Файл: Будин, А. Я. Тонкие подпорные стенки.pdf

условий зависит величина нагрузки дфО, X ) и практически не зависит соотношение нагрузок q(xi, x2)/q(0, X).

Поэтому приведенным графиком можно пользоваться в пер­ вом приближении для одноанкерных больверков при различных грунтовых условиях, если соотношение высоты наданкерной части стенки к ее общей свободной высоте близко к 0,294. При этом, как уже отмечалось, необходимо произвести проверку об­

В реальных условиях встречаются весьма сложные комбина­ ции эксплуатационных нагрузок на тонкие подпорные стенки. Зачастую наряду со складируемыми грузами на них воздейст­ вуют нагрузки от перегрузочных машин и транспортных средств.

Оперативно решать задачи по определению допускаемых нагрузок на тонкие подпорные стенки при динамично меняю­ щейся грузовой ситуации можно с помощью прибора «Сиг- нал-Т»*, получившего широкое практическое применение в портах.

Прибор учитывает нагрузки от складируемых грузов, обра­ щающихся на полосе шириной X, железнодорожных составов и портальных кранов грузоподъемностью 3—15 тс. Будучи уни­ версальным и являясь, по существу, аналоговой машиной, при­ бор требует предварительной настройки по данным конкретного сооружения, для которого его предполагается использовать. На лицевой панели прибора размещены рабочие органы, позво­ ляющие вводить в него информацию о сложившейся на причале грузовой ситуации, и шкала, по которой снимается величина относительной допускаемой нагрузки q{x\, x2)/q ( 0, X ) .

* Прибор «Сигнал-Т», отмеченный медалями ВДНХ, разработан автором совместно с Н. И. Давидовичем и Б. А. Прогером при участии Н. Н. Ми­ няева.

164

Полосу шириной X, на которой нормируется нагрузка q(xi,x2), отображает специальная шкала, разделенная на десять частей длиной О,IX каждая; отсчет ведется от линии кордона. Величина X задается для каждого конкретного сооружения в зависимости от свободной высоты стенки и инженерно-геоло­ гических условий площадки.

П ри о т с у т с т в и и на с т е н к е с р е д с т в а м е х а н и ­ з а ц и и и т р а н с п о р т а работа с прибором осуществляется следующим образом. С помощью специальных переключателей задаются координаты кордонной и тыловой границ участка, на который необходимо уложить груз. По шкале определяется относительная допускаемая нагрузка на участок с заданными

тельный отсчет ki, учитывающий влияние на сооружение име­ ющихся на причале перегрузочных машин и транспорта.

Значение допускаемой нагрузки на участок с координатами Xi и х2 определяется из соотношения

Если с течением времени несущая способность конструкции уменьшится или увеличится и в связи с этим будет задана дру­ гая допускаемая нагрузка на стенку q(0, X), то прибор необ­ ходимо дополнительно отрегулировать. Такая регулировка осу­ ществляется переключателем, имеющимся внутри прибора.

Габаритные размеры прибора 4 8 X 2 2 X 2 4 см, вес — около 10 кг. Его можно устанавливать в любом закрытом от атмо­ сферных воздействий отапливаемом помещении, имеющем под­ вод электрического тока напряжением 220 в.

Устройство прибора позволяет легко найти оптимальные схемы загружения стенок, отвечающие возникшей эксплуата­ ционной ситуации. В частности, путем ограниченного числа проб можно найти площадку, наиболее подходящую для скла­ дирования заданного количества груза, определить, какие пере­ становки и замены средств механизации и транспорта позволят получить требуемую допускаемую нагрузку на участке с задан­ ными координатами, решить вопрос о возможности замены имеющегося портального крана на кран большей грузоподъем­ ности и т. п.

Прибор «Сигнал-Т» дает возможность установить допускае­ мую нагрузку и в тех случаях, когда в пределах прикордонной зоны имеется не одна, а две или несколько полос загружения. В частности, когда на полосе с координатами х \ и х '2 уже

165

имеется нагрузка q*(x'u х'2), допускаемую нагрузку на полосу с координатами Xi и х2 можно найти по формуле

координат полосы загружения хх и х2; kL— отсчет по шкале при установке координат полосы загружения х'х и х'2\ k* — действи­ тельная величина относительной нагрузки на полосе с коорди­ натами Xi и х2, равная k* = q*(x'x, x'2)/q(0, X ) .

Естественно, что загружение второй полосы при наличии нагрузки на первой можно выполнять лишь в том случае, если q*(x' ь х'2) <q(x' 1, х'2).

Если в пределах прикордонной зоны имеются не две, а п

§ 3. Наблюдения за тонкими подпорными стенками

Для обеспечения долговременной безаварийной работы тон­ ких подпорных стенок за ними следует вести систематические наблюдения. Цель этих наблюдений — получение информации о действительном техническом состоянии конструкций, необхо­ димой для назначения оптимального режима их дальнейшей эксплуатации. При организации наблюдений за тонкими стен­ ками важно правильно определить объем измерений, который гарантировал бы получение информации об их-■состоянии с тре­ буемой достоверностью.

Решение этой задачи возможно на базе использования аппа­ рата математической статистики и теории вероятности. Необхо­ димый объем измерений зависит от требуемой их точности, количества однотипных элементов в сооружении и характера распределения в них усилий. Как известно, в реальных усло­ виях напряженное состояние однотипных элементов строи­ тельной конструкции, лимитирующих ее несущую способ­ ность, является неодинаковым. Разброс величин усилий в эле­ ментах сооружения зависит от ряда факторов, среди которых главными являются изменчивость физико-механических свойств и напластований грунтов по длине сооружения, не­ равномерность загрузки различных его участков, особенности производства строительных работ и др. В качестве примера можно указать, что разброс величин усилий в анкерных тя­ гах заанкерованных тонких подпорных стенок достигает, как это видно из результатов натурных исследований, 40—

166

50% [48]. Поэтому для получения достаточно точной информа­ ции о средней величине усилий в тех или иных элементах со­ оружения следует проверить определенное количество таких элементов.

Если обозначить общее количество однотипных элементов конструкции (генеральную совокупность) через Q, а количество элементов, которые необходимо подвергнуть исследованию (выборку), через со, то поставленную задачу можно сформули­ ровать следующим образом: при заданной величине й найти значение со, которое позволит оценить истинную величину сред­ него усилия в данных элементах конструкции (генеральную

среднюю Хг) по величине выборочной средней Хъ с точностью б. При этом надежность точности определения по выборочной средней, являющейся несмещенной оценкой генеральной сред­ ней (доверительная вероятность), должна быть равна у.

Связь между точностью оценки б, ее надежностью у и объ­ емом выборки со для случая безвозвратной выборки устанавли­ вается в математической статистике в зависимости от харак­ тера распределения случайных величин лц, х2, ..., Ха, которыми в данном случае являются усилия в однотипных элементах кон­ струкции. Для случая, когда разброс величин xit х2, ..., xQ под­ чиняется закону нормального распределения Гаусса с оди­ наковыми параметрами, математическая статистика дает фор­ мулу

где о — среднеквадратичное отклонение; Ф— функция Лапласа,

Я

имеющая вид Ф (х) = (1/]/2jt) f e~x'/2dx, значения которой табу-

6

лированы.

Накопленные данные натурных исследований тонких под­ порных стенок позволяют считать, что в подавляющем боль­ шинстве случаев использование закона нормального распреде­ ления вполне приемлемо [83].

Пример определения объема наблюдений. Общее количество анкерных

тяг тонкой подпорной стенки Q=100 шт., разброс усилий в тягах характери­ зуется величиной среднеквадратичного отклонения 0=2,5 тс.

Требуется найти, какое количество со анкерных тяг следует испытать,

п да 5 штук.

Таким образом, чтобы оценить среднее усилие в анкерных тягах с задан­ ной точностью и надежностью, из 100 анкеров следует подвергнуть испыта­ нию 5 анкеров.

Назначая в каждом конкретном случае требуемую точность измерений б, следует учитывать разрешающую способность

167

имеющихся измерительных приборов. Практика натурных наб­ людений за тонкими подпорными стенками позволяет считать вполне достаточными следующие точности измерений:

Состав наблюдений за эксплуатируемыми тонкими подпор­ ными стенками должен включать в себя:

регистрацию плановых смещений верха стенок; контроль изменения прочности конструкционного материала

(бетона), коррозии стального шпунта и анкерных тяг; измерение прогибов упругой линии стенок; наблюдение за агрессивностью окружающей среды по отно­

шению к конструкционным материалам сооружений; наблюдение за изменением относительной плотности грунта

засыпки.

Каждый из перечисленных измеряемых параметров состоя­ ния тонкостенного сооружения является одним из показателей, на основании которых следует назначать режим его эксплуата­ ции. Так, величина смещения верха конструкции позволяет су­ дить об изменении ее напряженного состояния и степени общей устойчивости. По прогибам упругой линии можно вычислить напряжение в стенке. От относительной плотности засыпки зависит допустимый режим эксплуатации средств механизации и транспорта на поверхности засыпки (см. гл. I).

За подпорными стенками различного назначения в ряде слу­ чаев необходимо вести определенные специфические наблюде­ ния. Например, ведомственная инструкция по наблюдениям за причальными набережными (МРФ РСФСР, 1971 г.) регламен­ тирует дополнительно проводить наблюдения за действитель­ ной загрузкой прикордонной полосы причалов, гидростатиче­ ским напором грунтовой воды на стенки, за блуждающими токами и токами утечки в прикордонной полосе, осуществлять промеры глубин перед сооружениями. Для выявления резервов несущей способности тонких подпорных стенок произво­ дятся специальные натурные исследования, в процессе кото­ рых измеряются параметры напряженного состояния всех их несущих элементов. Особые требования предъявляются к наб­ людениям за стенками на деформирующихся во времени осно­ ваниях.

Методика и техника наблюдений за тонкостенными подпор­ ными сооружениями должна обеспечивать возможность:

получать достоверную информацию о параметрах состояния конструкций, которые позволяют судить об их несущей способ­ ности;

168