3.2. Статический расчет экранированного больверка на пк методом зеркального отображения
Выбор типа шпунта и глубину погружения экранированного боль-верка принимают в соответствии с разделом 2.1для обычного больверка. Сечение свайного ряда свайного ряда приведено в задании, а глубина его погружения принимается на 30% больше, чем шпунта.
При расчете по программе SСAD свайный ряд и лицевая стенка представляют отдельные горизонтально расположенные балки с различными условиями нагружения.
Расчет экранного свайного ряда. выполняется методом зеркального отображения, рассмотренного для обычного больверка, приведенного в разделе 2.2 (рис. 2.3 и рис. 2.4).
1. Исходные данные для расчета по программе SСAD приведены в разделе 2.2. При определении жесткости свайного основания (ЕI) к ширине 1 м момент инерции стальной трубы-оболочки уменьшается в d/n раз, где d – диаметр сваи, n – шаг свай (приложение 5, табл. П5.2).
2. В первой схеме по программе SСAD определяется реактивное давление на свайный ряд в виде балки на разнослойном упругом основании (эпюры Кп слева, рис. 3.2в) с верхней опорой нагруженной результирующем давлением σр (см раздел 3.1) в зоне II (рис. 3.2, в).
Полученная величина опорной реакцией и эпюра реактивного приведены на рис (рис. 3.2, д, эпюра слева). Этот прием определяет действительную эпюру бокового давления грунта на свайный ряд с учетом его деформации в зоне II
Расчет лицевой стенки.
1.Используется одна расчетная схема (рис. 3.3,). Принимаем, что эпюра реактивного давления грунта на свайный ряд со стороны воды (рис. 3.2, д, пунктир слева) ввиду малости расстояния зеркально действует на шпунтовую стенку со стороны засыпки (рис.3.3, с,) При этом на стенку добавляется эпюра силосного давления, рис. 3.3, б.
3. Используя программу SСAD, для балки, опираемой на анкерную опору и на грунт основания, определяется эпюра изгибающих моментов и соответственно – эпюра прогибов (рис. 3.6, d и e).
4. По усилию в анкерной тяге, представляющей сумму усилий в шпунтовой стенке и экранном свайном ряде, и величине изгибающего момента уточняют тип шпунта и сечение тяги.
5. Делается результирующая таблица усилий в элементах стенки.
4. Расчет заанкерованного козлового больверка на слабых грунтах основания
4.1. Поведения слабых грунтов под нагрузкой.
Порты на шельфе часто приходиться располагать в местах залегания мощных слоев слабых водонасыщенных грунтов с модулем деформации Е ≤ 5 МПа. Такие грунты, как правило, текуче-пластичной консистенции содержат в порах воду, слабо связанную с минеральным скелетом с пренебрежимо малыми структурными связями. К слабым грунтам основания относятся неуплотнен-ные суглинки, супеси, весьма мелкие пески, илы, слабые глины. В этих грунтах коэффициент пористости ε > 1 характерен для супесей и суглинков и ε > 1,5соответственно для глин. К слабым грунтам применима теория фильтрационной консолидации в постановке Терцаги-Герсеванова.
При расчете причальных стенок напряженно-деформированное состояние таких грунтов зависит от фильтрационного уплотнения (консолидации грунта), за счет выдавливания воды из пор грунта под нагрузкой. Это приводит к вер-тикальным осадкам территории за стенкой и горизонтальным перемещениям погруженной в основание части шпунта во времени. В слабых грунтах основа-ния расчет по второму предельному состоянию необходим.
Рис. 3.2. Расчет свайного ряда экранированного больверка
Рис. 3.3. Расчет лицевой стенки экранированного больверка
Малая несущая способность, большие деформации и сроки их стабилизации были в некоторых случаях причиной аварийных ситуаций при не учете этих обстоятельств.
При работе больверка на слабых грунтах основания происходят существенные вертикальные осадки и горизонтальное перемещение низа шпунта во времени. Малая несущая способность, большие деформации и сроки их стабилизации были в некоторых случаях причиной аварийных ситуаций при не учете этих обстоятельств. При работе больверка на слабых грунтах основания происходят существенные вертикальные осадки и горизонтальное перемещение низа шпунта.
Осадка основания во времени. Под действием вертикального давления засыпки и полезной нагрузки на территории происходит фильтрация поровой жидкости основания. Она бывает односторонняя при нижнем слое грунта из водоупора (рис. 4.1а) и двусторонняя при водонепроницаемом нижнем слое (4.1б).
Наличие водонепроницаемой шпунтовой стенки и значительная ширина и длина площади загружения позволяет использовать одномерную задачу уплотнения. Упрощенное выражение осадки основания во времени значитель-ной толщи слабых грунтов
St = 0,8рH [1- exp (-0,25π2Tv]/Е (4,1)
где р – давление на грунт основания; Н –толщина слабого слоя грунта, полагая , что напряжения в грунте от нагрузки р на глубине Н превышают 0.2рг (рг дав-ления от веса грунта); Tv = сυ t/Н2 – безразмерная величина фактора времени
(сυ – коэффициент консолидации, см2/мин). При Tv = 0 (начало фильтрации), St = 0, при Tv = 1,1 (конец фильтрации) значение в квадратных скобках(3,1) равно 1; Е – модуль деформации грунта.
Рис.4.1. К схеме уплотняющих давлений по высоте при односторонней (рис.1, а). и двусторонней (рис. 4.1, б). фильтрации поровой воды Осадка территории во времени (кривая 1) и горизонтальное смещение низа стенки от поворота относительно анкерной опоры (кривая 2) (рис4..1, в).
Время фильтрационной осадки основания можно определять по графику А.С. Марченко на рис. 4..2. путем пересечения вертикали отвечающей Н (для водоупора) или 0,5Н (для дренирующего слоя) с кривой для заданного коэффи-циента консолидаии сυ).
Рис. 4.2. График для определения времени консолидации слабого грунта
Для значений Tv = 0,25, 0,5, 0,75 определяют по выражению (4,1) три значения St для построения графика осадки во времени (рис. 4.1в).
Смещение низа стенки во времени. По мере отжатия поровой воды из грунтовой среды со стороны акватории от навала стенки происходит горизонтальное смещение ее низа.
Из выражения момента активных и реактивных боковых сил на стенку относительно анкерной опоры, находится Еp – равнодействующая реактивного давления грунта основания на стенку. Горизонтальное смещение низа стенки ∆упл определяется из известного значения Еp, которое определяется через коэффициент постели.
Еp = 0,5Кп ∆уплh , (4.2)
где Кп – коэффициент постели грунта основания на глубине h, определяемый выражением (1.7) при значении Кпл = 0,7.
Время горизонтального смещения низа стенки в процессе фильтрационной консолидации определим упрощенно через время осадки выражением
tг = tв (h/Н)2 (4.3)
где tв – время фильтрационной осадки основания; h – глубина погружения стенки; Н – толщина слоя слабого грунта.
Сроки возведения сооружения. Если время фильтрационной консоли-дации превышает период более 3лет, используют устройство песчаных дрен d др (песчаных свай) за счет уменьшения пути фильтрации поровой воды. Связь времени консолидации t80 (где 80% – степень радиальной консолидации) от эффективного диаметра дрены De (De = 1,13l, где l= 2,0 – 5м-длина между дренами) при n = De /d др = 7 от показателя радиальной консолидации сr = 0,1 сυ приведена на рис. 4.3, а.
Рис.4.3. График определения времени консолидации при радиальной фильтрации воды
Принимая De = 2,26 – 6,65м пересечением заданного