7.3. Применение удерживающих конструкций (ч. 3)

В последнее время противооползневые удерживающие свайные конструкции стали использоваться с применением анкера, который закрепляет ростверк к коренным породам (рис. 7.8). Такие свайные конструкции с заанкеренным ростверком оказываются несколько экономичнее обычных противооползневых свайных сооружений, поскольку анкеровка головы конструкции существенно облегчает ее работу и позволяет уменьшить число рядов свай, их диаметры и длину.

При расчете заанкеренной конструкции принимается основная теоретическая предпосылка о работе свайной противооползневой конструкции как свайно-грунтовой стены.

В заанкеренной свайной конструкции в качестве анкерных устройств чаще всего применяют грунтовые анкеры, выполняемые в виде наклонных буроинъекционных свай диаметром 200—300 мм. Отличительная особенность таких анкерных устройств состоит в том, что они обладают некоторой податливостью, обусловленной возможностью растяжения материала анкера и ползучестью грунта, в который он заделан.

Результаты выполненных расчетов, заанкеренной удерживающей конструкции, изображенной на рис. 7.8 для серии рам с различными параметрами методом перемещений на ЭВМ "Минск-32М", показали, что усилия в анкере и в стойке рамы практически не зависят от податливости анкера при шарнирном соединении стойки с ригелем. Как показали вычисления и анализ работы построенных конструкций, шарниры в расчетной схеме могут применяться в двух случаях:

• 1) при устройстве действительных шарниров в реальной конструкции (путем соответствующей заделки свай в ростверк с прокладками, обмазкой и пр., или соединения свай с ростверком с помощью шарниров и т.д.);
• 2) при снижении жесткости ростверка (ригеля рамы) в несколько раз по сравнению с жесткостью свай (стоек) и ограничении расчетной податливости анкера до 1—1,5 см.

Только в этих случаях анкерное устройство дает эффект, снижая усилия в сваях по сравнению с усилиями в них в незаанкеренной конструкции. Нетрудно заметить, что в шарнирной расчетной схеме ростверк (ригель рамы) не препятствует свободному повороту голов свай (стоек рамы) и служит лишь для передачи на анкер реактивных усилий, возникающих в голове каждой сваи. С учетом этого, а также того, что к сваям приложены одинаковые по значению и направлению силы Е', становится ясно, что схемы работы каждой стойки идентичны. Поэтому достаточно рассмотреть работу одной стойки по схеме, представленной на рис. 7.9, а. Следует иметь в виду, что итоговое усилие в анкере, удерживающем всю свайную конструкцию, будет равно сумме реактивных усилий, возникающих в голове каждой сваи.

Выполненные по такой схеме расчеты показали их полную идентичность с расчетами шарнирной рамы целиком.

Таким образом, расчет заанкеренной свайной конструкции сводится к расчету сваи с упруго-защемленным в грунт нижним концом (см. рис. 7.9, а). Действие ростверка на голову сваи заменяется реактивным усилием А, которое позволяет голове сваи совершать ограниченное горизонтальное перемещение у₂, равное расчетной податливости анкера ∆. В этой схеме точка 2 соответствует местоположению ростверка (через него передается усилие на анкер), а точка O расположена на уровне поверхности скольжения оползня.

Усилие А, не мешая свободному повороту головы сваи в точке 2, ограничивает ее результирующее горизонтальное перемещение у₂, т.е.:

,

(7.14)

где у^E'₂ — горизонтальное перемещение головы свободно стоящей сваи в точке 2 от действия на нее оползневого давления E' ; y^A₂ — то же, от действия реактивного усилия в анкере A.

Для вычисления деформаций сваи в точке O воспользуемся методом расчета свай на действие горизонтальных нагрузок и моментов, принятым в настоящее время в нормах [91, 95]. В точке O действуют усилия (см. рис. 7.6, б)

 и .

(7.15)

Обозначим, как и ранее, горизонтальное перемещение и угол поворота оси сваи в точке O от действия единичной горизонтальной силы Н_O = 1 соответственно через δ_НН и δ_МН, горизонтальное перемещение и угол поворота оси сваи в точке O от действия единичного момента М_O = 1 — через δ_HM и δ_ММ. Подставив в уравнение (7.14) значения y^E'₂ и y^A₂ (выражения для них опущены), которые были предварительно преобразованы с учетом указанных выше обозначений, и решив его относительной, после некоторых преобразований получим:

,

(7.16)

где m = 1÷1,1 — коэффициент условий работы, учитывающий некоторую условность расчетной схемы и зависящий от числа рядов свай (при одном ряде m = 1, при числе рядов более m = 1,1, в остальных случаях находится интерполяцией); δ_НН, δ_НМ, δ_МН, δ_ММ единичные перемещения, выражения для которых приведены в работе [90].

Из выражения (7.16) очевидно; что чем меньше заданное значение у₂, тем больше усилие, воспринимаемое анкером, а значит, тем рациональнее заанкеренная удерживающая конструкция. Для получения эффективных заанкеренных удерживающих конструкций рекомендуется применять предварительное натяжение анкера с целью снижения его податливости при эксплуатации. В реальных конструкциях следует добиваться, чтобы натяжение анкера при эксплуатации противооползневого сооружения составляло не более 3—4 см. При этом условии и при обеспечении шарнирного соединения свай с ростверком расчеты без большой погрешности можно производить, принимая y₂ = 0.