Исследование устойчивости ячеистых конструкций из плоского металлического шпунта
https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.7.1138-1150
Аннотация
Введение. В мировой практике ячеистые конструкции применяются в качестве как временных, так и постоянных сооружений. Они изготавливаются из взаимосвязанных шпунтовых свай, образующих смежные ячейки, и обычно заполняются грунтом обратной засыпки. При использовании ячеистых конструкций в качестве перемычки массивные ячейки позволяют проводить работы насухо и при необходимости производить выемку грунта основания на небольшую глубину. Так как в шпунте ячеистых конструкций из-за их формы практически не возникает изгибающих моментов, а работают они в основном на растяжение, в них применяются плоские шпунтовые сваи.
Материалы и методы. Выполнены проверки устойчивости ячеистой конструкции в соответствии с действующими нормативными документами. Для анализа и сравнения методик расчета устойчивости выбрано несколько диаметров и несколько глубин погружения шпунта. Помимо устойчивости для всех расчетных сечений определен коэффициент запаса по прочности замков. Полученные аналитическими методами результаты сравнивались с результатами, полученными в расчетном комплексе Midas FEA NX в двухмерной и трехмерной постановке.
Результаты. Получены графики зависимости коэффициентов устойчивости от заглубления и диаметра ячеистой конструкции. Проведено сравнение результатов, полученных в расчетном комплексе Midas FEA NX в двухмерной и трехмерной постановке, с аналитическими методами расчетов устойчивости.
Выводы. Численное моделирование в двухмерной постановке задачи дает схожие результаты с аналитическим решением и значительно меньший запас устойчивости в сравнении с трехмерной задачей.
Об авторах
Е. М. Терихов
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
Россия
Россия
Егор Максимович Терихов — аспирант кафедры гидравлики и гидротехнического строительства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
ResearcherID: HTQ-6323-2023
А. С. Аншаков
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
Россия
Россия
Александр Сергеевич Аншаков — кандидат технических наук, доцент кафедры гидравлики и гидротехнического строительства
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ AuthorID: 864818, Scopus: 57202806387, ResearcherID: ABA-6753-2020
Список литературы
1. Smith T.W., Page M.J., Carchedi D.R. Cellular pier rehabilitation design // Ports 2022. 2022. DOI: 10.1061/9780784484395.012
2. Zhang Y., Li S., Li H., Li K., Han M. Installation design of a large tubular caisson in the spatially varying seabed // Ocean Engineering. 2022. Vol. 246. P. 110626. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.110626
3. Liu R., Yuan Y., Fu D., Sun G. Numerical investigation to the cyclic loading effect on capacities of the offshore embedded circular foundation in clay // Applied Ocean Research. 2022. Vol. 119. P. 103022. DOI: 10.1016/j.apor.2021.103022
4. Wu Y., Li D., Yang Q., Zhang Y. Resistance to skirt-tip with external bevels of suction caissons penetrating clay // Ocean Engineering. 2022. Vol. 249. P. 110909. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.110909
5. Song L., Zhao H., Li J., Yang Q. Failure mode and mechanism of large cylinder structures for artificial islands on soft clay // Applied Ocean Research. 2022. Vol. 119. P. 103032. DOI: 10.1016/j.apor.2021.103032
6. Xiao Z., Song L., Li J. Stability of the large cylindrical structures in Hong Kong–Zhuhai–Macao bridge: A case study // Applied Ocean Research. 2020. Vol. 97. P. 102092. DOI: 10.1016/j.apor.2020.102092
7. Dağli B., Yiğit M.E., Gökkuş Ü. Behaviour of large cylindrical offshore structures subjected to wave loads // TEM Journal. 2017. Vol. 6. Issue 3. Pp. 550–557. DOI: 10.18421/TEM63-16
8. Xiao Z., Wang Y.Z., Ji C.N., Huang T.K., Shan X. Stability analysis of large cylindrical structure for strengthening soft foundation under wave load // Yantu Lixue/Rock and Soil Mechanics. 2010. Vol. 31. Issue 8. Pp. 2648–2654.
9. Kim J., Jeong Y.J., Park M.S. Structural behaviors of cylindrical cofferdam with plane and corrugated cross section under offshore conditions // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2017. Vol. 7. Issue 9. Pp. 334–340.
10. Kim J., Jeong Y.-J., Park M.-S., Song S. Structural analysis of offshore cofferdam subjected to wave load and suction pressure // Open Journal of Civil Engineering. 2018. Vol. 8. Issue 4. Pp. 555–569. DOI: 10.4236/ojce.2018.84040
11. Kim J., Jeong Y.J., Park M.S., Song S. Numerical investigation on buckling behavior of suction-installed cofferdam // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2018. Vol. 7. Issue 11. DOI: 10.17577/IJERTV7IS110103
12. Gahlot R., John R., Zemse R. Cofferdams-forces analysis and design criteria // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2014. Vol. 5. Issue 12.
13. Ciammaichella M., Tantalla J. Temporary cellular cofferdam design, installation and removal at Willow Island hydroelectric project // Proceedings of HydroVision. 2014. Pp. 2–7.
14. Weinmann T., Nyren R., Marr W.A. Exposure of deep foundations for the Kentucky lock addition project // IFCEE 2015. 2015. DOI: 10.1061/9780784479087.234
15. Bittner R., Kirk N. Cofferdam solution for steeply sloping rock using flat-sheet piles // Proceedings of the 39th Annual Conference on Deep Foundations. 2014.
16. Geotechnical design parameters for retaining walls, sound barrier walls and non-critical slopes // Staunton Materials Section, VDOT Staunton District. Virginia Department of Transportation. 2013.
17. Yazdani M., Azad A., Farshi A.H., Talatahari S. Extended “Mononobe-Okabe” method for seismic design of retaining walls // Journal of Applied Mathematics. 2013. Vol. 2013. Pp. 1–10. DOI: 10.1155/2013/136132
18. Warrick J.A., Bountry J.A., East A.E., Magirl C.S., Randle T.J., Gelfenbaum G. et al. Large-scale dam removal on the Elwha River, Washington, USA: Source-to-sink sediment budget and synthesis // Geomorphology. 2015. Vol. 246. Pp. 729–750. DOI: 10.1016/j.geomorph.2015.01.010
19. Tockner K., Zarfl C., Alex E., Berlekamp J., Tydecks L. Future boom in hydropower dam construction will change the global map (Slides) // 17th International River symposium: Excellence Collaboration-Integration. 2014. Pp. 1–8.
20. Rose A.T. Using the 1911 Austin dam failure case history in undergraduate teaching // 7th International Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering. 2013.
21. Mohan R. Review of environmental dredging in North America: current practice and lessons learned // J. Dredging. 2016. Vol. 15. Issue 2. P. 29.
22. Saba M.R., Abbas B., Al-Humairi B.A. Finite element model to study the deformation of circular cellular cofferdams by using ansys program // Journal of University of Babylon for Engineering Sciences. 2014. Vol. 22. Issue 1. Pp. 123–132.
23. Prassetyo S.H., Gutierrez M. Cellular cofferdams as permanent hydropower dam structures // 2018 U.S. Society on Dams Conference and Exhibition. 2018.
24. Al-Taee K.N., Al-Rammahi S.H. Stability analysis of cellular retaining structure by plaxis finite element code // The Iraqi Journal for Mechanical and Material Engineering. 2018. Special Issue (D). Pp. 599–612.
25. Терихов Е.М., Аншаков А.С. Анализ методов расчета устойчивости ячеистых конструкций // Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. № 7. С. 1104–1113. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.7.1104-1113
Рецензия
Для цитирования:
Терихов Е.М., Аншаков А.С. Исследование устойчивости ячеистых конструкций из плоского металлического шпунта. Вестник МГСУ. 2024;19(7):1138-1150. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.7.1138-1150
For citation:
Terikhov E.M., Anshakov A.S. Stability analysis of cellular structures made of flat metal sheet piles. Vestnik MGSU. 2024;19(7):1138-1150. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.7.1138-1150
Просмотров:
197
Послать статью по эл. почте 