2. Определение ширины прикордонной полосы l

Расчет начинаем с определения полосы, в пределах которой нагрузка, приложенная на кордоне, передается на шпунтовую стенку.

Ширина прикордонной полосы определено по формуле:

Вычисленное значение округляем до целого числа в большую сторону: L≈18 м.

Рисунок 1

Рисунок 2

На рисунке 2 представлена схема причала со всеми нагрузками и указанием естественных данных грунтов. Расстояние от границы кордона до оси ж/д состава принято 4,35 м. Ширина полосы для ж/д состава – 5,7 м. Расположение нагрузок принято в долях от . Портальный кран на причале отсутствует.

х₁ = 18·0,5 = 9 м

х₂ = 18·0,6 = 10,8 м

3. Определение полосовой нагрузки

Допускаемая нагрузка на прикордонную полосу определяется исходя из условия равенства приращения напряжения в лимитирующих элементах конструкции (шпунтовая стенка, анкер) от приращения проектной нагрузки на причал:

, где

; - приращения максимального изгибающего момента в стенке и анкере от нагрузки;

;- то же от проектной нагрузки

Приращения определяются по формуле:

Здесь ,- максимальный изгибающий момент в стенке и анкерная реакция при наличии на причале проектной нагрузки;

,- то же при отсутствии на причале нагрузки.

Величины ,определяются графо-аналитическим способом Блюма-Ломейера.

Задавшись глубиной погружения стенки t = 6,5 м (приближенно принимаем глубину погружения равной ) строим эпюры бокового давления грунта – активного и пассивного при наличии на причале проектной нагрузки и при отсутствии ее.

Статический расчет стенки ведется с целью определения глубины забивки свай, момента и анкерной реакции.

Экспликация:

а – интенсивность активного давления грунта, кПа (кН/м²);

р - интенсивность пассивного давления грунта, кПа (кН/м²);

γ- объемный вес i-го слоя грунта, кН/м³,

- мощность i-го слоя грунта, м,

- коэффициент активного давления (распора)

- коэффициент пассивного давления (отпора)

= 1,44 - коэффициент, учитывающий трение грунта о стенку при отпоре впереди стенки, принимаемый в зависимости от угла внутреннего трения грунта φ;

- распределенная нагрузка от активного давления и полезной нагрузки;

- распределенная нагрузка от пассивного давления.

Значения коэффициентов бокового давления грунта для каждого слоя:

;

;

;

3.1 Построение эпюр активного и пассивного давления грунта

с учетом проектной нагрузки q (0,L) = 40 кН/м²

Графоаналитический расчет одноанкерного больверка

с учетом проектной нагрузки 40 кН/м² на кордоне приведен на рисунке 3

Активное давление:

на поверхности грунта засыпки:

на уровне воды акватории выше поверхности воды:

на уровне воды акватории ниже поверхности воды:

на уровне проектного дна:

ниже уровня проектного дна:

на отметке низа шпунта:

Пассивное давление:

на 1 метр ниже уровня проектного дна:

р₃=р_с3=75,68 кН/м²

на уровне низа шпунта:

3.2 Построение силового и веревочного многоугольников

Сложив эпюры активного и пассивного давления грунта, определяем окончательный вид эпюры давления (рисунок 3).

Производится расчет сил схемы нагрузок. Для этого эпюра нагрузок разбивается на полосы 0,51,0 м, которые заменяются силами Ei, приложенными в центрах тяжести этих полос.

Величины сил Ei численно равны площади соответствующих полос. Площади полос определенные вACADсведены в таблицу 2.

На основании этих данных строится силовой многоугольник: масштаб 1 мм – 2,5 кН, полюсное расстояние η = 200 кН = 80 мм, полюс О размещается на вертикали около середины значения активных сил (рисунок 3).

Таблица 2

№№	Ei, кН	№№	Ei, кН	№№	Ei, кН
1	16,69	7	44,87	13	48,95
2	22,31	8	48,50	14	93,44
3	28,64	9	52,25	15	137,91
4	19,46	10	56,00	16	182,38
5	22,80	11	13,25	17	226,84
6	41,12	12	5,14	18	130,10

Строится веревочный многоугольник: прямая, параллельная нулевому лучу силового многоугольника, пересекает линию действия первой силы, из этой точки проводится луч первой силы, из точки пересечения проводится луч второй силы и так далее.

Строится замыкающая прямая АВ. Точка А распложена на пересечении нулевого луча силового многоугольника и линии влияния анкерной реакции. Точка В на веревочном многоугольнике строится таким образом, чтобы максимальная величина ординаты изгибающего момента в нижней части эпюры была на 10% меньше максимальной величины ординаты изгибающего момента в пролетной части стенки (z₁=1,1·z₂)

z₁= 1,38 м

z₂= 1,24 м.

Точка Bна веревочном многоугольнике определяет необходимую глубину забивки шпунтовых свайt_o= 4,9 м (рис. 3)

t_ш= (1.1÷1.15)·4.9 = 5,5 м

3.3 Определение величины анкерной реакции и максимального изгибающего момента в стенке при проектной нагрузке q (0,L) = 40 кН/м²

Пересечение замыкающей с эпюрой моментов определяет положение силы , ее величина определяется из силового многоугольника отсечением лучом сил относящихся к реализованной части эпюры и лучом, параллельным замыкающей АВ проведенным из полюса О.

= 314,15 кН – суммарная величина обратного отпора.

Величинаопределяется из силового многоугольника отсечением первым лучом и лучом, параллельным замыкающей АВ (рис. 3).

R_a^q= 212,2 кН– величина усилия в анкерной тяге на один погонный метр набережной.

Определяем значение максимального изгибающего момента в стенке:

M^q=η·z₁= 200·1,38 = 276 кНм.

Рисунок 3