结合护岸的功能,简化桶式基础结构护岸的力学模型如图3-4所示,土压力作为倾覆荷载作用于上部结构,插入地基的桶式基础与内部土体作为整体受主、被动土压力作用,桶底面受剪力作用,盖板上的水荷载与内部水荷载不参与计算,盖板上土压力参与计算。
3.3.3.1 护岸抗滑稳定性计算
根据图3-4进行水平方向力的平衡计算,推导出护岸结构断面的抗滑稳定性计算:
式中 γ0——结构重要性系数,按《防波堤与护岸设计规范》(JTS154—2018)确定;
γEa——主动土压力的分项系数,取1.35;
Ea——桶式基础后侧的主动土压力标准值(kN);
图3-4 护岸计算示意图
Eaq——桶式基础结构后侧可变作用水平分力标准值(kN);
φ——作用组合系数,持久组合取0.7,短暂组合取1.0;
γP——水平波浪力的分项系数,按《防波堤与护岸设计规范》(JTS154—2018)确定;
PW——泥面以上波谷作用在结构上的水平波浪力标准值(kN);
γd——结构调整系数,无波浪作用或波浪非主导可变作用时取1.0,有波浪作用并为主导可变作用时取1.1;
γG——结构和土体自重力分项系数,取1.0;
Gst——桶式基础结构和桶式基础盖板上永久回填土体自重标准值,水下部分按浮容重计算(kN);
f1——桶式基础底面与土体间的摩擦系数;
Gsl——桶式基础内的土体自重标准值,按浮容重计算(kN);
f2——计算面上土体间的摩擦系数,可取土体内摩擦角的正切值;
Gq——桶式基础结构上竖向荷载标准值(kN);
γc——黏聚力分项系数,取1.0;
C——桶底部土体破坏剪切面的平均黏聚力(kPa);(www.xing528.com)
B——桶底部破坏剪切面面积,剪切面的确定应通过试算,选用最不利破坏面;
γEp——被动土压力的分项系数,取1.0;
Ep——桶式基础前侧的被动土压力标准值(kN);
Ks——桶式基础前侧的被动土压力折减系数,取0.3~1.0,取值根据所允许的桶式基础水平位移情况确定,水平位移大时取高值。
3.3.3.2 护岸抗倾稳定性计算
根据图3-4进行弯矩平衡计算,得到护岸结构断面的抗倾稳定性计算公式:
式中 γ0——结构重要性系数,按《防波堤与护岸设计规范》(JTS154—2018)确定;
φ——作用组合系数,持久组合取0.7,短暂组合取1.0;
γP——水平波浪力的分项系数,按《防波堤与护岸设计规范》(JTS154—2018)确定;
MPW——波谷作用时水平波浪力的标准值对计算面前转动中心的倾覆力矩(kN·m);
γEa——主动土压力的分项系数,取1.35;
MEa——桶式基础结构后侧永久作用的主动土压力标准值对计算面前转动中心的倾覆力矩(kN·m);
MEaq——桶式基础结构后侧可变作用的水平分力标准值对计算面前转动中心的倾覆力矩(kN·m);
γd——结构调整系数,无波浪作用或波浪非主导可变作用时取1.25,有波浪作用并为主导可变作用时取1.35;
γG——结构和土体自重力分项系数,取1.0;
MGst——桶式基础结构自重标准值对计算面前转动中心的稳定力矩(kN·m);
MGsl——桶式基础内参与抗倾土体和桶式基础盖板上永久回填土体的自重标准值对计算面前转动中心的稳定力矩(kN·m),桶式基础内参与抗倾土体根据桶内真空度和桶壁摩擦力计算确定;
Mq——桶式基础结构后侧可变作用的竖向分力准值对计算面前转动中心的稳定力矩(kN·m);
γEp——被动土压力的分项系数,取1.0;
Ks——桶式基础前侧的被动土压力折减系数,取0.3~1.0,取值根据所允许的桶式基础水平位移情况确定,水平位移大时取高值;
MEp——桶式基础前侧的被动土压力标准值对计算面前转动中心的稳定力矩(kN·m)。
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