Диссертация (1141487), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Как правило, их выполняют из прокатной стали круглогосечения диаметром 30...100 мм, а также из прокатных стальных профилей.Кроме того, в качестве анкерных тяг могут использоваться стальные тросы[24 27, 38, 52]. Широкое распространение стальные анкеры получилиблагодаря их надежной работе, высокой прочности, простой и отработаннойтехнологии устройства [28] .На сегодняшний день достаточно часто возникают условия, в которыхстроителям приходится возводить сооружения в стесненных условиях, атакже осуществлять работы по капитальному ремонту и реконструкциигидротехническихобъектов,построенныхсприменениеманкерныхустройств.
Ремонтные работы данных сооружений в большинстве случаевсопряжены с большим объемом земляных работ, которые включают замену,устройствоанкерныхтехнологичесихплитрешений,(стенок).связанныхОднимсизконструктивно-возможностьюприменениятонкостенных подпорных сооружений в стесненных условиях являютсяраскрывающиеся металлические грунтовые анкеры (типа «Manta Ray»)17(рисунок 1.4, 1.5, 1.6), которые в настоящее время получают все большуюпопулярность [28].Рисунок 1.4 Анкерная плитаРисунок 1.5 Анкер с тягой итолкателем перед погружениемРисунок 1.6 Анкерная плита в массиве грунта в рабочем положенииРаскрывающийся грунтовый анкер является весьма эффективнойконструкциейдлястроительства«больверка»,таккакотсутствуетнеобходимость в производстве земляных работ, устройстве анкерных плит,стенок.Одним из основных конструктивных элементов данного анкерногоустройства является анкерная тяга, которая в собранном виде состоит изстальных стержней, соединительных муфт и гаек.
Стальные стержни по всейдлине имеют винтовую резьбу, выполненную методом накатывания,благодаря чему не уменьшаются прочностные характеристики тяги. Стержниотрезаются нужной длины в любом месте, а в случае необходимостиувеличения длины тяги - соединяются муфтами [28].Ключевым элементом анкера или его рабочей частью являетсяопрокидывающаяся в грунте плита, изготовленная из горячеоцинкованной18стали, которая воспринимает выдергивающую нагрузку. Антикоррозионнаяобработка горячим цинкованием значительно увеличивает срок службыгрунтового анкера.Технологический процесс установки анкера достаточно прост изаключается впогружении анкера на необходимую глубину с помощьюстального стержня («толкателя») и вдавливающего инструмента. Послепогружения «толкатель» вынимается и прикладывается выдергивающееусилие к анкерной тяге, что способствует повороту плиты из продольного(сложенного) положения в перпендикулярное (рабочее). Процесс поворотаплиты обеспечивается за счет использования гидравлического домкрата,который называется «запирающим механизмом» и позволяет сразу жепроверить несущую способность анкера.Крепление анкерной тяги к удерживаемой конструкции осуществляетсяс помощью опорных пластин (шайб) и гаек (обычных, сферических,конусных, либо с проушиной).Анкерное крепление данного вида применяется не только дляустройства различных подпорных сооружений, но и для крепленияплавающих объектов: створных знаков, буев, а также для закрепленияоттяжек мачт, труб и других высотных объектов.К основным преимуществам таких анкеров следует отнести:низкую стоимость по сравнению с традиционно применяемымивидами анкеров и анкерных тяг ввиду отсутствия затрат на работы побурению, цементации, установке бетонных блоков и фундаментов;быструю и легкую установку без помощи специальных устройстви механизмов, сложной дорогостоящей строительной техники;отсутствиенеобходимостивразработкегрунта(рытьёкотлованов для установки массивных бетонных плит);немедленную проверку несущей способности (т.е.
установленныйв рабочее положение анкер способен сразу принимать нагрузки);высокую степень индустриализации;19отсутствие вреда окружающей среде.Раскрывающиеся металлические грунтовые анкеры (типа «Manta Ray»)обладают превосходством над традиционными анкерными устройствами,что делает их весьма привлекательными, особенно при реконструкциигидротехнических сооружений.Также анкерные и якорные устройства применяются при строительствесооружений континентального шельфа (плавучие нефтегазопромысловыеплатформы,выносные точечные причалы, трубопроводы, ветряныеэлектростанции) [28].Для сооружений континентального шельфа одной из последних иперспективных разработок в области анкерных (якорных) устройств являетсяякорная система «SEPLA» (Suction Embedded Plate Anchor вакуумныйвстроенный плитный якорь) [28].Данная якорная система включает в себя следующие конструктивныеэлементы: стальную плиту со специальным механическим узлом длякрепления троса (цепи), а также инвентарную вакуумную сваю, с помощьюкоторой осуществляется погружение плиты.
[28] (рисунок 1.7).Рисунок 1.7 Схема установки и расположения якорной системы SEPLAВакуумная свая применяется в случае установки (погружения) якоря«SEPLA» в плотные слои грунта. Погружение вакуумной сваи происходит за20счет создания разницы давлений внутри сваи и на ее поверхности.
Послетого, как будет установлен якорь, вакуумная свая извлекается и может бытьиспользована для установки следующего [28].Якоря системы «SEPLA» были запатентованы лишь в 1997 г., но ужеполучили широкое распространение за счет своих основных преимуществ:возможность относительно простой установки на любой глубине;стоимость установки увеличивается с глубиной незначительно;значительная экономичность, даже относительно вакуумныхсвай, до 3 раз.На сегодняшний день якорные системы типа SEPLA не применяются вотечественной практике.
Так же отсутствуют какие-либо методы расчетовданной конструкции. Но, учитывая преимущества, которыми обладаютякорныесистемытипаSEPLA,очевиднаихпривлекательностьиактуальность изучения данного вопроса. Особый интерес к подобнымконструкциям подогревает активное освоение нефтегазовых месторожденийна шельфе России.ЕдинственнымнедостаткомякорейсистемыSEPLAявляетсяотсутствие надежных, экспериментально обоснованных методов расчета вРоссии.Выполненный подробный аналитический обзор позволил выявитьсовременные тенденции в совершенствовании анкерных конструкций вгидротехническом строительстве, это:использование анкерных конструкций и сборных элементов свысокой степенью индустриализации, погружаемых в грунт без производстваземляных работ;применениевконструкциях(системах)специальныхмеханических приспособлений, направленных на резкое повышение техникоэкономических показателей анкерных устройств и проверку их несущейспособности.21В наибольшей степени этим тенденциям соответствуют грунтовыеанкерные конструкции раскрывающегося типа «Manta Ray».1.2.Анализ методов расчета грунтовых анкерных конструкцийВ целях определения ключевых особенностей и условий использованияготовых методик для расчета раскрывающихся металлических грунтовыханкеров выполнен анализ существующих методов расчета.Грунтовые анкеры являются устройствами, основное назначениекоторых сводится к передаче выдергивающей нагрузки от строительныхконструкций на грунтовую толщу.
В составе анкера выделяют три основныхконструктивных элемента: оголовок, анкерную тягу и заделку (анкернуюплиту) [10].В учебном пособии «Механика грунтов, основания и фундаменты» [55]приводится классификация, по которой анкеры в зависимости от схемывзаимодействия с грунтом разделяют на наземные и заглубленные.Отличительнойособенностьюназемных(мелкозаглубленныхилигравитационных) анкеров является то, что при потере устойчивостиобразуется выпор грунта на поверхность. В случае заглубленных анкеровпотеря устойчивости сопровождается процессом внутреннего разрушения,без деформаций поверхности грунта [55].Также существует классификация [7], основанная на характередеформированияоснования,согласнокоторой:«Взависимостиототносительной глубины заложения d/b различают анкерные плиты мелкого(при 1< d/b < 3), глубокого (при d/b>6) и промежуточного заложения(при3≤ d/b ≤ 6) ..., где d глубина установки анкерной плиты, b ширинаанкерной плиты».
По данной классификации основные случаи предельнонапряженного состояния песчаного основания описываются следующимобразом:22для анкерных плит мелкого заложения при 1< d/b <3, 0≤ β ≤ 30° впесках плотных и средней плотности разрушение основания характеризуетсясдвигом и выпиранием грунта на поверхность (рисунок 1.8);при относительной глубине заложения d/b > 6 в песках плотных исредней плотности разрушение основания не связано с выпиранием грунта наповерхность, а характеризуется внутренним выпором (рисунок 1.9).Для анкерных плит промежуточного заложения 3≤ d/b ≤ 6 разрушениеоснования сопровождается выпором грунта на поверхность и в область поданкерной плитой [7].Рисунок 1.8 Анкерная плитамелкого заложенияРисунок 1.9 Анкерная плитаглубокого заложения1 - уплотненная область грунта; 2 - упругое грунтовое ядро; 3 – область предельнонапряженного состояния грунта; 4 - линия скольженияПосколькураскрывающиесяметаллическиегрунтовыеанкерыпредставляют собой анкерные плиты глубоко заложения, то в настоящеманализесодержатсяключевыепунктырасчетаназемных(мелкозаглубленных) анкеров и подробно раскрыты методы расчета анкеровглубокого заложения.Методы расчета мелкозаглубленных анкерных плит (устройств).Сопротивление выдергивающей нагрузке мелкозаглубленных анкерныхконструкций или фундаментов определяется суммой составляющих: веса23фундамента, веса грунта на обрезах фундамента, а также силы, возникающейв процессе сдвига фундамента с объемом грунта над анкерной плитой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
