Метода порт

Железобетонные оголовки возводят в тех случаях, когда необходимо нарастить шпунт или защитить его от коррозии в зоне переменного уровня воды и выше. Если такой необходимости нет, шпунт доводят до верха причала, оформляя оголовок стенки в бетоне или в металле. Оголовок шпунтовой стенки увеличивает сопротивление возможному взаимному сдвигу шпунтин.

Анкерные устройства тонких стенок состоят из двух основных элементов - анкерных тяг и опор. Анкерные тяги могут выполняться из различных материалов. Наиболее широко применяются стальные анкеры, как более простые по устройству и надежные в работе.

Металлические тяги, как правило, выполняют из круглой стали диаметром до 100 мм.

В набережных из стального и плоского железобетонного шпунта стальные анкеры крепят к анкерным поясам из швеллеров, в стенках из свай таврового сечения - обычно непосредственно к сваям.

Вдоль линии кордона анкерные тяги устанавливают через 1,5...2 м, принимая их шаг кратным ширине свай. Крепят анкеры к стенкам по возможности на более низких отметках, но с таким расчетом, чтобы не требовалось выполнять водолазные работы, а изгибающий момент на отметке установки анкера не превышал момента в пролете.

Короткие анкерные тяги натягивают с помощью концевых гаек, длинные - с помощью специальных натяжных муфт - талрепов. Для уменьшения растягивающих напряжений от изгиба тяг узлы их крепления к шпунтовой стенке и анкерной опоре обычно выполняют шарнирными. При этом длинные тяги для уменьшения прогиба при осадке грунта засыпки, монтируют на уплотненном грунте с обратным прогибом 20...30 см.

Анкерные опоры набережных типа больверк можно подразделить на три основных типа: сплошные стены из шпунтовых свай, плиты отдельные вертикальные и козловые сваи.

Сплошные анкерные стенки, особенно при устройстве их из свай повышенной жесткости, оказывают значительное сопротивление горизонтальным нагрузкам, поэтому их применяют при строительстве глубоководных причальных сооружений.

Анкерные опоры в виде козел состоят из двух групп свай, забитых наклонно и соединенных поверху балкой. В этих опорах сваи работают только на сжатие и растяжение. Опоры этого типа воспринимают большие анкерные усилия. По характеру передачи на грунт воспринимаемой ими нагрузки их можно устанавливать вблизи лицевой стенки. Козловые опоры по конструкции более сложны, чем опоры из вертикальных свай, поэтому применяют их обычно лишь в условиях стесненной прикордонной территории. Козловые опоры устраивают из металлических или железобетонных свай, которые забивают с уклонами 3:1...1:1.

Анкерные плиты изготовляют главным образом из железобетона и металла (обычно из обрезков шпунта). Анкерные плиты из шпунта выполняют или в виде сплошных стен, или отдельных плит шириной 1,5...3 м, устанав-

21

ливаемых либо вплотную, либо с промежутками. Наибольшее распространение получили железобетонные ребристые плиты, изготовляемые на заводе или полигоне. Ширину таких плит назначают из условия закрепления к ним одного или двух анкеров с учетом шага последних.

Двухрядные взаимно заанкеренные конструкции.

Раздел относится к проектированию подпорных стен и набережных, состоящих из двух параллельных рядов тонкостенных элементов, например, шпунта, соединенных между собой тягами и/или верхним строением (рис. 8,

9).

Рис.8. Причальная набережная из железобетонных элементов:

1 – железобетонный элемент L=7,0 м, 2 – то же, L=6,0 м, 3 – анкерные тяги из полосовой стали 150х20 мм, 4 – распорка, 5

– отбойное устройство.

Рис.9. Набережная из стального шпунта:

1 – стальной шпунт, 2 – анкерная тяга, 3 – распорка

При строительстве двухрядной стены на скальном основании следует предусматривать не менее, чем двухрядную анкеровку, на нескальных грунтах возможна и однорядная.

В составе двухрядных стен целесообразно устраивать поперечные стенки из шпунта или усиленные секции, которые требуются для ограничения повреждений в случае аварии или ремонта (рис. 10).

Рис.10. Пример усиления стены блоком из взаимозаанкеренного шпунта:

1 – блок усиления, 2 – распределительный пояс, 3 – анкерные тяги, 4 – поперечная шпунтовая стенка, 5 – продольная шпунтовая стенка

Заглубление t шпунта при нескальных грунтах основания и отсутствии каменной постели должно быть, как правило, не менее 1,5 м. На скальном

22

грунте и при наличии каменной постели заглубление может практически отсутствовать, если обратный фильтр исключает вынос грунта из пазухи сооружения. Исходя из обеспечения местной прочности грунта, заглубление t лицевого элемента или tf каменной постели должно быть не меньше tmin, определенного по приближенной формуле:

где H - высота подпорной стены или набережной, λphφ и λahφ - соответственно коэффициенты пассивного и активного давления грунта у подошвы лицевого элемента или каменной постели, γd - удельный вес грунта ниже уровня воды, φI и cI - расчетное значение угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта у подошвы лицевого элемента или каменной постели.

Обычно заглубление лицевого и тылового шпунта принимают одинаковыми. Однако это не является обязательным.

Конструкции уголкового профиля с внешней и внутренней анкеров-

кой.

Раздел относится к проектированию подпорных стен и набережных высотой до 15 м с железобетонными фундаментными плитами и лицевыми элементами в виде тонких железобетонных плит или из стального шпунта, заанкеренных тягами за фундаментные плиты или анкерные устройства (рис.

11).

В основании сооружения, как правило, следует устраивать каменную или щебеночную постель толщиной не менее 1,0 м. В случае, когда это требуется по расчету устойчивости или деформаций, допускается увеличение толщины постели до 2м и более под передней или задней частью фундаментной плиты.

Анкерные тяги рекомендуется выполнять из стали круглого или прямоугольного сечения. Целесообразно применять прямоугольное сечение тяг с отношением ширины (толщины) к высоте от 1/5 до 1/10. При этом толщина тяги должна быть не менее 20 мм.

Узлы крепления тяг, как правило, следует выполнять шарнирными. Причем крепление плоской тяги к лицевому элементу рекомендуется выполнять с помощью шарнира с пальцем, а к фундаментному элементу – с помощью сварки с закладной деталью. Конструкция сварного узла должна обеспечивать поворот тяги в узле соединения за счет малой жесткости закладной детали в вертикальной плоскости (пластический шарнир).

Лицевой элемент рассчитывают на действие следующих усилий: а) изгибающего момента Мпр. в пролетной части (между опорами), растягивающего лицевую грань, и продольной сжимающей силы N; б) изгибающего момента на консоли, растягивающего тыловую грань (Мк < 0); в) поперечных сил Q на уровне крепления анкерной тяги и нижней опорной реакции RB.

Фундаментную плиту рассчитывают на действие: а) изгибающего момента, растягивающего нижнюю грань (М> 0), и продольной растягивающей силы N; б) изгибающего момента, растягивающего верхнюю грань (М< 0, Мк) и растягивающей силы N; в) поперечной силы Q в месте крепления анкерной тяги; г) изгибающего момента Му и поперечной силы Qy в упорном зубе; д) изгибающего момента в полках плит таврового или ребристого сече-

ния Мп.

Усилия в поперечных сечениях фундаментной плиты, а также реактивные давления р определяются как для балки, полностью или частично опирающейся на упругое основание. Допускается определять напряжения в основании фундаментной плиты по теории их линейного распределения под подошвой.

Конструкции ячеистые из шпунта, из оболочек большого диаметра и из железобетонных панелей.

Настоящий раздел относится к проектированию ячеистых подпорных стен и набережных из плоского стального шпунта, из стальных и железобетонных цилиндрических оболочек, а также из железобетонных панелей, соединенных между собой по вертикали с помощью закладных деталей (рис. 12, 13). Преимущество таких конструкций состоит в относительной простоте и высокой механизации строительных работ, возможности обеспечения их устойчивости без сложно осуществляемых и дорогостоящих анкеровок, возможностью строительства в стесненных условиях и пр.

24

В качестве верхнего строения может служить железобетонная шапочная балка, а также надстройка из монолитного или сборного железобетона, например, в виде консольной уголковой стены.

Конструкции из стального шпунта выполняют с цилиндрическими или с сегментными ячейками (рис. 12). Цилиндрические ячейки, интервалы между которыми перекрываются дугообразными в плане шпунтовыми стенками, имеют то преимущество, что каждая ячейка устанавливается независимо от других, а соединяющие шпунтовые стены между ними могут быть сооружены позднее.

Рис. 12. Ячеистые подпорные стены и набережные из стального шпунта:

а – из цилиндрических ячеек, б – из сегментных ячеек

При этом расстояние между цилиндрическими ячейками желательно делать минимально возможным, а радиус шпунтовых стен – не больше радиуса ячейки. Сегментные ячейки с поперечными шпунтовыми перегородками рекомендуется применять в случаях, когда из-за большого диаметра ячейки замки или полки шпунтин не могут воспринимать расчетные усилия (с увеличением диаметра ячейки усилия в замках резко возрастают). Расход шпунта на сооружения из сегментных ячеек больше, чем на сооружения из цилиндрических ячеек.

Строительство ячеистых конструкций возможно практически на любых грунтах (от скальных до слабых глинистых). Оно может осуществляться без предварительной подготовки основания, с заменой слабого грунта внутри ячеек и с его консолидацией.

Соединение шпунтовых стен с ячейками из шпунта рекомендуется осуществлять с помощью сварных фасонных шпунтин или шпунтин специального проката.

Заглубление t оболочек и панелей на нескальных грунтах при отсутствии каменной постели должно быть не менее требуемого для обеспечения общей устойчивости сооружения и, как правило, не менее 0,15H (H высота сооружения) – для исключения потери местной устойчивости грунта и суффозии; на скальном грунте и при наличии каменной постели величина заглубления не регламентируется, но в любом случае должен быть исключен вынос грунта из ячеек и пазухи сооружения.

25

Рис. 13. Набережные из железобетонных кольцевых и полигональных

оболочек: а – из цилиндрических оболочек, б – полигональные из тонких железобетонных панелей

Рис. 14. Набережная из металлических оболочек

При ширине панелей 2-3 м количество панелей в железобетонной ячейке, включая общие для соседних ячеек, рекомендуется принимать в пределах от 8 до 12. Толщину внешних железобетонных панелей сборных полигональных ячеек следует принимать не менее 20 см. Панели рекомендуется соединять между собой замками из спецпроката.

Толщину стенок оболочек большого диаметра при D≤10м следует принимать не менее 20 см, а при D>10м - не менее 25см.

26

При проектировании набережных из оболочек большого диаметра наиболее эффективны оболочки из стального листа, хорошо работающие на растяжение от внутреннего давления грунта. Толщина листа определяется расчетом, но не должна быть менее 10мм. Как правило, стальные оболочки устанавливаются без каменной постели с соответствующим заглублением в грунты основания.

В ячейках и оболочках, устанавливаемых на глинистые грунты, рекомендуется устраивать дренажные отверстия для выпуска воды из внутреннего объема.

Обратный фильтр для исключения выноса грунта засыпки через каменную постель допускается делать однослойным, толщиной не менее 0,5 м из щебня средней крупности.

Тумбовые массивы на причальных набережных рекомендуется устраивать во впадинах между лицевыми панелями или оболочками, а при высоких надстройках – в пределах надстройки.

Расчет общей устойчивости следует производить, как правило, для условий плоской задачи, но на ширину участка вдоль фронта набережной, равного в осях расстоянию между соседними ячейками. При этом условную ширину подошвы сооружения В допускается принимать равной диаметру оболочек или расстоянию между лицевой и тыловой поверхностями ячеек.

Оболочки большого диаметра рассчитывают на действие:

а) растягивающей силы N в кольце, а также сжимающей силы N, момента M, вызванных несимметричностью загружения оболочки; расчеты, как правило, выполняются только для сечений с максимальным по абсолютной величине суммарным давлением грунта и воды ph, а для набережных также для сечений, в которых приложены нагрузки от навала судна и льда;

б) касательных напряжений τ в вертикальных сечениях вблизи продольной оси сооружения (в курсовом проекте расчет допускается не производить).

Полигональные ячейки из плоских железобетонных панелей рассчитывают на действие:

а) растягивающей силы N в кольце с условным диаметром D, а также сжимающей силы N и момента M, вызванных отличием полигональной ячейки от круглого цилиндра и несимметричностью загружения; расчеты, как правило, выполняются только для сечений с максимальным по абсолютной величине суммарным давлением грунта и воды ph, а для набережных также для сечений, в которых приложены нагрузки от навала судна и льда; на эти усилия рассчитывают панели и узлы их соединения между собой;

б) поперечных сил Q;

в) касательных напряжений τ в вертикальных сечениях вблизи продольной оси сооружения. В курсовом проекте расчет допускается не производить.

Поперечные силы в панелях у стыков в горизонтальном направлении допускается определять по формуле: Q=0,5 ph b.

27

Касательные напряжения в вертикальном направлении вблизи про-

дольной оси сооружения допускается определять по формуле:

τ=ψ· H3 / (L· t),

где ψ - параметр, принимаемый равным 1.25 кПа/м при песчаном заполнении ячеек; L – высота оболочки или панели; t – толщина оболочки или панели (для панели, общей для соседних ячеек, t - половина фактической толщины панели).

Необходимо учитывать в расчетах фильтрационное давление воды внутри оболочек и ячеек. В случае их установки непосредственно на глинистое основание при отсутствии специальных дренажных устройств следует принимать уровень воды в ячейках (оболочках) не ниже их верха.

Конструкции из массивовой кладки.

Такие конструкции просты в изготовлении и монтаже, но материалоёмки. Они целесообразны, как правило, при относительно небольшой высоте сооружения и плотных грунтах основания. Массивовая кладка может служить основанием для тонкостенной уголковой конструкции. Частным случаем стены из массивовой кладки является гравитационная конструкция из пустотелых массивов (рис.15).

Рис.15. Набережные из массивовой кладки:

а – набережная из бетонных массивов рационального профиля; б – набережная из пустотелых

массивов

Размер и масса отдельных массивов ограничиваются только возможностями их изготовления, транспортировки и установки. Форма массивов должна обеспечивать их плотное соединение в поперечном направлении.

Следует избегать сквозных вертикальных швов между рядами массивов. Величина перекрытия швов при кладке горизонтальными курсами, как правило, должна быть не менее 0,9 м в поперечном разрезе и 0,6 м – в продольном.

28

Как правило, первый ряд массивов укладывается на выравнивающую постель из камня или щебня. Для повышения устойчивости допускается первый ряд массивов устраивать с выступом за лицевую плоскость сооружения. Тыловой поверхности сооружения рекомендуется придавать ступенчатую форму. Ширину ступени не рекомендуется делать больше 0,6 от ее высоты.

Неровности кладки из обыкновенных массивов компенсируются верхним строением - шапочной балкой из монолитного железобетона, которая бетонируется после завершения осадок кладки.

Проверка прочности грунта основания производится из условия, что среднее давление под подошвой p сооружения и под каменной постелью не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, а максимальное pmax - 1,2R. Минимальное давление pmin под подошвой сооружения, в основании каждого яруса и под каменной постелью, как правило, не должно быть меньше 0 для тыловой грани подошвы сооружения при основном сочетании нагрузок и на расстоянии ¼ ширины фундаментного блока от его тыловой грани – при особом сочетании нагрузок.

Набережные с использованием массивов-гигантов.

Настоящий раздел относится к проектированию набережных из плавучих железобетонных пустотелых блоков с днищем – массивов-гигантов – с надстройкой. Такие конструкции набережных целесообразны при большой протяженности одного или нескольких близко расположенных сооружений большой высоты, наличии строительной базы со стапелями для изготовления и средствами для спуска массивов-гигантов в воду (слипы, склизы, сухие и плавучие доки и пр.). Массивы-гиганты могут служить основанием для надстроек (подпорных стен) разных типов (рис. 16). Обычно надстройка выполняется из монолитного или сборного бетона или железобетона в виде любой тонкостенной или гравитационной конструкции (уголковой, контрфорсной и пр.). Преимуществом рассматриваемых конструкций является быстрота возведения, в том числе, на значительном удалении от строительной базы. Недостатком – относительно высокая стоимость и необходимость отсыпки и тщательного равнения под водой каменной постели.

Массивы-гиганты, как правило, устанавливаются на выравнивающую постель из камня или щебня.

Размеры массива-гиганта определяются расчетами устойчивости и прочности, особенностями технологии изготовления и спуска на воду, дальности буксировки, способа установки и пр. Высота h массива-гиганта должна превышать глубину воды в строительный период не менее, чем на 0,5 м. При этом следует учитывать, что высота надводного борта при транспортировке, как правило, должна быть не менее 1,0 м. Ширина массива-гиганта по подошве В обычно составляет 0,7 – 0,9 от высоты набережной H. Длину массива-гиганта назначают в пределах от 1,5 до 2В, но иногда и значительно больше. При разнородных грунтах основания, когда возможны неравномерные осадки, длину массива-гиганта принимают минимальной.

29

Рис. 16. Набережная из массивов-гигантов с надстройкой:

1 – массив-гигант, 2 – надстройка из железобетонных элементов, 3 – анкерная тяга, 4 – шапочная балка

В массивах-гигантах на уровне днища рекомендуется устраивать консольные выступы: у передней стены – не менее 20 см, у задней - до 0,2 В.

Массивы-гиганты изготавливаются из плоских железобетонных элементов, толщина которых должна быть не менее: лицевая стенка – 20 см, средняя и задняя стенки – 10 см, остальные элементы – 15 см. Размеры отсеков массива-гиганта определяются конструктивными особенностями массива и надстройки. Ширина отсеков вдоль массива обычно составляет 1,5 – 4,5 м, в поперечном направлении - не более 4,5 м. При больших ледовых нагрузках в пределах высоты массива ширина отсека, примыкающего к лицевой стенке, может быть уменьшена до 1 м. Этот отсек после установки мас- сива-гиганта заполняется бетоном.

Расчет массива-гиганта производится на местную и общую прочность. На местную прочность рассчитываются стенки, диафрагмы, консоли, днище, контрфорсы и узлы омоноличивания сборных элементов.

Массив-гигант должен обладать необходимой плавучестью и остойчивостью при буксировке, а при буксировке на большие расстояния и непотопляемостью. Массивы-гиганты должны обладать остойчивостью и при затоплении, и при установке на постель, причем на каждом этапе заполнения отсеков балластом. Плавучесть, непотопляемость и остойчивость массивовгигантов могут быть увеличены, а осадка и крен уменьшены с помощью дополнительных инвентарных понтонов.

30