности;

R_a = 18,86 тс - см. расчет определения анкерной реакции при нагрузке за сооружением;

А_N = 8,73 тс - см. расчет определения реакций от действия швартовной нагрузки;

m_д = 0,95 - по табл. 17 (7) настоящего Руководства;

f = 0.

38,20 < 48,11 тс - условие выполнено.

Расстояние от переднего ребра вращения до точки приложения равнодействующей нагрузок

где  = М_уд +  = 394,35 + 269,00 = 663,35 тс·м;

момент от усилия в анкере

 = (18,86 + 8,73) 9,75 = 269,00 тс·м.

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузок

е = 0,5b - a = 0,5 · 6,4 - 3,47 = - 0,27 м.

Краевые напряжения по контакту основания и каменной постели:

Проверяем устойчивость сооружения по схеме плоского сдвига совместно с каменной постелью.

Постель заглублена в грунт основания [см. п. 14.11 (9.9) настоящего Руководства]. Устойчивость по схеме плоского сдвига определяем по формуле

где m_д = 0,95 - по табл. 17 (7) поз. 1 настоящего Руководства;

E_p - удерживающая горизонтальная сила от грунта засыпки пазухи постели, определяемая как меньшее значение из двух формул:

где f_г = tg j_I = tg 30° = 0,577 - определяется по грунту основания;

где l_p = 3,94 - по табл. 20 настоящего Руководства для грунта засыпки с j_зI = 30° и d = 0,333 j_зI.

38,20 < 46,80 тс - условие выполнено.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВАНИЕ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАГРУЗКАХ, НАДВННУТЫХ НА СООРУЖЕНИЕ

Определяем расчетную плоскость восприятия распора и плоскости обрушения при нагрузке на сооружении (рис. 9).

Определение угла b для случая, когда нагрузка надвинута на сооружение, производим по приведенным выше формулам к табл. 1. Расчет произведен в табл. 4.

Рис. 9. Расчетная схема к определению плоскостей обрушения и восприятия распора при нагрузке, надвинутой на сооружение, и эпюра активного давления на конструкцию

Плоскость восприятия распора пересекает плоскость территории на расстоянии от тылового конца фундаментной плиты а = Н tg a = 13,35 · 0,03839 = 5,13 м, расчетную плоскость лицевой стенки - на отметке 5,5 - (5,13 - 4,73)/0,3839 = + 4,46 м.

Таблица 4

a

tg a

S_b

a + d + j_I

V = tg [4]

ctg j_I

 [5] + [6] - [2] + [3]

 [5] · [7]

 [6] · [2]

 [3] · [6]

 [8] - [9] + [10]

 [12] - [5]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

19°

0,3443

- 0,0281

79°

5,1446

1,732

6,5042

33,4615

0,5963

- 0,0487

32,8165

5,7286

0,5840

20°

0,3640

- 0,0228

80°

5,6713

7,0165

39,7927

0,6304

- 0,0395

39,1228

6,2548

0,5835

21°

0,3839

- 0,0175

81°

6,3138

7,6444

48,2652

0,6649

- 0,0303

47,570

6,8971

0,5833

22°

0,4040

- 0,0120

82°

7,1154

8,4314

59,9928

0,6997

- 0,0208

59,2723

7,6989

0,5835

При a = 21°            

при a = 20°            

при a = 19°            

при a = 22°            

Расчетные углы: a = 21° и b = 30°15¢; коэффициент активного давления

Примечание. В квадратных скобках указан порядковый номер столбца таблицы.

Выклинивание нагрузок на плоскости восприятия распора h_i = a/(tg a + tg b) (см. рис. 9):