4.2. Основные положения графоаналитического расчета козлового больверка

Большое разнообразие причальных набережных требует своего метода расчета для каждого типа сооружения, что затрудняет их изучение. Для упро-щения понимания механизма взаимодействия конструкции с грунтом и мак-симального использования ПК используется, предложенная нами следующая расчетная схема [2]. В расчетном отношении любой тип причальной констру-кции можно представить в виде определенной комбинации балок, связанных между собой как условием совместной деформации элементов конструкции, (каждый из которых имеет различные формы взаимодействия между собой), так конструкции в целом.

Применительно к козловому больверку это означает, что усилия в элементах набережной зависят не только от нагрузок на них, вызывающих локальные деформации в балках, но и от смещения конструкции в целом.

Тонкая подпорная стенка, заанкеренная наклонными сваями, в расчетном отношении представляет собой рамную систему с жестким ригелем и гибкими стойками. Нагрузкой на конструкцию являются распорное давление и вес грунта, зависающего над наклонными сваями.

Этапы расчета козлового больверка в виде рамной системы.

Эпюры усилий в козловом больверке представляют суперпозицию зависят от двух условий работы рамной системы:

1. Свайное основание рассматривается как отдельные вертикальные балки с заделкой по концам, воспринимающие боковое давление грунта. Усилия в сваях рассчитываются графоаналитическим способом, с учетом экранирования свай и оголовка, и определяется глубина их защемления в грунте, из веревочного многоугольника, необходимая при расчете рамы.

2. Усилия возникающие от общего смещения с поворотом козлового больверка находятся при рассмотрении его в виде рамы с защемленными стойками. При решении методом деформаций на заданную систему накладывается три связи (две заделки и одна линейная связь), превращая раму в систему неподвижных стержней, каждый из которых работает самостоятельно. Предлагается использовать одну наклонную линейную связь справедливую для жесткого ригеля (оголовка), которая создает поступательное смещение ригеля с поворотом.

3. Выполняется суммирование эпюр усилий и изгибающих моментов от двух вышеприведенных этапов расчета сооружения.

Пример. Исходные данные. Геометрические размеры стенки на расчетной схеме (рис. 4.6, а). Свободная высота стенки L=7 м, толщина шпунта 30 см, сечение анкерных свай 40х40 см, шаг свай n = 1,5 м, уклон свай 1:0,33 (а=18°25'), h_k=2,2 м (рис. 4.5) , расчетная ширина ригеля b = 0,6 м (рис. 4.4).

Расчетные характеристики грунта основания: γ_взв = 10 кН/м³, φ=20°, с=0,015 МПа; грунта засыпки: γ=18 кН/м³, γ_взв = = 10 кН/м³, φ = 30°.

Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кН/м². Модуль упругости материала конструкции Е_ш = Е_с = 2,1·10⁴ МПа. Жесткость шпунта и свай на 1 м длины стенки: Е_ш I = 4,7·10⁸ кН·см²; Е_шс I _с=2,98. 10⁸ кН·см².

Значения участвующих в расчете тригонометрических функций угла а: tg а = 0,332, sin а=0,316, cos а = 0,948; cos² а = 0,899, sin 2а = 0,6, ctg а = 2,99.

Результаты расчета от суммирования эпюр двух этапов приведены на рис. 4.4.

Р ис. 4.4. Результаты расчета козлового боль-верка. а) расчетная схема; б) эпюра изгибающих моментов от внешних нагрузок; эпюра изгибаю-щих моментов от смеще-ния рамы с поворотом, кНм; в) суммарная эпюра.

Общие усилия в шпунте N_шп = 377 кН, в сваях N_шп = -581 кН.

Глубина погружения сваи определяется по приложению 6.