CC BY
10УДК 62
В.А. Воробьев
АЛГОРИТМ КОРРЕКТИРОВКИ РАСЧЕТНОГО ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОСТЕЛИ ДЛЯ ГИБКИХ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
В статье рассматриваются вопросы, связанные с особенностями уточнения нормативных значений коэффициентов постели. Приведены общие сведения о методах определения показателей состояния гибких подпорных сооружений. Разработан алгоритм уточнения первоначального значения коэффициента постели. Представлен пример практического применения разработанного алгоритма.
Ключевые слова: гибкие подпорные сооружения, методы определения состояний, моделирование грунта, метод натурных наблюдений, коэффициент постели.
Методы расчета гибких сооружений, защемленных в грунтовое основание, с применением метода коэффициента постели, можно условно разделить по двум основным направлениям [1,2]:
-моделирование показателей состояния конструктивных элементов и грунтового основания при помощи аналитических и численно-аналитических зависимостей;
-натурные (полевые) исследования показателей состояния конструктивных элементов и грунтового основания в условиях полного или частичного соответствия местным условиям.
Каждое из рассматриваемых направлений ориентировано на выявление значений показателя коэффициента постели грунта и уточнения данных для решения проектных задач, с учетом индивидуальных особенностей функционального и конструктивного решения гибкого подпорного сооружения, грунто-гео-логических условий площадки и доступных средств исследований.
Моделирование показателей состояния при помощи коэффициента постели (в аналитических и ко-нечноэлементых расчетных схемах) позволяет учитывать совместную работу гибкого подпорного сооружения и грунтового основания является общепринятым способом выявления схемы его работы в условиях эксплуатации. Использование метода конечных элементов (в расчетах с применением модели линейно -деформируемой среды) не всегда находятся в достаточном соответствии с экспериментальными данными поведения грунтового основания [1,3].
Направление, связанное с организацией и проведением натурных (полевых или лабораторных) исследований показателей состояния гибких подпорных сооружений и грунтового основания, ориентировано на получение верифицированной и оперативной информации и взаимосвязи пространственного перемещения конструктивных элементов и деформаций грунтового основания. Основным недостатком организации и проведения натурных исследований является высокая стоимость и трудоемкость их проведения.
На Рисунке 1 представлены схема расположения и конструктивные решения гибкого подпорного сооружения (шпунтовой стены), для которого осуществлен комплекс натурных полевых испытаний.
Общая длина участка шпунтовой стены составляет 520 м, а конструктивное решение предусматривает применение стальных (Л5-УМ) и композитных (ШК-150) профилей [3,4].
Максимальные горизонтальные перемещения шпунта (на глубине заделки сооружения, равной 4.0 м) составили: 10 мм (для участка гибкого подпорного сооружения из стальных профилей Л5-УМ длиной 420 м) и 16 мм (для участка гибкого подпорного сооружения из композитных профилей ШК-150 длиной 100 м). Зафиксированные значения деформаций послужили обоснованием для определения расчетного значения коэффициента постели грунтового основания (С = 2834 кН/м3).
Алгоритм корректировки нормативного (расчетного) значения коэффициента постели грунтового основания включает метод сравнительного анализа результатов натурных (полевых) испытаний поведения гибкого подпорного сооружения с показателями его состояния, которые получены при помощи аналитических («инженерный метод») и численно-аналитических расчетов («метод конечноэлементного моделирования») особенностей грунтового основания [3,5].
© Воробьев В.А., 2020.
Научный руководитель: Парамонов Максим Владимирович - кандидат технических наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Россия.
Вестник магистратуры. 2020. № 5-3 (104)
ISSN 2223-4047
а) расположение участка устрой- б) схема (поперечный разрез) конструктивного
ства гибкого подпорного сооружений решения гибкого подпорного сооружения с привязкой к (береговая линия реки Кама, г. Нижне- рассматриваемому участку местности
камск, Республика Татарстан) Рис. 1. Характеристика особенностей расположения и конструктивного решения гибкого подпорного сооружения в формате шпунтовой стены
Основу научной гипотезы о целесообразности корректировки первоначального (нормативного) значения коэффициента постели составляет предположение о зависимости фактического значения коэффициента постели от перемещений гибких подпорных сооружений в зонах контакта с грунтовым основанием [6,7].
На Рисунке 2 представлены результаты сравнения расчетных значений коэффициента постели (С2) грунтового основания в месте контакта с заделкой рассматриваемого гибкого подпорного сооружения (см. Рисунок 1), определяемых при помощи аналитических и численно-аналитических зависимостей.
3000
N 2500 и
2000
1500
1000
500
i ■
щ
—
■ i 1 II
— ЯШ
■ ь Ii 1
1Л5-УМ 1ШК-150
А?
¿Г
«v
4S>-
Рис. 2. Сравнение расчетных значений коэффициентов постели, определяемых при помощи различных методов расчета гибкой ограждающей конструкции (металлической и композитной)
В соответствии с полученными результатами (см. Рисунок 2) наиболее близкая сходимость с итогами натурных испытаний получена для расчетной (нелинейной, упругопластической модели грунтового основания) модели, реализованной в программном комплексе PLAXIS [8].
Таким образом, показана практическая возможность корректировки нормативного значения коэффициента постели для местных условий и особенностей конструктивного решения гибких подпорных сооружений с использованием расчетных нелинейных моделей грунтового основания.
Библиографический список
1. Горынцев М.Н. Надежность глубоководных причальных сооружений типа "Больверк": диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.22.19 / Горынцев Михаил Николаевич. — СПб.: 2004. — 180 с.
2. Шапиро Д.М. Теория и расчетные модели оснований и объектов геотехники. — М.: Издательство АСВ. 2016. — 176 с.
3. Даревский В.Э., Романов А.М. Проектирование сооружений, обеспечивающих устойчивость грунтовых массивов (набережные, берегоукрепления, подпорные стены, защита от оползней и пр.). — М.: Издательство «Мастер». 2011. — 596 с.
4. Смирнов Г.Н. и другие. Порты и портовые сооружения. — М.: Издательство АСВ. 2003. — 463 с.
5. Фильков В.Ю. Использование метода конечных элементов при расчете тонких подпорных стенок // Материалы XXII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». — Псков. 2009. — С.118-125 с.
6. Юрова Н.И., Коровкин В.С. Влияние характера эпюр коэффициента постели на напряженное состояние боль-верка // XXXIX неделя науки СПбГПУ. Материалы международной межвузовской НПК. Часть 1. СПб. 2010. С. 49-50.
7. Курочкин С.Н., Мартыненко Ф.А. К вопросу об определении коэффициента постели при перемещении вертикальной стенки // Труды Союзмониипроекта. 1972. № 33. — С.23-27.
8. PLAXIS EVENTS. Past Events and Courses. [Электронный ресурс]. URL: https://www.plaxis.com/com-pany/events-and-courses/(дата обращения:6.05.2020).
ВОРОБЬЕВ ВАДИМ АНАТОЛЬЕВИЧ - магистрант, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Россия.
