Расчеты с учетом последовательности этапов строительства

При выполнении расчетов причалов этого типа будут также учитываться последовательные этапы выполнения строительных работ. На первом этапе определяется напряженно-деформированное состояние системы от действия только собственного веса грунтового массива и давления воды. На втором этапе полученные перемещения на первом этапе обнуляются, но напряженное состояние сохраняется. Затем производится погружение стенки на заданную глубину и выполняется засыпка грунта за стенкой. На третьем этапе прикладывается заданная нагрузка и производится окончательный расчет.

Рассмотрим результаты расчетов выполненных по расчетной схеме рисунка 2.89. Грунты массива состоят из трех слоев, имеющих следующие физико-механические свойства: сцепление с (в кН\м²), угол внутреннего трения φ (в градусах), модуль деформации Е (в кН\м²) и коэффициент Пуассона (безразмерная величина). Первый слой – с = 2, φ = 30, Е = 33000, µ = 0, 3; второй слой – с = 4, φ = 23, Е = 10000, µ = 0, 33; третий слой – с = 24, φ = 25, Е = 16000, µ = 0, 35. Слои грунта расположены сверху вниз, как показано на рисунке 2.89. В качестве функции нагружения используется условие Кулона-Мора. Шпунтовая и анкерная стенки изготовлены из металлического шпунта Ларсен V. Высота стенки выше дна моря равна 4 м, а ее глубина забивки 3, 5 м. Приложенная на причал нагрузка равна 20 кн/м².

Приведем некоторые результаты решения после третьего этапа расчета. Схема давления воды приведена на рисунке 2.90. Схема перемещения элементов системы в увеличенном масштабе показана на рисунке 2.91, а ее эпюра горизонтальных перемещений на рисунке 2.92.

Рис. 2.90. Схема давления воды

Рис. 2.91. Схема деформирования системы

Рис. 2.92. Эпюра горизонтальных перемещений системы

Масштабная линейка перемещений в метрах изображена справа от эпюры. Горизонтальное наибольшее перемещение верха стенки составило 2, 54 см. Интересно отметить, что в грунтовом массиве образуются две почти симметричные зоны относительно вертикальной линии, проведенной посредине действующей нагрузки. Зона сжатия с максимальным значением горизонтального перемещением 2, 75 см расположена около стенки, а зона растяжения с максимальным значением 1, 75 см в глубине грунтового массива.

Схема образования пластических зон показана красными и черными квадратиками на рисунке 2.93. Они охватывают значительную область грунтового массива. Эпюра полных напряжений (напряжения совпадают с направлением вектора напряжений) приведена на рисунке 2.94. Наибольшее напряжение возникает в грунте под действующей нагрузкой и равно 16 кН/м². На рисунке 2.95 показана в масштабе эпюра изгибающих моментов и перемещений стенки. Наибольшее значение изгибающего момента в стенке равно 1, 5 кНм, а полное наибольшее перемещение стенки равно 3, 2 см. Вертикальное перемещение стенки равно 1, 72 см. Стенка перемещается и поворачивается почти без изгиба, так как обладает значительной жесткостью.

Рис. 2.93. Схема образования пластических зон

Рис. 2.94. Эпюра полных напряжений

Рис. 2.95. Эпюра изгибающих моментов и перемещений шпунтовой стенки