СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. Часть 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рекомендуемое

РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

1. Расчет устойчивости сооружений при поступательном перемещении сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением (черт. 1) следует выполнять, принимая в условии (3) п. 3.1:

(1)

(2)

где – горизонтальные составляющие соответственно сдвигающих (со знаком „плюс") и удерживающих (со знаком „минус") сил, возникающих в пределах i–го вертикального элемента, на которые условно разделен сдвигаемый массив грунта;

– определяется по формуле

(3)

T_h – сумма горизонтальных составляющих длительных временных и одной из кратковременных нагрузок, приложенных непосредственно к сооружению;

R_g – сумма горизонтальных составляющих сил сопротивления сдвигу конструктивных элементов (свай, шпунта и пр.) при пересечении их поверхностью скольжения;

– то же, что в п. 3.7;

G_i – вес i–го элемента массива с учетом временных нагрузок на его поверхности;

n₁, n₂ – количество элементов массива грунта, для которых имеет соответственно положительное или отрицательное значение;

– угол между вертикалью и плоскостью основания элемента, отсчитываемый по часовой стрелке и принимаемый не более 173° –;

– ширина элемента;

– угол наклона сил взаимодействия между элементами, который допускается принимать постоянным в пределах характерных участков и, как правило, равным для элементов, расположенных:

а) в шпунтовых набережных:

перед шпунтом , но не более 20°, где – осредненное значение угла внутреннего трения в створе шпунта с низовой стороны;

между шпунтом и анкерной плитой – то же, но – в створе шпунта с верховой стороны;

за анкерной плитой – то же, но – в створе плиты;

б) в гравитационных набережных – аналогично указанному ранее перед и за сооружением и 0° – в пределах ширины сооружения.

Черт. 1. К расчету общей устойчивости по схеме глубинного сдвига при поступательном перемещении сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением

1 – шпунтовая подпорная стена; 2 – возможная поверхность сдвига; 3 – нагpyзка на поверхность грунта

2. Расчет устойчивости сооружений при вращательном перемещении сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением (черт. 2) следует выполнять, принимая в условии (3) :

(4)

(5)

где М_t – сумма моментов сил, вызывающих сдвиг сооружения относительно выбранного центра круглоцилиндрической поверхности;

М_r – сумма моментов сил, удерживающих сооружение от сдвига относительно выбранного центра круглоцилиндрической поверхности;

G_i – вес i–гo вертикального элемента, на которые условно разделен сдвигаемый массив грунта, с учетом вертикальных составляющих нагрузок на его поверхности:

– угол между вертикалью и радиусом r, проведенным к середине основания i–гo элемента ();

a_i – расстояние по горизонтали от центра круглоцилиндрической поверхности до середины i–го элемента (принимается со знаком „минус" для элементов, расположенных слева от вертикали, проходящей через центр кругло–цилиндрической поверхности);

– сумма моментов от горизонтальных составляющих длительных временных и одной из кратковременных нагрузок, приложенных непосредственно к сооружению и вызывающих его сдвиг относительно выбранного центра круглоцилиндрической поверхности ();

T_h – равнодействующая горизонтальных составляющих длительных временных и одной из кратковременных нагрузок, приложенных непосредственно к сооружению;

a_t – плечо равнодействующей T_h относительно центра круглоцилиндрической поверхности;

l_i – длина дуги в основании i–го элемента;

R_g – сумма сил сопротивления конструктивных элементов (анкера, сваи, шпунта и т. п.) сдвигу, перпендикулярная радиусу r;

n – количество элементов.

При определении F и R следует принимать коэффициенты надежности по нагрузке, грунту и материалу равными единице.

Черт. 2. К расчету общей устойчивости по схеме глубинного сдвига при вращательном перемещении сдвигаемого массива грунта вместе с сооружением

1,2,3 – то же, что на черт. 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ МЕТОДОМ ВНЕЦЕНТРЕННОГО СЖАТИЯ

По методу внецентренного сжатия нормальные и касательные контактные напряжения при неплоской подошве сооружения определяются по формулам:

(1)

(2)

где N – равнодействующая сил, приложенных к сооружению;

M=Ne – момент этой силы относительно центра тяжести подошвы (см. чертеж) ;

A,I₀ – площадь подошвы и ее центральный момент инерции;

r – радиус–вектор рассматриваемой точки К подошвы относительно центра 0;

– угол между направлением равнодействующей N и нормалью к подошве в точке К;

– угол между нормалями к подошве в точке К и к радиусу–вектору этой точки.

При плоской подошве сооружения контактные напряжения определяются по формулам:

; (3)

(4)

где x – расстояние от рассматриваемой точки до центра тяжести подошвы;

I_y – момент инерции площади подошвы.

Схема к определению нормальных и касательных контактных напряжений при ломаной подошве сооружения

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ СООРУЖЕНИЙ НА ОДНОРОДНЫХ ПЕСЧАНЫХ ОСНОВАНИЯХ МЕТОДОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЭПЮР

Нормальные контактные напряжения методом экспериментальных эпюр определяются:

а) в случае, когда равнодействующая всех внешних сил Р проходит через центр подошвы сооружения, – по формуле

(1)

где – нормальное контактное напряжение в точке, находящейся на расстоянии х от центра подошвы сооружения;

– относительное нормальное контактное напряжение в соответствующей точке, определяемое по табл. 1 в зависимости от (ниже уровня воды удельный вес грунта следует принимать с учетом взвешивающего действия воды);

– среднее нормальное контактное напряжение по подошве сооружения ();

б) в случае внецентренного приложения к основанию равнодействующей внешних сил и отсутствия растягивающих напряжений по контакту подошвы фундамента с основанием при – по формуле

(2)

где , x – то же, что в формуле (1);

e_p – эксцентриситет приложения нагрузки, нормальной к плоскости подошвы сооружения;

m_k – коэффициент, определяемый по табл. 2.

Примечание. При подстановке в формулу (2) e_p и х следует учитывать их знак относительно начала координат, принимаемого в центре подошвы сооружения.

Таблица 1

Значения

Таблица 2

Значения коэффициента m_k

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

1. Осадка основания определяется методом послойного суммирования в соответствии с п. 7.7. Дополнительные вертикальные напряжения в середине i–го слоя грунта принимаются равными полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя.

2. Значение дополнительного вертикального напряжения на глубине z_i основания от нагрузок р и пригрузок q определяется по формуле

где р – среднее фактическое вертикальное давление на грунт по подошве фундамента;

– коэффициент, учитывающий изменение по глубине дополнительного давления в грунте и принимаемый по таблице для прямоугольной формы подошвы в зависимости от относительной глубины и отношения сторон , для круглой – от отношения

– коэффициент, определяемый для прямоугольной пригрузки по чертежу а, а для треугольной – по чертежу б.

Допускается пригрузку аппроксимировать прямоугольной, треугольной или трапецеидальной эпюрой в зависимости от формы засыпаемого котлована. В последнем случае осадки складываются из определенных для прямоугольной и треугольной нагрузок.

Значения коэффициента

Графики для определения коэффициента

a – для прямоугольной пригрузки; б – для треугольной пригрузки

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ ПРИ СРЕДНЕМ ДАВЛЕНИИ ПОД ПОДОШВОЙ СООРУЖЕНИЯ, ПРЕВЫШАЮЩЕМ РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА

Осадка основания при среднем давлении под подошвой сооружения р, превышающем расчетное сопротивление грунта основания, определяется по формуле

где К_p – коэффициент увеличения осадки при учете областей пластических деформаций, определяемый для однородного в пределах сжимаемой толщи грунта Н_с при ширине сооружения м и по чертежу, в других случаях – по результатам специальных исследований;

s – осадка, определяемая по указаниям п. 7.7 и обязательного приложения 11.

График для определения коэффициента K_p

* Примечание. Цифры на кривых: j=30°, 20°, 15°, 10°, 5°заменить соответственно на цифры j=0°, 5°, 10°, 15°, 20°.

Согласно БСТ № 1 1989.

ПРИЛОЖЕНИЕ 13

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ПЕРВИЧНОЙ КОНСОЛИДАЦИИ ГРУНТА

Степень первичной консолидации грунта U₁ в расчетный момент времени от начала роста нагрузки определяется по чертежу,

где – коэффициент степени консолидации

();

время роста нагрузки;

h₀ – расчетная толщина слоя, определяемая по п. 3.5;

– коэффициент консолидации грунта в вертикальном направлении.

В случае мгновенного приложения нагрузки степень первичной консолидации определяется по чертежу для = 0,01 и

График зависимости степени консолидации U₁ от – для различных значений

ПРИЛОЖЕНИЕ 14

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ГРАВИТАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОДОШВОЙ НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ

1. Смещение сооружения определяется по формуле

(1)

где Q – суммарная горизонтальная нагрузка на 1 м длины сооружения

(черт. 1);

n – число слоев грунта в пределах смещаемой толщи H_dis;

Ф– коэффициент, определяемый по черт. 2 в зависимости от отношения глубины залегания подошвы i–го слоя грунта к полуширине сооружения b/2;

– модуль деформации смещаемого слоя грунта.

Черт. 1. Cxемы к определению горизонтальных смещений сооружений

а – при однородном основании; б – при горизонтально–слоистом основании; Q – горизонтальная сила; – модули деформации смещаемых слоев; H_dis – расчетная толщина смещаемого слоя

Черт. 2. График для определения коэффициента Ф

2. В суммарную горизонтальную нагрузку Q следует включать все силы, действующие на сооружение в направлении сдвига, за вычетом сил отпора, принимаемых равными давлению грунта в состоянии покоя.

3. Модуль деформации грунта в смещаемом слое принимается равным 1,2 – для глинистых грунтов и 1,5 – для песчаных грунтов, где – то же, что в обязательном приложении 3.

4. Расчетная глубина смещаемой толщи H_dis принимается равной:

(2)

где – глубина сжимаемой толщи, определяемая в соответствии с п. 7.9.

ПРИЛОЖЕНИЕ 15

Рекомендуемое

РАСЧЕТ СУММАРНОЙ ОСАДКИ ПЛОТИН ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

При расчете суммарной осадки s плотины из грунтовых материалов тело плотины делится на п элементарных слоев. Значения осадки s на момент времени t на рассматриваемой вертикали определяется по формуле

s_{= (1)}

где i – номер элементарного слоя, считая снизу вверх;

n– число слоев;

– толщина i–го слоя;

H – высота плотины;

– начальный коэффициент пористости i–го слоя;

– коэффициент пористости i–го слоя в момент времени t, определяемый по компрессионной кривой в зависимости от

– эффективное вертикальное напряжение в скелете грунта в середине i–го слоя в момент времени t;

– полное вертикальное напряжение в середине i–го слоя в момент времени t, принимаемое равным весу вышеуложенного грунта ;

– поровое давление в той же точке в момент времени t, определяемое методами теории консолидации;

– удельный вес грунта тела плотины с учетом водонасыщения;

h – расстояние по вертикали от рассматриваемой точки до внешнего контура тела плотины или поверхности воды в водохранилище.

ПРИЛОЖЕНИЕ 16

Справочное

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Коэффициенты надежности

– коэффициент условий работы;

– коэффициент надежности по грунту;

– коэффициент надежности по степени ответственности сооружения;

– коэффициент сочетания нагрузок;

– коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного давления грунта с низовой стороны сооружения от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости.

Характеристики грунтов

X_n – нормативное значение характеристики;

Х – расчетное значение;

– доверительная вероятность расчетных значений;

– плотность;

– плотность в сухом состоянии;

– плотность частиц;

I_L – показатель текучести;

g – удельный вес;

е – коэффициент пористости;

a – коэффициент уплотнения;

с – удельное сцепление;

– угол внутреннего трения;

Е – модуль деформации;

v – коэффициент поперечной деформации (Пуассона) ;

k – коэффициент фильтрации;

– коэффициент консолидации;

– коэффициент степени консолидации;

U₁ – степень первичной консолидации;

U₂ – степень вторичной консолидации;

–коэффициенты упругой и гравитационной водоотдачи;

– параметры ползучести;

q – коэффициент водопоглощения;

– градиенты напора соответственно критический и действующий;

– критическая и действующая скорости фильтрации;

– показатель гибкости фундамента;

– предел прочности на одноосное сжатие отдельности (массива) скальных грунтов;

– предел прочности на одноосное растяжение отдельности (массива) скальных грунтов;

– предел прочности на смятие массива скального грунта;

– скорости распространения продольных и поперечных волн в скальном массиве.

Нагрузки, напряжения, сопротивления

F – обобщенная расчетная сдвигающая сила;

R – обобщенная расчетная сила предельного сопротивления грунта;

– расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге;

– расчетные силы сопротивления свай, анкеров;

– расчетная сила предельного сопротивления на участке сдвига с выпором;

– расчетное значение горизонтальных составляющих пассивного давления грунта с низовой стороны сооружения;

– расчетное значение горизонтальных составляющих активного давления грунта с верховой стороны сооружения;

Ф – суммарная фильтрационная сила;

q – равномерно распределенная вертикальная пригрузка;

– нормальное напряжение;

– касательное напряжение;

u – избыточное давление в поровой воде;

– вертикальное нормальное напряжение;

– то же, от собственного веса грунта;

– то же, дополнительное от внешней нагрузки;

– число моделирования.

Деформации оснований и сооружений

S –совместная деформация основания и сооружения;

S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения;

S_t – нестабилизированная совместная деформация основания и сооружения;

s, и, i – соответственно осадка, горизонтальное перемещение и крен сооружения.

Геометрические характеристики

l – длина сооружения;

b – ширина сооружения;

h – высота сооружения;

А – площадь подошвы сооружения;

е – эксцентриситет;

r – радиус;

h – толщина слоя грунта;

– высота консолидируемого слоя;

Н_c – глубина сжимаемой толщи;

– толщина смещаемого слоя;

– угол падения трещины;

– угол простирания трещины;

l_j – длина трещины;

b_j – ширина раскрытия трещины.