Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Основы проектирования гидротехнических сооружений, лесных бирж и рейдов приплава
Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А К,
7.6. Расчет нормальных краевых напряжений под подошвой сооружения
Деформации большинства портовых гидротехнических сооружений включают в себя деформации основания сооружения и деформации отдельных конструктивных элементов сооружения. Основание сооружения – это массив грунта, примыкающий к подошве сооружения и воспринимающий от него давление.
Для сооружений гравитационного типа определяющими являются деформации основания (осадка, крен, горизонтальное смещение), которые определяются в зависимости от возникающих в основании напряжений.
При расчете деформаций основания важно правильно выбрать его расчетную модель, увязав ее с геологическими условиями района строительства, конструкцией и характером работы сооружения.
Сооружения гравитационного типа относятся к жестким сооружениям, которые, подвергаясь осадкам или испытывая крен, сохраняют свою подошву плоской. Для таких сооружений достаточно верным является предположение о линейном распределении контактных напряжений под подошвой сооружения, а контактные напряжения определяются по формулам сопротивления материалов для внецентренного сжатия.
Краевые напряжения по контакту сооружения с основанием при соблюдении условий а ≥ (b/3) или е ≤ (b/6) определяются по формуле:
(7.32)
|
где |
максимальные и минимальные краевые напряжения в месте контакта с основанием сооружения, кПа; |
|
G – |
сумма вертикальных сил, действующих на подошву сооружения, кН; |
|
b – |
ширина основания сооружения, м; |
|
е – |
эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки (рис. 7.8), определяемый по формуле е = 0,5b – а; |
|
а = (Mh – M0)IG – |
расстояние от передней грани сооружения до точки приложения равнодействующей нагрузки, м; |
|
Mh – |
суммарный момент от удерживающих вертикальных сил относительно переднего ребра вращения, кН•м; |
|
Мо – |
суммарный момент от опрокидывающих (горизонтальных) сил относительно переднего ребра вращения, кН•м; |
|
R – |
расчетное сопротивление каменной постели, принимаемое в зависимости от марочной прочности камня с учетом его водонасыщенности. При отсутствии инженерно-геологических данных допускается принимать расчетное сопротивление каменной постели для основного сочетания силовых воздействий R = 400–600 кПа; для особого сочетания R = 500–850 кПа. |
Гидротехнические сооружения гравитационного типа по условиям допускаемой неравномерности осадок следует проектировать с таким расчетом, чтобы равнодействующая нагрузок не выходила из ядра сечения основания сооружения (трапецеидальная форма эпюры контактных напряжений), т. е. недопустимым является так называемое «раскрытие шва» сечения в основании сооружения. Указанное требование определяется условием а ≥ (b/3) или е ≤ (b/6).
Выход равнодействующей за пределы ядра сечения допускается для
сооружений на скальном основании до е < 0,25b и на основании из
твердых и плотных грунтов при расчете на особые сочетания нагрузок
и воздействий до e < 0,2b. При этом краевые напряжения по подошве
сооружения определяются
по формуле 2G/(3a)
Если сооружение расположено на каменной постели, отсыпанной выше дна водоема, сложенного из сжимаемых грунтов, то при определении деформации грунта основания в расчет вводятся нормальные краевые напряжения в плоскости подошвы каменной постели.
Рис. 7.8. Эпюры краевых напряжений по контакту основания
сооружения и каменной постели и по контакту каменной постели с грунтом
основания:
а при е ≤ b/6; б – при e > b/6
Краевые напряжения по контакту каменной постели с грунтом основания определяют из условия передачи нагрузок через постель под углом 45° по формуле
(7.33)
|
где |
максимальные и минимальные краевые напряжения в грунте основания в месте контакта с каменной постелью, кПа; |
|
|
то же, что в формуле (7.31); |
|
b’ – |
ширина площади контакта сооружения с основанием (при соблюдении условия е ≤(b/6) имеем b’ = b, при несоблюдении его b’ = 3a); |
|
hb – |
толщина каменной постели, м; |
|
ρsiv – |
плотность камня в воде, т/м3; |
|
R – |
расчетное сопротивление грунта основания, принимаемое по результатам инженерно-геологических изысканий; при отсутствии последних допускается определять R по следующим формулам при d ≤ 2 м |
(7.34)
при d > 2 м
(7.35)
|
где R0 – |
расчетное сопротивление грунта основания для фундамента, имеющего ширину b0 = 1 м и глубину заложения d0 = 2 м; значения Ro для различных грунтов основания; |
|
b и d – |
соответственно ширина и глубина заложения подошвы сооружения, м; |
|
k1 – |
коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных из крупнообломочных и песчаных грунтов, кроме пылеватых песков (k1 = 0,125); из пылеватых песков, супесей, суглинков и глин (k1 = 0,05); |
|
k2 – |
коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных из крупнообломочных и песчаных грунтов (k2 = 0,25), супесей и суглинков (k2 = 0,2) и глин (k2 = 0,15); |
|
y′II – |
расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы сооружения, кН/м3. |
Решая неравенство (4.12) относительно hb, получаем формулу для определения необходимой толщины каменной постели, при которой краевые напряжения по контакту каменной постели с грунтом основания не будут превышать расчетного сопротивления грунта основания,
(7.36)
Все обозначения в формуле для hb те же, что и в формуле (7.33).
При отрицательной величине подкоренного выражения в формуле (7.32) для hb толщину каменной постели следует принять по конструктивным требованиям.