Экранирующее влияние ранее построенных конструкций

Рассмотрим расчетную схему реконструируемого причала, показанного на рисунке 2.82.

Рис. 2.82. Расчетная схема реконструируемого причала

Ранее построенный причал гравитационного типа сохранен в виде части стенки, каменной постели и каменной засыпки, которые оказывают экранирующее влияние на давление грунта, передаваемого на шпунтовую стенку нового причала. Он представляет собой заанкерованную тонкую стенку, на которую действует грунт и приложенная нагрузка. Очень часто при расчете реконструируемых причалов положительным влиянием сохраненных конструкций на напряженно-деформированное состояние новой системы пренебрегают. Исследуем эту проблему на примере рассматриваемого причала.

Вначале производим расчет причала по расчетной схеме рисунка 2.82. Затем выполним его второй расчет, но перед этим произведем замену грунтом (второй сверху) сохраненные конструкции: гравитационная стенка, постель и засыпка. Далее проанализируем полученные результаты. Расчеты по обоим случаям выполняем в шесть этапов, соответствующих последовательности производства строительных работ. Эти операции аналогичные операциям, рассмотренным в предыдущих примерах, поэтому их описание пропускаем. Только отметим, что бетон гравитационной стенки в отличие от материала других элементов системы работает в упругой стадии. Для установки этого факта в системе PLAXIS поступаем следующим образом. В списке меню Materials выбираем Soil & Interfaces. В открывшим окне нажимаем кнопку <New> и на экране дисплея появляется новое окно, показанное на рисунке 2.83 (вкладка General).

Рис. 2.83. Вкладка General окна Linear Elastic

Рис. 2.84. Вкладка Parameters окна Linear Elastic

В этом окне вводим строку St – имя материала гравитационной стенки, затем из списка Material model выбираем Linear Elastic и вводим сухой и мокрый вес грунта. Далее нажимаем кнопку <Next> и открывается вкладка Parameters, которая показана на рисунке 2.84. Здесь вводим только значение модуля упругости и коэффициента Пуассона материала стенки. Нажимаем кнопку <ОК> и заканчиваем ввод.

Приведем результаты шестого этапа расчета для причала рисунка 2.82. Эпюра его полных перемещений показана на рисунке 2.85.

Рис. 2.85. Эпюра полных перемещений причала

Наибольшие полные перемещения расположены под нагрузкой, они равны 43,5 см. Полные перемещения стенки в масштабе приведены слева на рисунке 2.86. Она как бы повернулась против часовой стрелки около точки крепления анкера. Полное перемещение ее нижней точки составило -20 см, его горизонтальная составляющая равна -12,28 см, а вертикальная – -16,1 см. На этом же рисунке справа в масштабе показана эпюра изгибающих моментов стенки. Его наибольшее отрицательное значение равно -1,85 кНм.

Эпюра касательных напряжений приведена на рисунке 2.87. Наибольшие отрицательные из них равны -25,55 кН/м². Из эпюры видно, что наметилась поверхность возможной потери устойчивости причала, по которой произойдет сдвиг в грунтовом массиве.

Рис. 2.86. Эпюра полных перемещений и изгибающих моментов стенки

Рис. 2.87. Эпюра касательных напряжений.

Приведем результаты шестого этапа расчета, когда сохраненные старые конструкции заменены грунтом. На рисунке 2.88 показана эпюра полных перемещений причала.

Рис. 2.88. Эпюра полных перемещений причала

Сравнивая эту эпюру с эпюрой рисунка 2.85, видим, что качественно они почти не изменились, но ее наибольшие перемещения вследствие уменьшения жесткости грунта увеличились на 2,76 см. Горизонтальные перемещения стенки уменьшились на 0,9 см, а вертикальные наоборот увеличились на 0,14 см. Эпюры касательных напряжений незначительно изменились, как качественно, так и количественно.

Сравнение результатов решения для этих двух причалов показало, что для данного примера учитывания в расчете работу сохраненных конструкций от старого причала существенно не изменяет напряженно-деформированного состояния системы. Для других примеров возможны другие, как положительные, так и отрицательные результаты. Поэтому надежнее проводить расчеты с учетом работы старых сохраненных конструкций. Такой расчет в системе PLAXIS несущественно увеличивает время на подготовку исходных данных.

2.2.2. Незаанкерованные шпунтовые стенки

Это наиболее простой тип причалов, который применяется для временных сооружений или для причалов высотой до 5 м. Как правило, глубина погружения стенки равна или несколько меньше ее свободной высоты. Расчетная схема одного из возможных причалов приведена на рисунке 2.89. Порядок ее построения такой же, как и для предыдущего типа причала, поэтому подробно на этом вопросе здесь не останавливаемся.

Рис. 2.89. Расчетная схема незаанкерованной причальной стенки