Основные расчетные положения

5.1. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбо­пропускные и рыбо­защитные сооружения, их кон­струкции и основания следует рассчитывать по ме­тоду предельных состояний.

Расчеты должны производиться по двум группам предельных состояний:

по первой группе (полная непригодность соору­жений, их конструкций и оснований к эксплуата­ции) - расчеты общей прочности и устойчивости системы сооружение-основание; общей фильтра­ционной прочности оснований; устойчивости против опрокидывания для сооружений на скальном осно­вании и для отдельных видов сооружений - против всплывания; прочности отдельных элементов соору­жений, разрушение которых приводит к прекра­щению эксплуатации сооружений; неравномерных перемещений различных участков основания, приво­дящих к невозможности дальнейшей эксплуатации сооружения;

по второй группе (непригодность к нормальной эксплуатации) - расчеты оснований на местную прочность, расчеты по ограничению перемещений и деформаций; по образованию или раскрытию трещин; по нарушению местной фильтрационной прочности отдельных элементов сооружений, не рассматриваемой по первой группе предельных состояний.

5.2. Расчеты бетонных и железобетонных кон­струкций, в том числе на температурные воздей­ствия, должны производиться в соответствии со СНиП 2.06.06-87.

5.3. Фильтрационные расчеты оснований и соору­жений следует про­­из­водить в соответствии со СНиП 2.02.02-85 и СНиП 2.06.06-85.

Для сооружений I и II классов характеристики фильтрационного потока (уровни, давления, гради­енты напора, расходы), как правило, следует опре­делять, рассматривая пространственную задачу. Допускается рассматривать плоскую задачу для сооружений III и IV классов и для средней части сооружений I и II классов, когда их протяженность превышает 2,5 высоты.

Фильтрационное давление на подошву соору­жений I и II классов, возводимых на скальном основании, и для сооружений III и IV классов, независимо от вида основания, допускается опре­делять исходя из линейного закона его распреде­ления на отдельных участках, учитывая при этом разгружающее действие противофильтрационных устройств и дренажей, если таковые предусматри­ваются проектом.

5.4. При расчете следует учитывать совместную работу сооружения с грунтом основания и засып­кой. Боковое давление грунта засыпки при этом необходимо определять с учетом прочностных и деформационных характеристик грунта и огражда­ющей конструкции, условий на контакте грунта и сооружения, последовательности и характера нагружения системы сооружение-основание, из­менений уровней воды, изменений температуры окружающей среды, влияния соседних сооружений. Как правило, следует учитывать нелинейность и неоднозначность связи между напряжениями и деформациями в грунте, а для особо ответствен­ных сооружений - зависимость этой связи от после­довательности и характера нагружения и необра­тимости деформаций.

Расчет системы сооружение-основание допу­скается производить приближенными методами, в которых боковое давление грунта определяют как сумму основного и дополнительного (реактив­ного) давлений, действующих на расчетную плос­кость сооружения или засыпки, в соответствии с пп. 5.5 - 5.7 и рекомендуемым прило­­жением 9.

5.5. Основное давление грунта на расчетную плоскость, зависящее от веса грунта и других объемных сил (фильтрационных, сейсмических), а также от нагрузок на поверхности засыпки, сле­дует определять:

а) при расчетах устойчивости гравитационных подпорных стен

давление грунта на тыловую грань

 для стен на нескальном основании - принимая грунт в состоянии предельного равновесия (активное давление);

для стен на скальном основании при жесткой связи со скалой и при наличии упора с низо­вой стороны - принимая грунт в допредель­ном состоянии (давление покоя);

 давление грунта на лицевую грань - в соответст­вии со СНиП 2.02.02-85;

б) при расчетах прочности (в том числе контакта сооружения со скалой), деформаций и перемещении гравитационных подпорных стен и стен камер шлюзов давление грунта, как правило, следует определять, принимая грунт в допредельном напря­женном состоянии (давление покоя) с лицевой и тыловой граней стены. При повышенной деформативности стены или основания следует рассматри­вать возможность образования состояния предель­ного равновесия засыпки с тыловой и лицевой гра­ней стены. Для стен, отнесенных к временным со­оружениям, и стен высотой до 10 м разрешается производить расчеты на активное давление грунта;

в) при расчетах тонкостенных конструкций (шпунтовых и др.) боковое давление грунта допу­скается определять, принимая грунт в состоянии предельного равновесия (на тыловую грань - актив­ное, на лицевую - пассивное). Влияние деформаций и других факторов учитывается путем введения (к расчетным значениям давления грунта или изги­бающих моментов, анкерных реакций и заглубле­ния шпунта) коэффициентов условий работы, устанавливаемых по нормам проектирования от­дельных конструкций;

г) при расчетах точности и деформаций ячеис­тых конструкций, засыпанных грунтом, боковое давление на внутренние стены ячеек определяется с учетом силосного эффекта и увеличения давления в нижней части стены за счет врезки в основание.

Примечание. За расчетную плоскость принимается поверхность сооружения на контакте с грунтом или услов­ная плоскость внутри грунта (при наличии неплоской поверхности или разгрузочных элементов).

5.6. Боковое давление грунта в состоянии пре­дельного равновесия, соответствующее стадии обра­зования поверхности обрушения (активное давле­ние) или поверхности выпора (пассивное давление), следует, как правило, определять с учетом трения по расчетной плоскости. При этом необходимо рассматривать возможность образования поверх­ности обрушения и выпора по профилю откоса котлована или другой возможной ослабленной по­верхности. Абсолютную величину угла трения j _s по расчетной плоскости в зависимости от характе­ристики грунта засыпки, состояния поверхности тыловой грани стены, воздействий динамических нагрузок и других факторов следует принимать от 0 до j _{I, II,} но не более 30°.

5.7. Дополнительное (реактивное) давление грун­та на тыловую грань стены, вызываемое темпера­турными воздействиями или дополнительным дав­лением воды при наполнении камеры шлюза или другими временными длительными нагрузками со стороны лицевой грани стены, а также при деформации основания, приводящего к перемещению стены на грунт засыпки, определяется расчетом сооруже­ния совместно с грунтом засыпки и основания. Грунт допускается рассматривать как упругое, линейно деформируемое основание, характеризуемое модулем деформации и коэффициентом поперечного расширения или коэффициентом упругого отпора (постели).

Дополнительное (реактивное) давление грунта учитывается при расчете прочности и деформации конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию и раскрытию трещин; в расчетах устойчивости сооружений дополнитель­ное давление грунта не учитывается.

Ординаты интенсивности дополнительного (реак­тивного) давления грунта в сумме с ординатами интенсивности основного давления грунта не долж­ны превышать интенсивности пассивного давления.

При определении дополнительного (реактивно­го) давления следует учитывать влияние располо­женных за засыпкой на расстоянии, меньшем ее вы­соты, других сооружений или скального массива.

5.8. В сооружениях с параллельными подпорными стенами (напри­мер, двухниточные шлюзы), где расстояние между стенами не превышает высо­ты засыпки, следует учитывать дополнительное дав­ление грунта, вызванное перемещением параллельно расположенной стены на грунт засыпки.

5.9. Расчеты сооружений небольшой протяжен­ности, непрямо­линейных в плане, переменной вы­соты, с переменной высотой засыпки, с неоднород­ным вдоль сооружения основанием или засыпкой или другими переменными параметрами следует производить как для пространственной конструк­ции, т. е. для всего сооружения или его секции, ограниченной постоянными деформационными шва­ми, с учетом взаимодействия с соседними сооруже­ниями или конструкциями.

Если перечисленные параметры не изменяются по длине сооружения на протяжении более трех его вы­сот, расчеты допускается производить на единицу длины сооружения.

5.10. При расчете голов шлюзов, расположенных на наскальном основании, следует рассматривать раздельное возведение днища и устоев с последующим их замыканием в пространственную конструкцию докового типа. В головах шлюзов, возводимых на скальном основании, как правило, устои с плитой днища не омоноличиваются, их расчет ведется раз­дельно.

5.11. Расчеты устойчивости сооружений на плоский, глубинный и смешанный сдвиг производятся в соответствии со СНиП 2.02.02-85, на опрокиды­вание - по указаниям п. 5.12, на всплытие - по п. 5.13.

При расчете устойчивости голов судоходных шлюзов или других аналогичных сооружений, имею­щих отсылку по боковым поверхностям, в силы сопротивления следует включать силы трения грун­та по боковым поверхностям.

При проверке устойчивости ячеистых конструк­ций на плоский сдвиг вес грунта, заполняющего ячейки, учитывается полностью.

При проверке устойчивости этих конструкций на опрокидывание вес грунта в ячейке, передаю­щийся непосредственно на основание, не учиты­вается.

Кроме обычной проверки устойчивости на сдвиг и опрокидывание ячеистые конструкции из шпунта следует проверять на сдвиг по вертикальной плоскости внутри ячейки и на разрыв замков шпунтин.

 5.12. Подпорные стены и другие аналогичные им сооружения, возводимые на скальном основании или бетонной плите, следует проверять на опрокидывание по зависимости

,

где M _t, M_r - суммы моментов сил, стремя­щихся опрокинуть и удержать сооружение относительно центра тяжести прямоугольной эпюры сжимающих напряжении в бетоне интенсивностью R _bt, при этом моменты вычисляются для каж­дого силового воздействия в от­дельности;

g _lc - коэффициент сочетания нагру­зок;

g _n - коэффициент надежности по на­значению сооружения;

g_с - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1.

При сопротивлении скального основания смятию R _{с s} или бетонной плиты сжатию R_bt, равному ме­нее 20 s _mz, где s _mz - среднее напряжение по подош­ве сопряжения, устойчивость подпорных стен и ана­логичных им сооружений следует рассчитывать по схеме предельного поворота в соответствии со СНиП 2.02.02-85. Сопротивление скального осно­вания смятию R _cs следует также определять по СНиП 2.02.02-85.

5.13. Проверка устойчивости на всплытие камер шлюзов и днищ, отрезанных от стен, производится из условия

,

где          g_с = 1;

F_t и F_r  - соответственно сумма сил, от­рывающих конструкцию от ос­нования и удерживающих ее.

 Прочность контакта сооружения с основанием на отрыв учитывается только при анкеровке конструк­ции в скальном основании. Конструкция, сечения и заглубление анкеров должны проверяться расче­том прочности, устойчивости и деформаций.