Гравитационные причальные сооружения

Из всего многообразия типов гравитационных причальных сооружений рассмотрим здесьпричалы из массивной кладки [1, 2]. Устойчивость таких причальных стенок обеспечивается их собственным весом. В настоящее время они применяются там, где невозможно или затруднительно погружение свай или оболочек или в условиях значительных ледовых воздействий. В ряде случаев такие причалы оказываются экономичнее других сооружений, возводимых на мягких плотных грунтах. Их обычно возводят на устраиваемой каменной постели или непосредственно на грунт при соответствующих условиях.

Рассмотрим в системе PLAXIS пример расчета гравитационного причала, расчетная схема которого представлена на рисунке 2.104. Размеры сооружения можно определить по показанным масштабным линейкам. Система причала состоит из стенки, грунтовой и водной среды.

Рис. 2.104. Расчетная схема причала

Построение расчетной схемы производится точно таким же способом, что и для предыдущих примеров. Поэтому остановимся только на некоторых особенностях. Считаем, что материал массивной стенки работает только в упругой стадии. Он задается следующим образом. В окне Material Sets, показанном на рисунке 2.105, материал стенки зафиксирован под именем St.

Рис.2.105. Окно материалов причального сооружения

После нажатия кнопки <OK>, открывается окно, приведенное на рисунке 2.106. На вкладке General для Material model выбираем Linear Elastic, а для Material type выбираем Non porous. Затем полагаем вес сухого материала равным 24 кН/м².

Рис.2.106. Окно материала стенки

На вкладке Parameters устанавливаем только модуль упругости равным 30000000 кН/м² и коэффициент Пуассона равным 0,2. Также принимаем цвет окраски стенки как темносерый.

Грунты массива состоят из двух слоев, имеющих следующие физико-механические свойства: сцепление с (в кН\м²), угол внутреннего трения φ (в градусах), модуль упругости Е (в кН\м²) и коэффициент Пуассона (безразмерная величина). Первый слой (песок) – с =1, φ = 34, Е = 30000, µ = 0,3; второй слой (суглинок) – с = 8, φ = 29, Е = 20000, µ = 0,33.

Последовательность выполнения расчетов состоит из четырех этапов. На первом этапе определяется напряженно-деформированное состояние грунтового массива до начала строительства. Это его состояние показано на рисунке 2.107. Вкладка Parameters окна Plaxis 8.2 Calculations для этого этапа приведена на рисунке 2.108. Здесь следует отметить, что активизируем в этой вкладке кнопку Total multipliers. А при нажатии кнопки Define в окне Multipliers устанавливаем ∑ - Mweight = 1,0.

В увеличенном масштабе деформация сетки грунтового массива изображена на рисунке 2.109. Наибольшее перемещение составило 6,19 см.

Рис. 2.107. Состояние грунтового массива на начало строительств

Рис.2.108. Вкладка Parameters для первого этапа

Рис. 2.109. Деформация конечных элементов грунтового массива

Полные напряжения, возникшие в грунтовом массиве, показаны на рисунке 2.110.

Рис. 2.110. Эпюра полных напряжений в грунтовом массиве

На втором этапе строительства возводится стенка и выполняется часть засыпки. При этом перемещения всей системы, полученные на первом этапе, обнуляются. На третьем этапе пространство за стенкой полностью засыпается. Результаты расчетов, полученных на этих этапах, не приводим. На последнем четвертом этапе дополнительно прикладывается действующая нагрузка, равная -10 кН/м². Рассмотрим полученные результаты.

На рисунке 2.111 приведена эпюра полных перемещений системы. Наибольшие напряжения расположены под действующей нагрузкой, они равны 3,52 см.

Рис. 2.111. Эпюра полных перемещений системы

На рисунке 2.112 показана эпюра полных напряжений. Наибольшие их значения равны 99кН/м². В грунте под нижними краями стенки они равны 70 кН/м². Эпюра касательных напряжений изображена на рисунке 2.113. Схема образования пластических зон в системе приведена на рисунке 2.114. Видим, что от действия заданной нагрузки в грунтах причала возникают незначительные пластические области. На рисунке 2.115 показана в масштабе эпюра перемещения левой грани стенки (наибольшее равно 2,45 см) и эпюра давления грунта на правую грань стенки (наибольшее равно -157,1 кН/м²).

Рис. 2.112. Эпюра полных напряжений в системе

Рис. 2.113. Эпюра касательных напряжений в системе

Рис. 2.114. Схема образования пластических зон в системе

Рис. 2.115. Эпюра перемещения левой грани стенки и эпюра давления грунта

на правую грань стенки