4.3. Подбор шпунта и определение диаметра анкерных тяг

Расчетные значения изгибающих моментов, по которым следует подбирать шпунт, получают по формуле

(10)

где k₂ – поправочный коэффициент, учитывающий приближенность теоретического расчета и экспериментальных данных.

k₂ = 0,77 – 0,37t/H, (11)

где t– высота наданкерной консоли, м;

H– свободная высота причальной стенки, м;

Тип и размер шпунта подбирают по сортаменту или по данным Приложения 2 согласно моменту сопротивления одного погонного метра стенки, вычисляемого по правилам сопротивления материалов при изгибе (допускаемые напряжения для стальных шпунтин можно принять равными 250 МПа).

Расчетные значения усилий в анкерных тягах определяют по формуле:

R_a(q₀) =R_ak₃s, (12)

где k₃ – коэффициент, учитывающий податливость анкерных закреплений, неравномерность натяжения анкерных тяг, способ возведения стенки и т.п.

k₃ = 1,2 + 0,25t/H, (13)

где tиH– тоже, что и в формуле (11);

s– шаг анкерных тяг (обычно назначают от 1 до 3 м в зависимости от ширины шпунтин – через 2,3,4,5…шпунтин), м.

Диаметр анкерной тяги, работающей на растяжение, определяют по известным правилам сопротивления материалов (допускаемые напряжения для стальных анкеров можно принять равными σ _доп. = 210 Мпа), из зависимости

(14)

где d– диаметр анкерной тяги, м.

R_а (q₀) – то же, что и в формуле (12), МПа.

4.4. Проверка общей устойчивости больверка

Проверку общей устойчивости больверка рекомендуется выполнить по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Этот метод базируется на известном из опытов факте, что обрушение подпорных сооружений при потере общей устойчивости происходит по поверхности, достаточно близкой к цилиндрической поверхности. При скольжении по цилиндрической поверхности грунт, окружающий стенку, скользит вместе со стенкой как одно целое без каких-либо относительных сдвигов внутри перемещающейся массы.

Расчетные зависимости выводят из анализа сил, действующих на некоторый i-тый, выделенный двумя вертикальными плоскостями, элемент сдвигаемого грунтового массива шириной «b» (рис. 3) на 1 погонный метр стенки.

Вес этого элемента «q_i» вместе с действующей на него вертикальной нагрузкой «q₀», передается в точке «А» на устойчивую часть основания и может быть разложен на нормальную «n_i» и касательную «τ_i» составляющие к поверхности скольжения, которые будут равны

τ_i = q_isin(α_i), (15)

n_i = q_icos(α_i), (16)

где α_i = arcsin(r_i/R), (17)

R– радиус поверхности скольжения, м;

r_i – расстояние от вертикали, опущенной из центра кривой скольжения, до линии действия силы тяжестиi-той полоски, м (в расчетах принимают со знаком плюс для полосок, расположенных справа от центра вращения, и со знаком минус – слева от него).

Сила трения по поверхности скольжения «Т_i» направлена в сторону, противоположную сдвигающей силе «r_i» и равна:

Т_i = n_i  f_i = q_i  cos(α_i)  tg (_i), (18)

где f_i =tg(_i) – коэффициент трения грунта;

_i – угол внутреннего трения грунта, град.

Моменты сил «τ_i» и «Т_i» относительно центра вращения «О» будут, соответственно, равны

m_{сдв i} = R  τ_i = R  q_i  sin(α_i), (19)

m_{тр. i} = R  T_i = R  q_i  cos(α_i)  tg (_i), (20)

Если грунт основания обладает связностью, то кроме момента сил трения сопротивление сдвигу оказывают и силы сцепления. Момент сил сцепления относительно центра вращения будет равен

m_сц =R cL, (21)

где L– длина дуги, на которой действует сцепление, м;

с – сцепление грунта, кПа.

Коэффициент запаса общей устойчивости больверка «К» равен отношению суммы моментов сил сопротивления сдвигу (удерживающие силы) к сумме моментов сил сдвигающих:

(22)

Для обеспечения устойчивости необходимо соблюдение условия

К1, (23)

В исходных положениях при выводе зависимости (22) содержатся допущения, искажающие действительный запас устойчивости. Такими допущениями являются: предположение о форме поверхности скольжения, деление единой сыпучей массы на независимые полоски и др. В результате это дает запас устойчивости и позволяет считать ее вполне обеспеченной уже при К=1.

В приведенных допущениях положение центра поверхности скольжения было принято произвольным. При выполнении расчетов точку «О» (рис. 3) следует выбирать так, чтобы числовое значение «К» было наименьшим. Точных зависимостей для определения невыгодного положения центра кривой скольжения нет. На практике задаются разными положениями этой точки и при разных радиусах определяют «К». Расчеты по поиску минимального коэффициента запаса общей устойчивости больверка «К» получаются достаточно громоздкими.