Строительные нормы и правила подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения

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 _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_{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;

_lc - коэффициент сочетания нагру­зок;

_n - коэффициент надежности по на­значению сооружения;

_с - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1.

При сопротивлении скального основания смятию R_сs или бетонной плиты сжатию R_bt, равному ме­нее 20 _mz, где _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 _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.

НАГРУЗКИ, ВОЗДЕЙСТВИЯ И ИХ СОЧЕТАНИЯ

5.14. Нагрузки, воздействия и их сочетания долж­ны определяться согласно требованиям СНиП 2.06.01-86, СНиП 2.06.04-82, СНиП 11-7-81 и настоящего раздела.

5.15. При расчетах на основные сочетания нагрузок и воздействий надлежит учитывать:

постоянные нагрузки и воздействия

а) собственный вес сооружения, включая вес постоянного технологического оборудования (зат­воры, подъемные механизмы и пр.), местоположе­ние которого на сооружении не меняется в процессе эксплуатации:

б) вес грунта, постоянно расположенного на со­оружении;

в) боковое давление грунта, возникающее от действия собст­вен­ного веса грунта, постоянных и длительных временных нагрузок, действующих на поверхности грунта;

г) силовое воздействие воды, в том числе фильтрационное при установившихся расчетных уровнях со стороны лицевой и тыловой граней подпорной стены и стен шлюзов, при нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств (для причальных сооружений и набережных, не входящих в состав сооружений напорного фронта, данная на­грузка относится к временной длительной);

д) предварительное напряжение конструкции или ее анкерных устройств;

временные длительные нагрузки и воздействия

е) силовое воздействие воды на лицевую грань подпорной стены, стены камеры шлюза при наивыс­шем уровне воды основного расчетного случая или уровне наполненной камеры шлюза;

ж) температурные воздействия, соответствую­щие изменениям среднемесячных температур окру­жающей среды для среднего по температурным условиям года;

з) дополнительное (реактивное) боковое давле­ние грунта на под­пор­ные стены и стены камер шлю­зов, возникающее от действия длительных времен­ных нагрузок (дополнительное давление воды на лицевую грань, температурные воздействия, навал стены на грунт засыпки) ;

кратковременные нагрузки и воздействия

и) нагрузки от транспортных воздействий, строи­тельных и пере­грузочных механизмов и складируе­мых грузов (в зависимости от эксплуатационных условий данные нагрузки могут быть отнесены к временным длительным);

к) нагрузки от судов (навал, натяжение швар­товов) при расчетных скоростях подхода судов;

л) нагрузки от волн, принимаемые в соответст­вии со СНиП 2.06.04-82 при средней многолетней скорости ветра;

м) ледовые нагрузки, принимаемые в соответст­вии со СНиП 2.06.04-82 для средней многолетней толщины льда;

н) гидродинамические, пульсационные нагрузки воды.

5.16. При расчетах на особые сочетания нагрузок и воздействий следует учитывать постоянные, вре­менные длительные, кратковре­менные и одну из особых нагрузок и воздействий:

а) сейсмические воздействия;

б) силовое воздействие воды, в том числе фильтрационное при форсированном уровне воды в во­доеме (поверочный расчетный случай), соответст­вующем уровне нижнего бьефа, в случае нарушения нормальной работы противофильтрационных и дре­нажных устройств (до 50 % полной эффективности) (взамен п. 5.15 г);

в) температурные воздействия, определяемые для года с макси­мальной амплитудой колебаний среднемесячных температур, а также для года с максимально низкой среднемесячной температу­рой (взамен п. 5.15 ж);

г) волновое воздействие, определяемое в соот­ветствии со СНиП 2.06.04-82 при максимальной расчетной скорости ветра обеспеченностью 2 % - для сооружений I и II классов, и 4 % - для соору­жений III и IV классов (взамен п. 5.15 л);

д) ледовые нагрузки, определяемые при максимальной много­летней толщине или прорыве зато­ров в зимних попусках воды в нижнем бьефе (взамен п. 5.15 м);

е) воздействия, вызванные взрывами вблизи проектируемого сооружения.

5.17. В основные и особые сочетания нагрузок и воздействий следует включать только те из кратковременных нагрузок и воздействий (п. 5.15 и, к, л, м, н), которые могут действовать одновре­менно.

5.18. На­грузки и воздействия должны прини­маться в наиболее небла­­­гоприятных, но возмож­ных сочетаниях, отдельно для эксплуата­ционного и строительного периодов.

5.19. Коэффициенты надежности по нагрузкам _f принимаются в соответствии со СНиП 2.06.01-86. При использовании расчетных параметров грунтов, определенных по СНиП 2.02.02-85, коэффициент надежности по нагрузке для всех грунтовых на­грузок принимается равным 1.

При отсутствии экспериментального обоснования прочн­­­ост­­­­­ных характеристик грунтов допускается для песчаных грунтов засыпок подпорных стен III и IV классов, а также для предварительных расчетов стен I и II классов использовать их нормативные значения, приведенные в СНиП 2.02.01-83 с уменьшением их значений на коэффициент усло­вий работы _c = 0,9 (грунт засылки). В этом случае коэффициент надежности по нагрузке сле­дует принимать _f = 1,2 (0,8).

5.20. При соответствующем обосновании допу­скается не учитывать кратковременные нагрузки редкой повторяемости в расчетах по предельным состояниям второй группы.

5.21. Пульсационные и другие виды гидродина­мических нагру­­­зок опре­­­­­­­деляются на основании гидравлических лабораторных исследований.

5.22. Нагрузки от судов следует определять по обязательному приложению 10.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

_d - плотность сухого грунта;

E_n - нормативное значение модуля де­формации;

 - коэффициент поперечной деформации;

_n - нормативное значение угла внутрен­него трения;

c_n - нормативное значение удельного сцепления грунта;

_ - расчетное значение угла внутренне­го трения;

_s - угол трения грунта по расчетной плоскости;

c_ - расчетное значение удельного сцеп­ления;

Н_d - расчетный напор воды;

F_t и F_r - соответственно сумма сил, отры­вающих конструкцию от основания и удерживаюших ее;

M_t и M_r - суммы моментов сил, стремящихся опрокинуть и удержать соору­жение;

F_l - продольная составляющая гидро­динамических сил;

F_q - поперечная горизонтальная сила от навала судна;

Q_tot - поперечная сила от суммарного воз­действия ветра и течения;

E_ah и E_a - расчетные значения горизонтальных и вертикальных составляющих активного давления грунта с верхо­вой стороны сооружения;

E_ph и E_p - расчетные значения горизонтальных и вертикальных составляющих пас­сивного давления грунта с низовой стороны сооружения.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА

_f - скорость течения подходного по­тока;

_mt - средняя скорость спутного потока от водосбросных сооружений;

_t - скорость течения в оголовке рыбоотводящего тракта;

_w - пороговая скорость;

_at - привлекающая скорость;

_p - сносящая скорость;

_th - бросковая скорость;

S - площадь живого сечения потока;

l₁ - длина рабочей камеры рыбоподъем­ника;

A - площадь открытия водосбросных отверстий;

b_ri - ширина водосборной полосы одной секции экрана;

l_sh - длина шлейфа;

b_r - полуширина рыбонакопителя;

b_c - ширина камеры шлюза;

b_c,ef - полезная ширина камеры;

l_s - длина камеры шлюза;

l_st - длина прямолинейного участка су­доходной трассы;

h_l - глубина на пороге шлюза;

h_br - высота подмостового габарита;

h_h - высота перекрываемого отверстия в створе ворот;

s - статическая осадка расчетного судна в полном грузу.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

1. Данные по типам расчетных судов, грузо- и судообороту (навигационному и среднесуточному в наиболее напряженный период навигации) в створе гидроузла, определяемые на расчетный перс­пективный срок, следует устанавливать на основа­нии схемы развития водного транспорта бассейна, а при отсутствии ее на расчетный перспективный срок - на основании экономических исследований.

За расчетный перспективный срок принимается: для шлюзов на сверхмагистральных и магистраль­ных водных путях - 10 лет после начала постоянной эксплуатации; для шлюзов на водных путях мест­ного значения - 5 лет.

Расчетное судно (составы, плот) выбирается по водоизмещению, длине, ширине, осадке, надвод­ному возвышению привального бруса, надвод­ному габариту согласно сетке типов судов, утвер­жденной Минречфлотом РСФСР или управлениями речного флота союзных республик или другими ор­ганами, регулирующими судоходство.

2. Навигационный судооборот определяется по направлениям вверх и вниз отдельно груженых и порожних судов различных типов: самоходных и несамоходных, пассажирских и грузопассажир­ских, плотоводов, технического флота, шлюзуемых секций плотов и др.

3. Среднесуточный судооборот в наиболее напря­женный период навигации по каждому виду пере­возок определяется как отношение навигационного судооборота к длительности навигации, сут, умно­женное на коэффициент неравномерности подхода судов и плотов к шлюзам, принимаемый по дан­ным анализа проектируемого судооборота. При отсутствии таких данных коэффициент неравномер­ности допускается принимать: для судов 1,3; плотов 1,7.

Длительность навигации, сут, устанавливается с учетом ее продления при отрицательных темпера­турах воздуха органами, регулирующими судоход­ство на внутренних водных путях.

4. Общее число шлюзований в сутки следует определять как сумму шлюзований транспортного флота (включая плоты) и двух пар шлюзований для сверхмагистральных и магистральных водных путей и одной пары - для водных путей местного значения для пропуска технического флота.

5. Пропуск судна производится через шлюз при одностороннем или двустороннем шлюзовании.

Время цикла одностороннего шлюзования опре­деляется продолжительностью следующих операций: ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза, закрытие ворот, опорожнение или наполнение камеры, открытие ворот.

Время цикла двустороннего шлюзования опре­деляется продолжи­тельностью следующих операций: ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод судов из шлюза, ввод судов в шлюз, учалка судов, закрытие ворот, наполнение или опорожнение камеры, открытие ворот, вывод су­дов из шлюза.

Для многокамерного шлюза во всех случаях добавляется операция по переводу судов из одной камеры шлюза в другую.

6. Время на учалку судна в шлюзе для всех су­дов, за исключением скоростных, следует прини­мать 2 мин, для скоростных судов - 0,5 мин.

7. Время наполнения и опорожнения камер шлю­за следует опреде­лять гидравлическими расчетами. Для предварительных расчетов время наполнения и опорожнения камеры шлюза t, мин, допускается определять по формуле

, (1)

где  - коэффициент, принимаемый для шлюзов с головной системой пита­ния равным 0,27, с распределитель­ной системой питания — 0,19;

Н_d - расчетный напор на камеру, м;

b_c,ef - полезная ширина камеры, м;

l_c,ef - полезная длина камеры, м.

8. Время открытия и закрытия ворот шлюза следует определять на основании конструктивных разработок в зависимости от типа ворот и механиз­мов, высоты перекрываемого отверстия, а также ширины шлюза.

При предварительных расчетах продолжитель­ности открытия и закрытия ворот допускается при­нимать:

для плоских ворот - 2 мин при высоте перекры­ваемого отверстия h_h 5 м; 2,5 мин при 5 <h_h 10 м и 3 мин при h_h > 10 м;

для двустворчатых ворот - 2 мин при ширине камеры b_c  18 м; 2,5 мин при 18 <b_c  30 м и 3 мин при b_c > 30 м.

9. Время ввода судов в шлюз, вывода из него и перевода из камеры в камеру определяется в зависимости от скорости и длины пути их движе­ния.

Скорость движения необходимо определять рас­четом из условия обеспечения безопасности входа, выхода и стоянки судов у причала.

Для предварительных расчетов средние скорости движения судов на внутренних водных путях в шлюзе и на подходах к нему принимаются по табл. 1.

10. Длина пути движения судна при входе в шлюз и выходе из него определяется положением его на подходах и в камере.

Начальное расчетное положение на подходе при одностороннем движении судов в каждом из направлений определяется допустимой величиной гидродинамической силы при наполнении (опорож­нении) камеры из подходного канала, при боковом заборе и выпуске воды - возможностью открытия ворот перед ним. При двустороннем движении су­дов начальное положение судна определяется воз­можностью расхождения со встречным судном. Во всех случаях расстояние между судном и воро­тами не должно быть менее 5 м.

Положение последующих судов при выходе определяется: при одностороннем движении - возможностью закрытия ворот за ними, а при двусто­роннем движении - расхождением со встречным судном, ожидающим шлюзования.

При одновременном шлюзовании нескольких судов длину пути движения следует определять по судну, которое входит в камеру шлюза и выхо­дит из нее последним.

При переходе из камеры в камеру длина пути движения принимается равной длине камеры и средней головы шлюза.

Таблица 1

при одностороннем движении судов в каждом из направлений

; (2)

при двустороннем движении судов

, (3)

где l_c,ef - см. формулу (1);

₁ - коэффициент, принимаемый равным: при входе 0,4, при выходе 0,1;

₂ - коэффициент, принимаемый рав­ным 0,4;

l₂ - длина участка, определяемая в соот­ветствии с обязательным приложе­нием 5.

12. Грузо- и судопропускная способность шлю­зов определяется числом шлюзований расчетных судов исходя из полной загрузки шлюза в наиболее напряженные сутки (при работе шлюза, а среднем, в течение 23 ч) при принятых типах расчетных судов и структуре перевозок на установленные расчетные сроки. При определении пропускной способности однониточных шлюзов число шлюзовании для всех типов судов следует принимать 25 % при односто­роннем шлюзовании и 75 % при двустороннем шлю­зовании; для плотов принимается только односто­роннее шлюзование.

13. Число ниток шлюзов определяется исходя из необходимой пропускной способности их на рас­четные сроки.

Как правило, следует предусматривать возмож­ность строительства в будущем дополнительной нит­ки шлюза без перерыва в работе эксплуатируемых судоходных сооружений.

При надлежащем технико-экономическом обос­новании допускается принимать одну из ниток шлю­зов с меньшими габаритами камер для пропуска скоростных или малогабаритных судов.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обязательное