герб

ГОСТы

флаг

Рекомендации Рекомендации по расчету местной устойчивости грунтового основания плитной защиты откосов при волновом воздействии

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ МЕСТНОЙ УСТОЙЧИ ВОСТИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПЛИТНОЙ ЗАЩИТЫ ОТКОСОВ ПРИ ВОЛНОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Согласовано Главным техническим управлением

МОСКВА 1977

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

3. РАСЧЕТНЫЕ ПЛОСКОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ

4. РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ

Приложение 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧНОСТИ И РАСЧЕТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОСТЕЛИ

Приложение 2 ПРИМЕР РАСЧЕТА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Заданные величины

Определение расчетных плоскостей скольжения

Определение статических нагрузок

Определение динамических нагрузок

Определение устойчивости

ПРЕДИСЛОВИЕ

В условиях волнового воздействия наиболее распространенным видом защиты откосов земляных сооружений являются покрытия из железобетонных плит. Разрушение плитной защиты часто происходит по причине потери устойчивости грунта основания плит.

Настоящие Рекомендации позволяют рассчитать устойчивость грунта под плитой, нарушаемую ударами волн. В основу методики положены натурные и экспериментальные работы, проведенные в ЦНИИСе в течение ряда лет.

В отличие от выпушенных в 1968 г. "Методических указаний по расчету устойчивости плит и подстилающего песчаного слоя" настоящие Рекомендации дают новый подход к решению задачи. Этот подход в большей мере соответствует сущности явления нарушения устойчивости, при его использовании исключается необходимость производства нестандартных виброкомпрессионных испытаний грунтов сооружения.

Рекомендации составлены в лаборатории постройки речных сооружений отделения гидротехнических сооружений ЦНИИСа кандидатами техн. наук И.А. Ярославцевым и В.В. Крыловым.

Замечания и предложения направлять по адресу: 129329 Москва, Игарский проезд 2, ЦНИИС.

Замдиректора института

Г.Д. ХАСХАЧИХ

Руководитель отделения гидротехнических сооружений

К.Д. ЛАДЫЧЕНКО

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рекомендациями следует пользоваться при проектировании плитной защиты безнапорных откосов земляных сооружений, сложенных песчаными грунтами и легкой супесью. Методика может быть использована при расчете сооружений с откосами, имеющими крутизну от 1:2 до 1:4, которые защищены плитами, лежащими на щебеночной подготовке или без нее. При этом толщина подготовки не должна превышать 20 см, а площадь открытых швов плит не должна быть больше 3 % общей поверхности.

1.2. В основу методики расчета положено условие местной устойчивости прилегающих к плитному покрытию объемов грунта. Потеря устойчивости происходит в результате действия сил, возникающих в грунтовой массе при ударах волн, и реализуется в виде подвижек и выпора грунта.

1.3. Расчет устойчивости грунтового основания не исключает необходимости проведения других расчетов в соответствии с действующими нормативными документами.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

2.1. Волнение должно быть охарактеризовано расчетной высотой волны h , м, и ее расчетной длиной λ, м, определяемыми в соответствии с главой СНиП "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)".

2.2. Грунтовое сооружение должно быть охарактеризовано:

видом грунта, из которого оно возведено, и его гранулометрическим составом. Вид песчаного грунта определяется по табл. 2 гл СНиП "Основания зданий и сооружений".

Примечание. Для сооружений, возводимых способом гидромеханизации, следует учитывать обогащение карьерного грунта, за счет уноса мелких фракций.

крутизной откоса, задаваемой его углом к горизонту α и его котангенсом m ;

прочностными и деформационными характеристиками грунтов сооружения в районе откосной плоскости: углом внутреннего трения φгр и динамическим модулем упругости водонасыщенного грунта E гр , тс/м2.

Учитывая малую плотность грунта в его объемах, непосредственно примыкающих к лицевой плоскости откоса, и специфику знакопеременной волновой нагрузки, вызывающую разуплотнение грунта, расчетные значения φгр и E гр следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Вид грунта

φгр , град

E гр , тс/м2

Пески гравелистые и крупные

34-36

5500

Пески средней крупности

32-34

4800

Пески мелкие

28-30

4000

Пески пылеватые

26-27

3200

Супесь

21-24

4000

Примечания .

1. Меньшие значения углов следует брать для грунтов однородного состава, где . Здесь d 60 и d 10 диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится по весу соответственно 60 и 10 % частиц;

2. При предусмотренном проектом перемыве профиля сооружения с последующей сплошной срезкой грунта по откосной плоскости толщиною не менее 1 м значения φгр берутся наибольшими по табл. 1 для данного вида грунта;

3. При наличии щебеночной подготовки толщиной δщ = 15-20 см значения E гр следует увеличивать на 15-20 % (кроме гравелистых и крупных песков).

2.3. Плитное покрытие и его щебеночная подготовка должны быть охарактеризованы: толщиной плиты δпл , м; толщиной щебеночной подготовки δщ, м, объемным весом плиты γпл , тс/м3; модулем упругости плиты Епл, тс/м2; длиной плиты в направлении нормали к урезу воды Впл , м.

2.4. Значения γпл и Епл для железобетонных конструкций следует брать по табл. 5 и 6 гл. СНиП "Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Нормы проектирования".

Примечание. Предусмотренная указанной главой СНиП возможность уменьшения значений Епл из-за трещин бетона должна приниматься во внимание в случае неравномерной осадки сооружения. Последнее следует ожидать при высоте сооружения более 3м, если разрыв во времени между отсыпкой сооружения и укладкой плит менее года. При устройстве насыпи средствами гидромеханизации неравномерность осадки учитывать не следует.

2.5. Значения γпл и Епл для плит из цементогрунта и иных грунтовых смесей следует брать по данным лабораторных испытаний.

Ориентировочные значения Епл и γпл для гидротехнического цементогрунта будут

Ецг = (0,8÷1)·105 тс/м2;

γцг = 2,00 тс/м3.

3. РАСЧЕТНЫЕ ПЛОСКОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ

3.1. Расчетные (наиболее опасные) плоскости скольжения, по которым может произойти выпор грунта, определяют графоаналитическим методом в соответствии со схемой, представленной на рисунке. На схеме наклонной линией крутизною m изображена поверхность подготовки, а при ее отсутствии - поверхность грунта.

Схема построения плоскостей скольжения и эпюр нагрузок:

СК - поверхность подготовки, а при ее отсутствии - поверхность грунта; ОАВС - следы расчетных плоскостей скольжения; NT - эпюра ударного давления на грунт; СКМ - эпюра дефицита давления; 1, 2, 3 - отсеки клина выпора (заштрихованная часть площади сечения соответственно щебеночной подготовки и грунта третьего отсека в пределах действия эпюры ударного давления)

3.2. Характерные точки и участки линии ОАВС отыскивают следующим образом.

а) расположенные на прямой СК точки С и О соответствуют: точка С - критической глубине, а точка О - глубине расположения максимальной ординаты ударного давления. Эти глубины определяют:

H кр = K н h ;

(1)

Zz = Kzh .

(2)

Коэффициенты K н и Kz , величина которых определяется пологостью волны  и крутизной откоса m , находят по табл. 2;

б) линия ОА составляет, с откосом угол 45°;

в) линия СВ горизонтальная;

г) точки А и В находятся на пересечении указанных линий с лучами ЕА и ЕВ, составляющих с плоскостью откоса углы соответственно 45°+φгр и 90° - α - φгр (см. рисунок);

д) кривая, сопрягающая отрезки ОА и ВС, является логарифмической спиралью.

Примечание. Поскольку необходимые для расчета устойчивости величины по отсеку 2 находятся далее аналитически, сопрягающая кривая АВ при выполнении масштабной схемы, (см. рисунок) может быть изображена произвольно.

3.3. Точка Е расположена на плоскости откоса на расстоянии 1 от точки О:

1 = K 1 L ,

(3)

Где K1 - коэффициент, в зависимости от m и φгр определяется по таблицам 3-7;

L - расстояние по откосу между точками О и С:

(4)

Значения α, sin α и cos α приведены в табл. 3-7.

3.4. Из точек А и В на линию откоса опускают перпендикуляры и по масштабу определяют их длины h 1 и h 3 , а также 2 , 3 , 1щ , 2щ (1щ,2щ - протяженность по отсекам соответственно 1 и 2 нижней границы слоя щебня).

Таблица 2

m

Коэффициенты

λ /h

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

2

K н

0,789

0,818

0,846

0,875

0,904

0,933

0,961

0,990

1,019

1,048

1,076

1,105

1,134

1,163

Kz

0,022

0,023

0,027

0,034

0,042

0,051

0,061

0,071

0,082

0,094

0,105

0,117

0,130

0,142

Ka

0,317

0,332

0,343

0,351

0,359

0,365

0,370

0,374

0,378

0,381

0,384

0,387

0,389

0,391

Kp

1,149

1,145

1,148

1,156

1,167

1,181

1,197

1,215

1,234

1,253

1,274

1,296

1,318

1,340

Kd

0,324

0,357

0,388

0,420

0,451

0,482

0,512

0,543

0,574

0,604

0,634

0,664

0,695

0,725

2,5

K н

0,732

0,759

0,785

0,812

0,839

0,865

0,892

0,919

0,945

0,972

0,999

1,025

1,052

1,079

Kz

0,125

0,127

0,131

0,137

0,145

0,154

0,165

0,176

0,187

0,195

0,212

0,224

0,237

0,250

Ka

0,335

0,349

0,360

0,369

0,376

0,383

0,388

0,392

0,396

0,399

0,402

0,405

0,407

0,409

Kp

1,087

1,091

1,100

1,113

1,128

1,145

1,164

1,184

1,206

1,228

1,250

1,273

1,297

1,321

Kd

0,256

0,289

0,320

0,351

0,382

0,411

0,441

0,470

0,499

0,528

0,557

0,585

0,614

0,643

3

K н

0,701

0,727

0,752

0,778

0,803

0,829

0,854

0,880

0,906

0,931

0,957

0,982

1,008

1,033

Kz

0,206

0,207

0,211

0,218

0,226

0,236

0,246

0,258

0,270

0,282

0,295

0,308

0,322

0,335

Ka

0,350

0,365

0,376

0,385

0,393

0,399

0,404

0,409

0,412

0,416

0,419

0,422

0,424

0,426

Kp

1,025

1,037

1,051

1,069

1,088

1,109

1,131

1,154

1,178

1,202

1,226

1,251

1,276

1,302

Kd

0,207

0,242

0,274

0,305

0,335

0,366

0,395

0,424

0,453

0,481

0,510

0,537

0,566

0,593

3,5

K н

0,683

0,707

0,732

0,757

0,782

0,807

0,832

0,857

0,882

0,906

0,931

0,956

0,981

1,006

Kz

0,270

0,270

0,275

0,282

0,290

0,300

0,311

0,323

0,336

0,348

0,361

0,375

0,389

0,404

Ka

0,365

0,379

0,391

0,400

0,408

0,414

0,419

0,424

0,428

0,431

0,434

0,437

0,439

0,441

Kp

0,963

0,982

1,003

1,026

1,049

1,073

1,098

1,124

1,150

1,176

1,202

1,229

1,256

1,203

Kd

0,162

0,198

0,233

0,266

0,298

0,329

0,359

0,388

0,417

0,447

0,474

0,502

0,530

0,557

4

K н

0,670

0,695

0,719

0,744

0,768

0,793

0,817

0,842

0,866

0,890

0,915

0,939

0,964

0,988

Kz

0,321

0,322

0,327

0,334

0,342

0,353

0,364

0,376

0,389

0,402

0,416

0,430

0,445

0,459

Ka

0,378

0,393

0,405

0,414

0,421

0,428

0,433

0,438

0,442

0,445

0,448

0,451

0,453

0,450

Kp

0,901

0,928

0,955

0,982

1,010

1,037

1,065

1,093

1,122

1,150

1,178

1,207

1,235

1,264

Kd

0,112

0,155

0,192

0,228

0,260

0,293

0,324

0,355

0,384

0,413

0,442

0,470

0,499

0,526

Таблица 3

φ °

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

tg φ

0,384

0,404

0,424

0,445

0,466

0,488

0,510

0,532

0,554

0,577

0,601

0,625

0,649

0,675

0,700

0,727

0,754

0,781

K 1

0,281

0,276

0,271

0,266

0,261

0,256

0,251

0,246

0,240

0,235

0,230

0,225

0,219

0,214

0,209

0,203

0,198

0,192

Kw

0,611

0,628

0,656

0,687

0,720

0,756

0,794

0,837

0,883

0,933

0,987

1,047

1,112

1,1114

1,264

1,351

1,448

1,556

П 1

0,264

0,245

0,227

0,209

0,190

0,172

0,154

0,137

0,119

0,101

0,084

0,066

0,049

0,031

0,014

‑0,004

‑0,021

‑0,039

П 2

0,247

0,231

0,216

0,202

0,188

0,174

0,1611

0,148

0,135

0,123

0,112

0,101

0,090

0,080

0,070

0,060

0,052

0,043

П 3

0,554

0,545

0,535

0,525

0,515

0,505

0,494

0,483

0,472

0,460

0,448

0,435

0,423

0,409

0,396

0,382

0,367

0,352

П 4

0,469

0,451

0,433

0,415

0,398

0,381

0,364

0,348

0,332

0,316

0,300

0,285

0,269

0,254

0,239

0,225

0,210

0,196

П 5

1,012

1,004

0,996

0,988

0,980

0,972

0,964

0,956

0,948

0,940

0,932

0,924

0,916

0,908

0,901

0,893

0,885

0,877

Примечание. m = 2, α = 26,57°, sinα = 0,447, cosα = 0,894

Таблица 4

φ °

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

tg φ

0,384

0,404

0,424

0,445

0,466

0,488

0,510

0,532

0,554

0,577

0,601

0,625

0,649

0,675

0,700

0,727

0,754

0,781

K 1

0,251

0,247

0,243

0,238

0,234

0,229

0,225

0,220

0,216

0,211

0,207

0,202

0,198

0,133

0,188

0,184

0,179

0,174

Kw

0,541

0,563

0,588

0,614

0,642

0,672

0,705

0,740

0,779

0,821

0,866

0,916

0,970

1,030

1,096

1,168

1,247

1,335

П 1

0,220

0,202

0,184

0,166

0,148

0,130

0,112

0,095

0,077

0,059

0,042

0,024

0,007

‑0,010

‑0,028

‑0,045

‑0,063

‑0,080

П 2

0,260

0,244

0,229

0,214

0,200

0,186

0,172

0,159

0,146

0,134

0,122

0,110

0,099

0,088

0,078

0,068

0,059

0,049

П 3

0,583

0,575

0,567

0,558

0,549

0,540

0,531

0,521

0,511

0,500

0,490

0,478

0,467

0,455

0,443

0,430

0,417

0,403

П 4

0,458

0,440

0,423

0,406

0,390

0,373

0,357

0,341

0,326

0,310

0,295

0,280

0,266

0,251

0,237

0,223

0,209

0,196

П 5

1,010

1,003

0,997

0,990

0,983

0,077

0,970

0,964

0,957

0,951

0,944

0,938

0,931

0,925

0,913

0,912

0,905

0,899

Примечание. m = 2,5, α = 21,8°, sinα = 0,371, cosα = 0,923

Таблица 5

φ °

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

tg φ

0,384

0,404

0,424

0,445

0,466

0,488

0,510

0,532

0,554

0,577

0,601

0,625

0,649

0,675

0,700

0,727

0,754

0,781

K 1

0,226

0,222

0,218

0,215

0,211

0,207

0,203

0,199

0,195

0,191

0,187

0,183

0,179

0,175

0,171

0,167

0,163

0,158

Kw

0,501

0,521

0,542

0,565

0,590

0,617

0,646

0,677

0,711

0,748

0,788

0,832

0,879

0,931

0,988

1,051

1,120

1,196

П 1

0,189

0,171

0,153

0,136

0,118

0,100

0,033

0,065

0,047

0,030

0,013

‑0,005

‑0,022

‑0,040

‑0,057

‑0,075

‑0,092

‑0,110

П 2

0,269

0,253

0,238

0,223

0,210

0,194

0,181

0,167

0,154

0,142

0,129

0,117

0,106

0,095

0,084

0,074

0,064

0,054

П 3

0,603

0,596

0,539

0,531

0,573

0,565

0,556

0,547

0,538

0,529

0,519

0,509

0,493

0,487

0,486

0,464

0,452

0,439

П 4

0,446

0,429

0,412

0,395

0,379

0,363

0,347

0,332

0,317

0,302

0,287

0,272

0,258

0,244

0,230

0,217

0,203

0,190

П 5

1,009

1,003

0,997

0,992

0,936

0,980

0,975

0,969

0,964

0,958

0,953

0,947

0,942

0,936

0,931

0,925

0,919

0,914

Примечание. m = 3,0, α = 13,43°, sinα = 0,316, cosα = 0,949

Таблица 6

φ °

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

tg φ

0,384

0,404

0,424

0,445

0,466

0,488

0,510

0,532

0,554

0,577

0,601

0,625

0,649

0,675

0,700

0,727

0,754

0,781

K 1

0,205

0,202

0,198

0,195

0,191

0,188

0,184

0,181

0,177

0,174

0,170

0,167

0,163

0,159

0,156

0,152

0,148

0,145

Kw

0,472

0,490

0,510

0,531

0,554

0,578

0,605

0,633

0,664

0,697

0,733

0,773

0,816

0,863

0,914

0,970

1,032

1,100

П 1

0,167

0,149

0,131

0,113

0,096

0,078

0,061

0,043

0,026

0,008

‑0,009

‑0,027

‑0,044

‑0,062

‑0,079

‑0,097

‑0,114

‑0,132

П 2

0,275

0,260

0,244

0,229

0,215

0,201

0,187

0,173

0,160

0,147

0,135

0,123

0,111

0,099

0,088

0,078

0,067

0,057

П 3

0,618

0,611

0,605

0,598

0,590

0,583

0,575

0,567

0,558

0,550

0,541

0,531

0,521

0,511

0,501

0,490

0,478

0,466

П 4

0,434

0,418

0,401

0,385

0,369

0,353

0,338

0,322

0,307

0,293

0,278

0,264

0,250

0,236

0,222

0,209

0,196

0,183

П 5

1,007

1,002

0,998

0,993

0,988

0,983

0,978

0,973

0,969

0,964

0,959

0,954

0,949

0,945

0,940

0,935

0,930

0,925

Примечание. m = 3,5, α = 15,95°, sinα = 0,275, cosα = 0,962

Таблица 7

φ °

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

57

38

tg φ

0,384

0,404

0,424

0,445

0,466

0,488

0,510

0,532

0,554

0,577

0,601

0,625

0,649

0,675

0,700

0,727

0,754

0,781

K 1

0,188

0,184

0,181

0,178

0,175

0,172

0,169

0,165

0,162

0,159

0,156

0,153

0,149

0,146

0,143

0,140

0,136

0,133

Kw

0,450

0,468

0,486

0,506

0,527

0,550

0,574

0,600

0,629

0,660

0,694

0,730

0,770

0,813

0,860

0,912

0,969

1,031

П 1

0,150

0,132

0,114

0,097

0,079

0,061

0,044

0,027

0,009

‑0,008

‑0,026

‑0,043

‑0,061

‑0,078

‑0,096

‑0,114

‑0,131

‑0,149

П 2

0,280

0,265

0,249

0,234

0,220

0,205

0,192

0,178

0,165

0,152

0,139

0,127

0,115

0,103

0,092

0,081

0,070

0,060

П 3

0,629

0,623

0,617

0,610

0,604

0,597

0,589

0,532

0,574

0,566

0,557

0,548

0,539

0,530

0,520

0,509

0,498

0,487

П 4

0,424

0,408

0,391

0,375

0,360

0,344

0,329

0,314

0,299

0,284

0,270

0,256

0,242

0,228

0,215

0,202

0,189

0,176

П 5

1,006

1,002

0,998

0,994

0,989

0,985

0,981

0,977

0,972

0,968

0,964

0,960

0,955

0,951

0,947

0,943

0,938

0,934

Примечание. m = 4,0, α = 14,04°, sinα = 0,243, cosα = 0,970

4. РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

4.1. Силы, воздействующие на грунт и определяющие его устойчивость, по своей природе подразделены на статические, или квазистатические, и динамические, вызванные ударом волны.

4.2. Статические силы в каждом отсеке слагаются из веса грунта и щебеночной подготовки G гр и приходящегося на отсек веса плиты G пл . К этой же категории сил относятся направленные вверх от откоса силы, обусловленные дефицитом давления D , возникающие при откате очередной волны перед обрушением гребня. К динамическим силам относятся передаваемая через плиту на грунт ударная волновая нагрузка и обусловленные ею динамические фильтрационные силы, возникающие в грунтовой массе в момент удара волны.

4.3. Вес грунта в объеме каждого отсека допустимо определять упрощенно, считая объемный вес грунтового скелета γгр в воде равным 1 тс/м3. Таким же принимается и объемный вес подготовки:

( 5 )

( 6 )

( 7 )

где

Коэффициент Kw определяется по табл. 3-7.

( 8 )

(9)

4.4. Для определения силы, обусловленной дефицитом давления на лицевую плоскость плиты, строится расчетная эпюра дефицита давления (см. рисунок) треугольником МСК. Максимальная ордината эпюры dmax находится как:

(10)

а ее расположение на откосе определяется расстоянием d от точки с критической глубиной

(11)

Значение коэффициента Kd берется по табл. 2, а Ke - по табл. 8.

Таблица 8

m

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

K е

0,798

0,887

0,971

1,054

1,136

По треугольной эпюре дефицита давления отыскивается величина такового на границах грунтовых отсеков: d 0 , d 1 (см. рисунок).

4.5. Величины сил, обусловленных дефицитом давления и приходящихся на отсеки 1 и 3, соответственно D l и D 3 , определяются по следующим зависимостям:

( 1 2)

(13)

4.6. Исходной величиной для определения нагрузки на грунт, вызванной ударом волны, является максимальная ордината волнового давления на плиту P 2 и ширина эпюры 2а1, которая при расчетах, связанных с устойчивостью грунта, определяется шириной струи, сбрасываемой с гребня, с учетом расширения зоны давления в толще подушки отката.

Величина a 1 определяется

a 1 = Kah ,

(14)

где Ka - коэффициент, определяемый по табл. 2.

Максимальную ординату эпюры ударного волнового давления на плиту Р 2 определяют

(15)

где Kр - коэффициент, определяемый по табл. 2;

 - максимальное относительное волновое давление, определяемое по табл. 9.

Таблица 9

h , м

, тс/м2

h , м

, тс/м2

h , м

, тс/м2

0,00

3,70

1,75

2,14

3,00

1,80

0,75

3,22

2,00

2,10

3,25

1,77

1,00

2,80

2,25

1,97

3,50

1,75

1,25

2,48

2,50

1,90

3,75

1,72

1,50

2,30

2,75

1,82

4,00 и выше

1,70

4.7. Величина передаваемого на грунт ударного давления определяется по следующим схемам:

а) схема 1 (основная) используется для гибких плит, у которых отношение:

где λпл - показатель жесткости

(16)

Здесь С - расчетное значение коэффициента постели ( приложение 1);

Jпл - момент инерции сечения плиты;

б) схема 2 используется для жестких плит, где отношение

Примечание. При  расчет плит конечной жесткости с ошибкой в сторону запаса можно рассчитать используя схему для расчета жестких плит.

4.8. По первой расчетной схеме давление на грунт Px от удара волны определяется для координаты X , отсчитываемой от точки О вниз но откосу (см. рисунок), по зависимости:

Px = K в K щ KxP 2 ,

(17)

где     Kв - коэффициент динамичности (см. приложение 1);

Kщ - коэффициент, учитывающий загасание колебаний в слое щебня, определяется по табл. 10.

Kx - коэффициент, определяемый для отдельных значений X по табл. 11.

Таблица 10

δщ , м

0,0

0,10

0,15

0,20

K щ

1,0

0,93

0,90

0,87

K 1 щ ,

1,0

0,90

0,80

0,60

4.9. По второй расчетной схеме эпюра давления на грунт принимается в виде треугольника с максимальной ординатой в точке О равной:

P 0 = KDK щ P 2 ,

(18)

Основание эпюры равно величине a 1 , откладываемой от точки О вниз по откосу.

4.10. В соответствии с найденными значениями Px строится нижняя ветвь эпюры передаваемого на грунт ударного давления.

Распространение эпюры вниз по откосу ограничивается зоной, где Р x положительны (см. рисунок).

По эпюре определяется сила ударного давления для отсеков 1 и 3. Упрощенно она может быть найдена по значениям ординат на границах отсеков Р 0 , P 1 (при 3>н>0).

( 19 )

(20)

где N - определяется по масштабной схеме рисунка.

Таблица 11

Х 1

a 1 / λ пл

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

0

0,148

0,195

0,241

0,286

0,329

0,369

0,408

0,445

0,479

0,512

0,542

0,571

0,598

0,50

0,124

0,164

0,204

0,243

0,281

0,318

0,354

0,388

0,421

0,453

0,483

0,511

0,538

1,00

0,076

0,102

0,128

0,154

0,181

0,207

0,234

0,261

0,237

0,314

0,340

0,366

0,391

1,50

0,037

0,049

0,062

0,075

0,089

0,104

0,119

0,135

0,152

0,169

0,188

0,207

0,226

2,00

0,010

0,014

0,018

0,023

0,028

0,034

0,040

0,048

0,056

0,065

0,075

0,085

0,097

2,50

‑0,002

‑0,003

‑0,003

‑0,003

‑0,002

‑0,002

0

0,001

0,004

0,007

0,010

0,015

0,020

1 Значения X даны в долях λпл. Для перевода в метры их нужно умножить на λпл.

4.11. Обусловленные ударным давлением фильтрационные силы, действующие в каждом отсеке, т.е. Ф 1 , Ф2 и Ф 3 определяются:

а) при наличии щебеночной подготовки:

( 2 1)

(22)

(23)

б) при отсутствии подготовки или засорении ее песком:

( 2 4)

( 2 5)

(26)

где - берутся по масштабной схеме рисунка.

Примечание. При тонкой щебеночной подготовке (δщ = 0,10 м) и ее однородном составе расчет фильтрационных сил следует вести по схеме "при отсутствии подготовка".

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ

5.1. Расчетный коэффициент устойчивости K являющийся отношением удерживающих и сдвигающих сил, действующих в отсеке 3, определяется по формуле:

(27)

где коэффициенты П1, П2 , П3, П4 и П 5 находятся по табл. 3-7.

5.2. Величины V 1 и V 2 определяются:

( 2 8)

(29)

где  - коэффициент, определяемый по табл. 10.

5.3. Условней местной устойчивости грунта под плитой является выполнение неравенства

K K норм ,

(30)

где Kнорм - нормируемое значение коэффициента запаса по устойчивости.

5.4. Рекомендуется принимать следующие значения K норм :

для монолитных плит 1,05;

для сборных плит 1,10;

для плит из мелиорированного грунта (цементогрунта и др.) 1,20.

Пример практического использования методики определения местной устойчивости грунта приведен в приложении 2.

Приложение 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧНОСТИ И РАСЧЕТНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПОСТЕЛИ

Коэффициент динамичности определяется величиной периода свободных колебаний системы плита-грунт-вода (скатывающаяся с откоса), временем нарастания ударного давления и "параметрами плит, определяющими расчетную схему ( п. 4.7).

Полупериод свободных колебаний плиты Тпл определяется по формуле:

(1)

где π - 3,14;

ω 0 - круговая частота колебаний системы:

(2)

Здесь С - расчетный коэффициент постели;

М - суммарная масса колеблющейся системы (плиты, воды, грунта).

Расчетный коэффициент постели определяется:

а) для гибких плит (схема 1, )

(3)

где Kс - коэффициент, определяемый по рис. 1 в зависимости от отношения  (а 1 опреде ляется по п. 4.6);

Lпл - характеристика гибкости плиты:

(4)

б) для жестких плит (схема 2, ):

(5)

Суммарная масса системы М равна:

M = m пл + m в + m гр ,

(6)

где mпл - масса плиты на единицу поверхности:

(7)

mв - присоединенная масса воды:

(8)

mгр - присоединённая масса грунта:

(9)

Здесь γгр.м = 2 тс/м3;

Hпр - глубина активной зоны деформации грунта:

(10)

g - ускорение силы тяжести, g = 9,81 м/с2.

Рис. 1. График для определения коэффициента K с

Время нарастания ударного давления T уд равно:

(11)

где Су - скорость распространения ударной волны в аэрированной водной массе струи отката Су ≈ 81 м/с.

a = 1,10(a1‑0,055mhcosα).

(12)

Коэффициент динамичности KD определяется в зависимости от отношения  (рис. 2).

Рис. 2. График для определения коэффициента динамичности KD :

1 - для гибких плит; 2 - для жестких плит

Приложение 2
ПРИМЕР РАСЧЕТА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Заданные величины

Характеристика волнения: расчетная высота волны h = 1,1м; расчетная длина волны λ = 14 м.

Характеристика грунтового откосного сооружения: крутизна откоса m = 2,5; высота H = 5 м.

Сооружение возводится средствами гидромеханизации; проектный (с учетом уноса мелких фракций) гранулометрический состав грунта характеризуется кривой распределения фракций (рис. 1).

Рис. 1. Кривая распределения фракций грунта

Характеристика защиты: плитное покрытие из сборных железобетонных плит омоноличенных по контуру; марка бетона М250; длина карты по нормали к урезу воды B пл = 13,5 м; толщина плиты из условия устойчивости (СН 288-64) δпл = 0,1 м; щебеночная подготовка δщ = 0,1м.

Приведенные характеристики позволяют определить исходные расчетные параметры.

Используя кривую гранулометрического состава, определяем, что частицы крупнее 0,25 мм составляют менее 50%, а крупнее 0,1 мм - более 75%. В соответствии с табл. 2 главы СНиП "Основания зданий и сооружений" песок отнесен к мелкому с однородным составом , что в соответствии с табл. 1 позволяет принять к расчету φгр = 28°; E гр = 4000 тс/м2.

По табл. 3 и 4 СНиП П-И.14-69 принимаем Епл = 2,9·106 тс/м2; γ пл = 2,4 тс/м3.

Определение расчетных плоскостей скольжения

Для определения плоскостей скольжения определяем пологость волны:

затем по табл. 2 находим значения расчетных коэффициентов:

K н = 0,884

Kz = 0,182

K а = 0,387

K р = 1,168

Kd = 0,432

По (1) и (2) находим: Нкр и Zz

H кр = 0,972 м;

Zz = 0,178 м;

Далее по (4) определяем расстояние по откосу между точками на глубинах Нкр и Zz и длину отсека 1, взяв коэффициент K 1 из табл. 4 ( K 1 = 0,220)

L = 2,14 м;    1 = 0,47 м.

После нахождения характерных углов

45°+φгр = 45°+28° = 73° и

90°‑αφгр = 90°‑21,8°‑28° = 40,2°

строим в масштабе профиль грунтового откоса и кривую скольжения ОАВС (рис. 2). Клин выпора разбиваем на 3 отсека, по чертежу определяем:

2 = 0,53 м;

h 1 = 0,36 м;

1 щ = 0,34 м;

3 = 1,67 м;

h 3 = 0,455 м;

2 щ = 0,15 м;

Рис. 2. Схема для расчета устойчивости

Определение статических нагрузок

1. Нагрузки, обусловленные весом грунта и покрытия. По формулам (5)-(7) находим вес, численно равный объему грунта, каждого отсека (вместе со щебнем):

Вес плиты на протяжения отсеков 1 и 3 определяем но (8) и (9):

2. Нагрузка, вызванная дефицитом давления. Максимальная ордината эпюры дефицита давления по (10) будет:

dmax = 0,432·1,1 = 0,475 тс / м 2 ,

а ее положение на откосе по (11):

d = 0,887·1,1 = 0,976.

По найденным значениям строим эпюру дефицита давления СМК, определяем ординаты d 0 = 0,14 тс/м2; d 1 = 0,28 тс/м2, а по ним - значения силы, обусловленной дефицитом давления по отсекам 1 и 3, используя (12) и (13):

Определение динамических нагрузок

1. Давление на грунт от удара.

Для построения эпюры давления на грунт от удара волны по приложению 1 определяем С и K Д при условии, что плита гибкая.

По (14) определяем a 1 :

a 1 = 0,387·1,1 = 0,426 м,

а по отношению:

с использованием рис. 1 приложения 1 находим K с = 0,61, откуда:

Найдя момент инерции сечения плиты:

по (1 6 ) определяем:

Убеждаемся, что плита может быть отнесена к разряду гибких:

Для определения коэффициента динамичности находим массу системы М по приложению 1:

Далее устанавливаем отношение полупериода свободных колебаний, время нарастания удара и их отношение:

По рис. 2 приложения 1 находим KD = 1,30.

Максимальная ордината эпюры ударного давления на плиту по (15) и табл. 9

P 2 = 1,158·2,67·1,1 = 3,4 тс/м2.

Значение ординат эпюры ударного давления на грунт определяют по (17)

Px = 1,30·0,93·3,4·Kx = 4,11Kx.

По таблице найдем значения K х , используя отношение , а также определим Рх

X

Хм

Kx

Px , тс/м2

0

0

0,314

1,290

0,5

0,33

0,267

1,100

1,0

0,69

0,171

0,704

1,5

0,89

0,084

0,345

2,0

1,32

0,026

0,107

2,5

1,65

‑0,002

‑0,008

По найденным значениям Рх строим эпюру ударного давления на грунт (см. рис. 2) и по ней находим характерные ординаты P 0 = 1,29 тс/м2; P 1 = 0,96 тс/м2; Р 3 = 0,34 тс/м2, а также N = 1,156 м и hN = 0,2 м. Используя (19) и (20), найдем:

2. Определение фильтрационных сил.

Значения фильтрационных сил по отсекам определяются по (21)-(23):

Определение устойчивости

Для определения коэффициента устойчивости из табл. 4 находим значения П1 -П5

П 1 = 0,95;

П 2 = 0,156;

П 3 = 0,521;

П 4 = 0,341;

П 5 = 0,964,

а по (28) и (29) подсчитываем V 1 и V 3 :

V 1 = 0,6·0,529+(0,066·0,928‑0,099)·0,9 = 0,283 тс;

V 3 = 0,6·0,555+(0,234·0,928‑0,494)·0,9 = 0,084 тс;

Коэффициент устойчивости находим по (27)

Таким образом, основание не устойчиво: 0,81<1,1.

Обеспечить устойчивость можно, например, увеличив толщину плиты (альбом Мосгипротранса №750), δ = 0,12 м.

В этом случае коэффициент устойчивости получим равным K = 1,2, что достаточно по условию устойчивости.

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Армирование Винт гост Входной контроль материалов Заземление электроустановок Катет сварного шва Коэффициент разрыхления грунта Нормы пробега шин Ок 016 94 Отсос Плиты покрытия размеры Снип 23 01 99 строительная климатология Средства защиты в электроустановках Схема вентиляции Таблица подшипников Технологический регламент