автореферат диссертации по строительству, 05.23.02, диссертация на тему:Несущая способность и деформации стальных трубчатых свай, применяемых при строительстве сооружений на шельфе

На правах рукописи

СОСНИНА Светлана Анатольевна

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ И ДЕФОРМАЦИИ СТАЛЬНЫХ ТРУБЧАТЫХ СВАЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СООРУЖЕНИЙ НА ШЕЛЬФЕ

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург 2006 г.

Работа выполнена в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор технических наук В Б Глаговский

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор В В Знаменский кандидат технических наук, доцент А И Голубев

Ведущая организация:

Петербургский государственный университет путей сообщения

Защита состоится " 02 " июня 2006 г. в /О часов на заседании диссертационного совета Д.512.001.01 в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б Е Веденеева» по адресу: 195220, Санкт-Петербург, Гжатская ул, 21

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВНИИГ имени Б.Е. Веденеева»

Автореферат разослан

2/ " 2ооб

г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Т В. Иванова

Aooefl

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена проблемам, связанным с расчетом несущей способности стальных трубчатых свай, разработке методик расчета деформаций свай и свайных кустов под действием комбинированных нагрузок, рассмотрению возможности использования свай-оболочек различных конструкций для закрепления морских гидротехнических сооружений на шельфе.

Актуальность темы. В последнее время в связи с увеличением потребности в энергетических ресурсах значительно возрос интерес к освоению континентального шельфа арктических морей России При больших глубинах моря и слабых грунтах основания свайный фундамент в ряде случаев может оказаться не только наиболее экономичным, но и единственно приемлемым решением Необходимость проектирования сооружений для тяжелых климатических и инженерно-геологических условий, увеличение рабочих глубин моря, а также развитие новых направлений использования прибрежной зоны, таких как строительство парков ветрогенераторов, приводит к разработке новых конструкций сооружений. Условия работы, да и сами конструкции свайных фундаментов таких сооружений могут существенно отличаться от конструкций, признанных «традиционными» в этой сфере.

Широкое использование свайных фундаментов при строительстве гидротехнических сооружений (ГТС) требует постоянного совершенствования существующих методов расчета, развития новых методов, позволяющих более полно учесть условия работы и конструктивные особенности сооружений и их фундаментов, а также исследования возможности использования новых видов свайных якорей и фундаментов.

Целью диссертационной работы являлась оценка существующих методов расчета несущей способности свай с точки зрения возможности их использования применительно к сваям-оболочкам морских гидротехнических сооружений, а также разработка новых методов оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) свай и свайных кустов под действием комбинированных нагрузок и методов расчета удерживающей способности некоторых особых видов свай. В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:

- изучены методы расчета несущей способности и деформаций свай-оболочек, получившие наибольшее распространение в российской и зарубежной практике проектирования морских ГТС, выполнены сопоставительные расчеты и анализ результатов, полученных с использованием рассмотренных методов;

-получено аналитическое решение задачи о деформации сваи-оболочки при действии горизонтальной нагрузки и изгибающего момента при некоторых упрощающих представлениях о работе грунта;

з РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

ОЭ 200^акт

-разработана методика расчета свай под действием комбинированных нагрузок, позволяющая рассчитывать одиночные сваи и кусты свай, основанная на использовании кривых нелинейного деформирования произвольного вида;

- выполнено расчетное моделирование серии экспериментов, включающей исследование работы одиночной сваи и свайных кустов различной конфигурации, проведено сопоставление экспериментальных и расчетных результатов;

- разработаны методики и выполнены расчетные оценки удерживающей способности анкерных свай некоторых специфических типов, используемых для закрепления морских ГТС;

- проанализированы особенности расчета НДС свай-оболочек, зацементированных в скальное основание, выполнены расчетные исследования по обоснованию проектов свайных фундаментов на скальном основании для двух строительных объектов.

Научная новизна работы состоит в:

- решении задачи о деформации сваи-оболочки при действии горизонтальной нагрузки и изгибающего момента аналитическим методом при некоторых упрощающих представлениях о работе грунта;

- разработке метода расчета свай под действием комбинированных нагрузок, позволяющего рассчитывать одиночные сваи и кусты свай, с переменной по длине жесткостью, погруженные в разнородное основание, для произвольного вида кривых нелинейного деформирования;

- разработке методики оценки удерживающей способности анкерной сваи конструкции ВНИИГ с лепестковыми открылками, работающей на выдергивающую нагрузку.

Практическая ценность работы состоит в использовании разработанных методик и результатов анализа существующих методов для расчетного обоснования свайных фундаментов ряда объектов, проектируемых для установки в шельфовых зонах. Среди объектов, при обосновании которых использовались результаты работы' предпроектные разработки платформ для месторождения «Сахалин-1», Штокмановского газоконденсатного месторождения, парк ветрогенераторов в Северном море, выносные причальные устройства для проектов «Сахалин-1» и «Сахалин-2». Материалы диссертации использованы также при разработке специальных технических условий для обустройства месторождения им Ю.Корчагина.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на III научно-методической конференции ВИТУ: Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций, 1999г.; 4ой Украинской научно-технической конференции: Механика грунтов и фундаментостроение, г. Киев, 2000г.; XXII Международной молодежной научно-

технической конференции- Гидроэнергетика в XXI веке, Москва, 2001г; 5"й (2001г.) и 7ой (2005г.) международных конференциях: Освоение шельфа арктических морей России.

Достоверное! ь результатов рабо!ы основана на:

- сопоставлении результатов, полученных по разработанным методам, с точными аналитическими решениями;

- сравнении роультатов расчета с экспериментальными данными и известными данными других авторов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 статей.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 86 наименования, изложена на 135 страницах и содержит 47 рисунков.

На защиту выносятся:

- метод расчета деформаций свай-оболочек под действием горизонтальной нагрузки и изгибающего момента, основанный на аналитическом решении при некоторых упрощающих представлениях о работе грунта;

- методика расчета сваи и свайных кустов на неоднородном основании под действием комбинированных нагрузок с использованием кривых нелинейного деформирования произвольного вида;

- методика оценки удерживающей способности анкерной сваи конструкции ВНИИГ под действием выдергивающих нагрузок;

- результаты сопоставительных расчетов несущей способности свай- оболочек, анализ возможности использования российских нормативных документов для расчета таких свай с учетом их специфики.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные цели и задачи, дано краткое содержание работы.

Свайные фундаменты широко применяются в различных областях строительства, в том числе и морском гидротехническом строительстве Экспериментальным и расчетным исследованиям работы свайных фундаментов посвящены работы многих авторов. Среди них можно выделить работы П.А. Аббасова, A.A. Бартоломея, Б В Бахолдина, А.С Буслова, Г.И Глушкова, Б.В Гончарова, А А Григорян, Н.М Дорошкевич, К.С. Завриева, В.В. Знаменского, В.А. Ильичева, Э.В. Костерина, A.A. Луга, Ю Г. Трофименкова, В М.Улицкого, В.Г Федоровского, Н G. Poulos и др Однако, большинство работ посвящено расчету свай, применяемых в гражданском и промышленном строительстве Сваи, используемые в фундаментах морских ГТС, существенно отличаются от свай гражданских и промышленных зданий.

Большой вклад в изучение особенностей работы свай гидротехнических сооружений внесли работы Л А Долинского, В.M Кириллова, Ю М. Колесникова, C.B. Курило, С Н. Левачева, А.П. Рихаринуси, В.Г. Федоровского, Cooke R.W., Dawson Т , Laçasse S., Matlock H., Reese L.C., Sparrevik P. и др.

Интенсивное развитие такой отрасли, как добыча полезных ископаемых, а также других направлений использования шельфовой зоны привело к разработке новых конструкций платформ, в том числе и платформ на свайном основании или с использованием свайных якорей. Широкое использование традиционных свай-оболочек, а также внедрение уникальных конструкций и разработок для закрепления плавучих объектов требует постоянного совершенствования существующих и развития новых методов расчета, позволяющих более полно учесть условия работы и конструктивные особенности сооружений и их фундаментов

В первой 1лаве рассмотрены основные особенности конструкции, условий работы и технологии установки свай, применяемых при строительстве морских ГТС по сравнению со свайными фундаментами наземных и портовых сооружений. Наиболее часто при обустройстве свайных фундаментов сооружения на шельфе используют стальные сваи-оболочки, представляющие собой полые трубы, имеющие диаметр 1,5 - 2 м, незначительную толщину стенки (15-60 мм) и глубину забивки до 60 м и более. Продольные нагрузки, передаваемые на сваи, в некоторых случаях достигают несколько десятков меганьютонов, поперечные нагрузки соизмеримы, а иногда и превосходят осевые нагрузки.

В зарубежной практике наибольшее распространение для расчета таких свай получили нормы Американского нефтяного института (API) и норвежские нормы (DNV). В российской практике проектирование свайных фундаментов должно осуществляться в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85, СП 50-102-2003 В главе дан обзор и краткая характеристика наиболее распространенных методов расчета по всем основным вопросам, связанным с обоснованием конструкций свайных фундаментов Выявлены специфические проблемы, возникающие при расчете несущей способности свай-оболочек шельфовых сооружений, с использованием российских нормативных документов, такие как:

-требования этих нормативных документов не распространяются на проектирование свай длиной более 35 м;

- для рассматриваемого типа свай не определены коэффициенты условий работы по боковой поверхности и под нижним концом сваи;

- характеристики грунта не всегда попадают в охваченный в таблицах диапазон значений, нет рекомендаций по учету водонасыщенности грунта;

- представление значений в виде таблиц не позволяет оценить влияние на сопротивление грунта таких факторов, как циклический характер нагружения, а также учесть уникаль-

ные свойства грунта, обусловленные историей его формирования и залегания

В конце главы приведены обзор конструкций стационарных и плавучих сооружений на свайном основании.

Во второй главе приведен летальный анализ методов расчета несущей способности свай на осевую вдавливающую и выдергивающую нагрузки в соответствии с российскими (СНиП 2 02.03-85, СП 50-102-2003) и зарубежными (API RP и DNV) нормативными документами Проведено сопоставление этих методов в части выбора расчетной схемы для расчета несущей способности, определения величин удельного сопротивления по боковой поверхности и под нижним концом сваи, назначения допустимой нагрузки на сваю Выполнено сопоставительные расчеты для трех типов грунтового основания' для однородного песчаного основания; основания, сложенного слоями глинистого грунта; разнородного основания, сложенного слоями песчаного и глинистого грунта.

Анализ полученных результатов показал, что:

- Для песчаных грунтов разброс оценок, получаемых по различным методикам, для трения по боковой поверхности и сопротивления под нижним концом не очень велик, при этом расчет по СНиП практически во всех случаях дает большее значение сопротивления Это может быть объяснено тем, что требования СНиП разрабатывались, главным образом применительно к проектированию гражданских и промышленных зданий, для которых характерно использование свай сплошного сечения, вызывающих существенное уплотнение окружающего сваю грунта.

-Разброс оценок, получаемых для глинистых грунтов, менее систематичен В некоторых случаях результаты расчета по рассматриваемым методикам дают близкие значения бокового трения, а в других - эти величины отличаются более чем в 2 раза Для сопротивления под нижним концом расхождение очень существенно, в некоторых случаях более чем в 7 раз, что не может быть объяснено только уплотнением. Таким образом, полученные результаты подтверждают мнение разработчиков DNV о том, что на сегодняшний день не существует достоверного метода расчета несущей способности свай в глинистых грунтах.

-Несмотря на разницу в общем подходе к определению несущей способности, связанную с учетом работы фунтовой пробки, расчет по API не во всех случаях дал более высокую оценку несущей способности, чем расчет по СНиП. Это свидетельствует о том, что прямой перенос рекомендаций API по учету сопротивления грунтовой пробки на требования СНиП, может привести к завышению величины несущей способности. Для осуществления такого переноса, необходимо удостовериться, что расчет сопротивления по боковой поверхности и под нижним концом также выполнен с учетом условий установки тонкостенной сваи.

Рассмотрены особенности расчета несущей способности свай морских ГТС на действие горизонтальной нагрузки Более детально проанализирован расчет на горизонтальную нагрузку свайного фундамента типа «моноколонна», представляющего собой колонну большого диаметра, нижняя часть которой заглублена в фунт и выполняет роль сваи. Величина горизонтальной нагрузки для такого фундамента может влиять на выбор не только диаметра и

толщины стенки, но и длины сваи.

Возможность использования конструкции типа «моноколонна» в качестве опоры под ветрогенератор исследовалась для установки на одной из площадок Северного моря. При небольшом собственном весе сооружения, на колонну на уровне дна передавались значительные горизонтальные усилия и изгибающий момент. По результатам расчета для обеспечения осевой несущей способности было достаточно заглубления колонны на 15 м. Однако при таком заглублении свая под действием горизонтальных нагрузок поворачивается в грунте, как жесткое целое, что приводит к значительным перемещениям на уровне дна. Поэтому для обеспечения «защемления» нижнего конца и ограничения деформаций потребовалось увеличить глубину погружения колонны. Как видно из рис 1, деформации принимают приемлемые значения лишь при глубине погружения более 34 - 36 м.

Третья глава посвящена расчету деформаций свай и свайных кустов при действии комбинированных нагрузок Для расчета НДС свай наибольшее распространение получили методы, основанные на использовании кривых нелинейного деформирования, отражающих мобилизацию сопротивления грунта по мере развития смещений (кривые «I-уу» для сопротивления по боковой поверхности, «(?-№» для сопротивления под нижним концом, «р-и» для бокового отпора) В диссертации рассмотрены некоторые из существующих рекомендаций по определению этих кривых Наибольшее внимание уделяется кривым, отражающим мобилизацию горизонтального отпора.

Отдельно рассмотрены рекомендации для горизонтального отпора, основанные на упрощенных представлениях о работе грунта, позволяющие представить мобилизацию отпора в более удобном для расчета виде, а именно рекомендации СНиП 2.02 03-85 и Доусона

Согласно рекомендациям Доусона отпор фунта упрощенно представляется в виде'

Рис 1 Изменение прогиба оголовка моноколонны в зависимости от глубины забивки

р = ки - для упругой зоны; р - ЫОгг - для зоны пластических деформаций, где О - внешний диаметр сваи; и - прогиб оси сваи; N эмпирический коэффициент; <т - параметр, характеризующий прочность грунта; к - параметр, характеризующий упругие свойства грунта; а = а + Ьг - для глин; а = КрУ,рг - для песков; а,Ь - постоянные для данного вида грунта; угр - удельный вес грунта с учетом взвешивания; г - глубина; Кр = (1 + Ь1п<р)/( 1 -вт<р), где ср - угол внутреннего трения.

На основе этой модели автором было выписано в замкнутой форме решение задачи о деформации сваи под действием горизонтальной нагрузки для свободностоящей сваи и получено решение для сваи, защемленной в ростверк.

Прогиб сваи описывается уравнением изгиба балки:

Ш-^-р (1)

да

где Е1 - изгибная жесткость сваи.

Решение уравнения имеет вид для пластической и упругой зон соответственно:

»=[-5£-^ + С,— + С2- + С,г + СА/Е1 (2)

{ 24 120 ' 6 2 2 4)

и = еа2'( С5 соча г' + Сй Ч1па2') + е а/(С7 соча г' + Сл >таг') (3)

где: г' = г -1,, Ь, - глубина пластической зоны, а = (к /(4Е1 ))'!4.

В решение входят восемь произвольных постоянных, четыре из которых определяются из граничных условий на концах сваи, а остальные - в процессе решения из условия сопряжения - непрерывности момента, перерезывающей силы, отпора, прогиба и угла поворота на границе зон, местоположение которой также заранее не известно и должно быть найдено в процессе решения.

На верхнем конце сваи принимаются условия для свободностоящей сваи или для сваи защемленной в ростверк. На нижнем конце для достаточно длинных свай можно принять условие затухания перемещений.

Показано, что определение глубины пластической зоны сводится к решению уравнения следующего вида:

• для свободностоящей сваи - кубического:

+(аР'-а2рш +7'У1 =0' (4)

• для сваи, защемленной в низкии ростверк - четвертой степени:

[зрг ар [а2 0Р2 Р2 Г ^ ctP, сР2 f /> ¿Р2 Р2 J где: Р, - NDa - для глин, Р,= 0-для песков; Р2 = NDb - для глин; Р, = NDKpy,p- для песков;

Fho и Мо- внешние горизонтальная сила и момент; во - начальный угол поворота в заделке.

После нахождения глубины пластической зоны выражения для определения усилий и деформаций в любой точке по длине сваи получены в явном виде.

Проведено сопоставление результатов расчета с учетом рекомендаций Доусона и по методике СНиП для фундаментов нескольких платформ, которые планируется установить на арктическом шельфе России. Результаты расчета показали, что использование методики СНиП приводит к заметному занижению значений перемещений голов и углов поворота свай - оболочек по сравнению с расчетом по рассмотренной методике.

Среди рекомендаций по определению кривых, которые, с точки зрения их авторов, наиболее точно описывают процесс мобилизации отпора грунта в процессе деформирования, можно выделить рекомендации API, DNV, коллектива авторов В.Г Федоровского, С.Н. Лева-чева и др. В работе выполнен сопоставительный анализ этих рекомендаций, который выявил, что получаемые результаты не всегда хорошо согласуются между собой, что особенно заметно для глубинных слоев.

Для расчета НДС свай, погруженных в слоистое основание, при действии комбинированных нагрузок автором была разработана следующая методика, основанная на использовании кривых нелинейного деформирования произвольного вида.

Свая рассматривается как линейно упругая балка, характеризуемая жесткостями на изгиб El и на сжатие ЕА, которые могут быть переменными по длине сваи. НДС сваи под действием комбинированных нагрузок с учетом влияния осевого усилия на изгиб и реакции фунтового массива описывается системой нелинейных уравнений:

где w - осевое смещение; и - прогиб сваи; z - глубина; р„ - вертикальный отпор грунта; р -горизонтальный отпор грунта.

В зависимости от условий сопряжения сваи с конструкцией на оголовке сваи могут задаваться либо условия жесткого защемления в ростверк, либо шарнирного сопряжения. Для длинных висячих свай на нижнем конце ставятся условия свободного конца.

Для численного решения системы уравнений (6) свая разбивается на некоторое количество расчетных элементов. В пределах элемента второе уравнение (6) можно записать в виде

Е1и1У =-ке,и + ае1+Ье12 (7)

где ке1, ае1, Ье1 - коэффициенты, описывающие отпор грунта, распределенный по длине элемента и влияние осевого усилия на изгиб.

Решение этого уравнения может быть представлено в виде

И = с,/, 00+ с2/2 {х)+ с3/} 00+ с,/, 00+ /, (г) (8)

где с, постоянные и /(- функции, определяемые таблицей:

К,=о ке1>0

// 1 е"2 со^(аг)

Л г еш нп^са)

п 22 е~т сш(аг)

Л е~ш ^ш(ог)

Л [аи24/24 + Ьиг5/12О)/Е1 (ае, + Ье1г)/ке,

Совокупность условий сопряжения - непрерывности момента, перерезывающей силы, прогиба и угла поворота на границах между элементами и граничных условий на концах сваи составляют линейную алгебраическую систему для определения коэффициентов с?.

Решение исходной нелинейной задачи (6) отыскивается в ходе итерационного процесса, при этом коэффициенты ке/, аа, Ье1 на каждой итерации определяются исходя из следующих зависимостей:

К-1 = — • - (Р-1 + <7 ¡) = -А,/«- / + ае1 + ;

"о (9)

~(Р, + 4,) = -*,/«/ + ае, + Ье1г, где и - прогибы, полученные на предыдущей итерации; ц = (и'ЕА\/- члены, определяющие влияние осевого усилия на изгиб. Индексы -1,0, 1 соответствуют верхней, средней и нижней точкам элемента.

Разработанная методика использовалась для расчета ряда свайных фундаментов на шельфе Северного моря, арктическом и дальневосточном шельфе России.

Во второй части главы рассмотрены особенности работы свайных кустов, дан краткий обзор методов расчета и результатов экспериментальных и расчетных исследований некоторых авторов. Основное внимание уделяется расчету горизонтально нагруженных групп свай.

Наиболее универсальными являются методы расчета, основанные на использовании коэффициентов взаимовлияния для определения снижения сопротивляемости каждой сваи внутри куста, например метод, рекомендованный коллективом авторов В.Г.Федоровский,

11

С.Н Левачев и др Этими авторами предлагается следующая зависимость для суммарного коэффициента взаимовлияния Д используемого для корректировки кривой "р-и":

Р, = П[¡-а^р/г^ь + ь^х^х^/г^с^х; -*,;/>„У)] (10)

где: гч - расстояние между осями 1-ой и ¡-ой свай; х„ у,- их координаты; направление оси х совпадает с направлением действия горизонтальной силы; сц, 6/, ая, Ър сй - эмпирические безразмерные коэффициенты.

Для выполнения расчетов свайных кустов, объединенных жестким ростверком, автором была разработана следующая методика.

Расчет куста проводится посредством последовательного расчета входящих в него свай при соблюдении условий жесткой или шарнирной заделки их оголовков в ростверке и последующего определения суммарной реакции, приложенной к ростверку со стороны свай и грунта под подошвой ростверка.

Расчет реакции грунта под подошвой низкого ростверка проводится на основе винкле-ровской модели с учетом ограничения касательных контактных напряжений и возможного образования зоны отрыва.

При заданных кинематических условиях на ростверке, граничные условия на оголовках свай могут быть найдены из условия его абсолютной жесткости. Нагрузки, приложенные к ростверку, определяются по суммарной реакции свай и грунта под подошвой ростверка.

Задача расчета свайного куста на заданные внешние нагрузки Р*, Л/*) эквивалентна решению системы уравнений

РИ(й,й,в)= Р^, Рг^,щв)=Р', м(и,й,д)=М' (11)

относительно неизвестных смещений ростверка ¡р,

Решение системы отыскивается методом Ньютона. Используя линейную часть разложения сил по перемещениям в окрестности некоторой начальной точки (ип, и>„ ,0О), можно записать систему относительно поправок

'д1± о ^ дй 80

0 ^ У! 8й 80 дМ дМ 8М

,8и дмг дв

Ай = ЛРг (12)

(лв) {лм\

-—^-Дхй, ЛР2 = р' - Рг - ^-Ли , ЛМ = М"-М и значения функций

8н> ди

где ЛР^Р,-Рк

(Р,ГР2,М) и их частных производных вычисляются в точке (¿¡п,щ,в0). Влияния

12

вертикального смещения на горизонтальную силу и горизонтального смещения на вертикальную силу незначительны, их вклад учитывается в процессе итераций, что позволяет использовать явное решение системы (12).

Для сопоставления результатов, получаемых расчетным методом с использованием коэффициентов суммарного взаимовлияния Д с экспериментальными данными было проведено моделирование одной из серий экспериментов, выполненных В.В. Знаменским. В выбранной серии экспериментов взаимодействие свай при действии горизонтальной нагрузки изучалось на модельных свайных фундаментах, погруженных в однородный песчаный грунт средней крупности и оборудованных месдозами. Сваи имели сечение 70 х 70 мм, длину 1400 мм.

Целью моделирования было сопоставление результатов, получаемых расчетным путем с экспериментальными данными, в части определения распределения нагрузок между сваями и снижения горизонтальной сопротивляемости каждой сваи группы при различных конфигурациях ростверка. Рассматривались группы из 4, 5, 6 и 9 свай.

Моделирование эксперимента показало, что расчет свайных групп с учетом коэффициента взаимовлияния /? не всегда достаточно точно отражает поведение свай, наблюдаемое в эксперименте. Удовлетворительное совпадение результатов получено для крайних задних свай в группах из 4, 6 и 9 свай. В остальных случаях количественная оценка снижения сопротивляемости сваи по сравнению с сопротивляемостью одиночной сваи по результатам расчета выше, чем полученная в эксперименте Особенно явно это прослеживается для крайних свай переднего ряда. По результатам эксперимента поведение этих свай близко к поведению одиночной сваи независимо от расстояния между сваями, те сваи заднего ряда практически не влияют на впередистоящие сваи По результатам расчета это влияние существенно и определяется расстоянием между сваями В результате, это приводит не только к занижению сопротивляемости впередистоящих свай, но, в некоторых случаях, и к неправильному распределению нагрузок между сваями куста,

>

> у г"

1 / / ✓ г

/ / г

/ / у . Г

/ /

• 9,091 0,092 0,003 9,094

эксп передом ♦ расчет передняя

—ёг эксп средняя ра^ча средняя

и т-п ада« И расчет задам

Рис 2 Распределение нагрузки между сваями в группе из 6 свай при расстоянии между сваями ЗО

что особенном заметно в группах с большим количеством свай На рис 2 показаны результаты сравнительной оценки для группы из 6 свай при расстоянии между сваями 3D

В четвертой главе диссертации рассмотрены некоторые типы якорей, которые могут быть отнесены к сваям В последнее время, в связи с увеличением рабочих глубин появился целый ряд конструкций платформ, удерживаемых на месте с помощью якорей. В связи с этим разработаны новые конструкции и технологии погружения якорей, эффективные с точки зрения обеспечения удерживающей способности и простые с точки зрения установки.

Засасываемые сваи впервые были предложены компанией Single Buoy Mooring для зая-корения танкера в 1980 году, однако значительный интерес к этой концепции появился несколько позже. Засасываемая свая представляет собой полую стальную оболочку, оборудованную крышкой. Первоначальное погружение сваи в грунт происходит под действием собственного веса, далее свая погружается за счет дополнительного вертикального усилия, создаваемого понижением давления воды внутри сваи путем ее откачивания Большой вклад в исследование возможности применения засасываемых свай внесли работы сотрудников Норвежского Геотехнического Института.

В диссертации рассмотрена возможность использования засасываемых свай для закрепления платформы в условиях арктического шельфа России. Несущая способность засасываемых свай определялась на конечноэлементных моделях конструкции. Задача решалась в плоской и пространственной постановках Исследования на плоских моделях выполнялись с целью изучения влияния на несущую способность различных параметров, таких как диаметр сваи, глубина погружения, расположение точки крепления троса, направление действия силы. Результаты расчетов показали, что в рассматриваемых грунтовых условиях размещение точки крепления тросов к якорю в пределах нижней трети повышает несущую способность засасываемой сваи более чем в 1,7 раза по сравнению с размещением точки крепления в верхней части якоря Это объясняется тем, что при большем заглублении точки закрепления свая перемещается поступательно, а не поворачивается в грунте, при этом перемещается больший объем грунта (рис.3).

004 ООО

Рис 3 Перемещения основания сваи при заглублении точки крепления троса' а) z=8 м б) z=l 1 м

Расчет на пространственной модели проводился для одного из вариантов. Результаты расчета показали, что расчетная величина предельной нагрузки, полученная из решения пространственной задачи, существенно выше полученной из решения плоской задачи, что объясняется неучетом сил трения по боковым поверхностям призмы выпора при расчете на плоских моделях и пространственным характером работы массива.

Выполненные исследования показали, что засасываемые сваи имеют значительную несущую способность, что подтверждает возможность их использования в морском гидротехническом строительстве.

Также в диссертации рассмотрен еще один тип анкерной сваи, разработанный E.H. Беллендиром, В.И. Жиленковым (ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева») и признанный изобретением (рис.4). В нижней части металлического пустотелого корпуса сваи имеются продольные надрезы, внутри размещается заряд нсбризантного взрывчатого вещества с электрозапалом После погружения анкерной сваи в грунт производят подрыв заряда, в роультате про-

15

исходит расщепление надрезов в нижней части корпуса и образование лепестковых открылков.

В диссертации представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований удерживающей способности такой сваи, погруженной в однородный песчаный грунт. Экспериментальные исследования показали, что усилие, необходимое для извлечения сваи с открылками, в 5-6 раз превосходит усилие, необходимое для извлечения такой же сваи без открылков. В процессе исследований была отмечена важная особенность деформирования поверхности грунтовой толщи, которая приобретала куполообразную форму вокруг сваи в удалении до пяти ее диаметров.

Рис 4 Конструкция анкерной сваи Рис. 5 Течение грунта при нару-

шении несущей способности

Для выполнения расчета удерживающей способности анкерной сваи основным моментом было определение формы разрушения. Очевидно, что за счет уширения в нижней части выдергивание сваи должно произойти с захватом некоторого массива грунта. Для определения формы разрушения был численно смоделирован процесс выдергивания сваи. Расчет выполнялся с использованием программного комплекса «ДИСК-Геомеханика». Задача решалась в плоской постановке За потерю несущей способности принимался момент, когда приращение перемещения не вызвало дальнейшего приращения сопротивления

На рис. 5 представлена картина, выявляющая характер течения грунта при нарушении

несущей способности Как видно из рисунка, вокруг сваи образуется грунтовое тело, имеющее бутылкообразную форму, которое перемещается вверх вместе со сваей. В верхней части массива вокруг сваи имеется призматическое кольцо, которое расширяется при ее выдергивании, перемещаясь в стороны и вверх и образуя кольцо выпора на поверхности.

При оценке несущей способности сваи учитывалось трение по поверхности извлекаемого грунтового тела и его вес. Результаты расчета дали хорошее совпадение с результатами эксперимента, что подтвердило достоверность разработанной методики и возможность ее использования для расчета анкерных свай такого типа

При проектировании сооружений на скальном основании также могут использоваться стальные сваи-оболочки. Установка этих свай осуществляется в предварительно пробуренные скважины с последующей цементацией зазора между сваей и скалой. Расчет таких свай на выдергивание имеет ряд особенностей, характерных для зацементированных в скалу анкеров и не рассматриваемых при проектировании свай в мягких грунтах Сопротивление выдергиванию одиночного анкера может определяться одним из следующих четырех факторов-

• допустимым напряжением в стали, формирующей анкер;

• допустимым напряжения сцепления по контакту между анкером и цементацией;

• допустимым напряжением сцепления между цементацией и скалой;

• собственным весом массива скалы и вышележащего грунта, который захватывает анкер при выдергивании.

Следует заметить, что ни среди отечественных, ни среди зарубежных нормативов к настоящему моменту не существует документа, объединяющего рекомендации по всем основным вопросам проектирования таких свай. Поэтому был выполнен анализ различных доступных методик, разработанных для свай и анкеров, и определены основные рекомендации по расчету по всем четырем возможным схемам разрушения Наиболее специфической с точки зрения практики проектирования традиционных свай является метод расчета выдергивания свай с захватом скального массива, разработанный Томлинсоном и включенный в рекомендации британского стандарта (Вв) По мнению Томлинсона выдергивание тела, представляющего собой перевернутый конус с образующей, направленной под 30 к вертикальной оси и с вершиной у нижнего конца сваи, является консервативной оценкой даже для сильно разрушенного скального основания В Вв рассматривается возможность формирования конуса также от середины заделанной в скалу части сваи.

В диссертации рассматривается возможность использования свай, зацементированных в скальное основание, для закрепления двух различных объектов схожего назначения: выносного причального устройства и одноточечного причала, разработанных для установки на

шельфе о. Сахалин. Выполненные расчеты подтвердили значительную несущую способность

17

на сжимающую и выдергивающую нагрузку свай, зацементированных в скальное основание. По результатам исследований, для обоих сооружений определяющим являлся расчет на выдергивание с захватом скального массива. В 2005г. оба сооружения успешно установлены

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполненные сопоставительные расчеты несущей способности свай-оболочек в соответствии с российскими и зарубежными нормативными документами выявили, что:

- расчет свай-оболочек в соответствии с требованиями СНиП (СП) сопряжен с рядом неопределенностей, которые влияют на достоверность результата;

- возможен довольно большой разброс в оценке несущей способности по различным методикам, что особенно заметно для свай, забитых в глинистые грунты. '

1. Получено аналитическое решение задачи о деформации сваи-оболочки при действии горизонтальной нагрузки и изгибающего момента с учетом некоторых упрощающих представлений о работе грунта.

3. Разработана методика расчета свай под действием комбинированных нагрузок, позволяющая рассчитывать одиночные сваи и кусты свай, с переменной по длине жесткостью, погруженные в слоистое основание, для произвольного вида кривых нелинейного деформирования. Разработанная методика использовалась для расчета ряда объектов на шельфе арктических и дальневосточных морей России

4. Выполнено расчетное моделирование серии экспериментов, включающей исследование работы одиночной сваи и свайных кустов под действием горизонтальной нагрузки при различном количестве свай и расстоянии между ними Проведено сопоставление экспериментальных и расчетных данных в части распределения нагрузки между сваями и снижения сопротивляемости каждой отдельной сваи.

5. Рассмотрены некоторые специальные виды свай, применяемых при строительстве морских ГТС, проанализированы особенности расчета таких свай, выполнены расчетные

оценки несущей способности на примере реальных сооружений. •

6. Для анкерной сваи с лепестковыми открылками предложена методика оценки удерживающей способности Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными, показало, что разработанная методика достаточно хорошо описывает поведение такой сваи как в части определения формы разрушения, так и в части определения величины удерживающей способности.

Содержание диссертации отражено в работах:

1. Глаговский В.Б., Соснина С.А Деформация свай-оболочек при совместном действии горизонтальной силы и момента. // Материалы III науч.-метод. конференции БИТУ «Дефекты

зданий и сооружений Усиление строительных конструкций», ВИТУ, 1999.

2. Камышева Г.А., Соснина С.А. Расчет сваи на горизонтальную нагрузку // Сборник научных трудов «Совершенствование методов строительства сооружений агропромышленного комплекса», С.-ПГАУ, 2000.

3. Глаговский В.Б., Прокопович B.C., Созинова Т.А., Соснина С.А. Применение засасываемых свай при строительстве морских гидротехнических сооружений // Труды 4-ой Украинской научно-технической конференции «Механика грунтов и фундаментостроение», 2000.

4. Глаговский В.Б., Прокопович В.С, Созинова Т.А., Соснина С.А. Несущая способность засасываемых свай // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, т.239, 2001.

5. Беллендир E.H., Глаговский В.Б., Прокопович B.C., Соснина С.А., Торопов Е.Е. Оценка возможности использования якорей различных типов для закрепления платформы на Шток-мановском ГКМ // Труды V Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России», 2001.

6. Соснина С.А. Оценка несущей способности висячих забивных свай-оболочек гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство, 2003, №2.

7 Глаговский В.Б., Соснина С.А. Расчет деформации сваи-оболочки под действием горизонтальной нагрузки и изгибающего момента // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, том 243,2004.

8. Глаговский В.Б., Прокопович B.C., Соснина С.А. Об использовании анкерных свай для закрепления морских гидротехнических сооружений в скальных и полускальных грунтах // Труды VII Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России», 2005.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 25.04.2006. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 498Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14 Тел./факс: 297-57-76

д.о об А

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ТРУБЧАТЫХ СВАЙ В МОРСКОМ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

1.1. Общие сведения о стальных трубчатых сваях.

1.2. Установка свай.

1.3. Проектирование свайных фундаментов.

1.4. Примеры сооружений на свайном основании.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТАЛЬНЫХ ТРУБЧАТЫХ СВАЙ.

2.1. Работа свай - оболочек при действии осевых нагрузок.

2.1.1. Обзор методов оценки несущей способности висячих забивных свай25 2.1 ^.Сопоставительные расчеты.

2.2. Сваи под действием горизонтальной нагрузки.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ СВАЙ И СВАЙНЫХ КУСТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ КОМБИНИРОВАННЫХ НАГРУЗОК.

3.1. Расчет одиночной на действие комбинированной нагрузки.

3.1.1. Реакция свай па осевые и поперечные нагрузки.

3.1.2 Методика расчета одиночной сваи.

3.2. Расчет свайных кустов на действие комбинированной нагрузки

3.2.1 Особенности работы свайных кустов.

3.2.2. Расчет свайного куста с жестким ростверком.

3.3. Моделирование эксперимента.

3.3.1. Описание опытов В.В. Знаменского.

3.3.2 Моделирование работы одиночной сваи.

3.3.3 Моделирование работы свайных групп.

ГЛАВА 4. СВАИ КАК АНКЕРНЫЕ КРЕПЛЕНИЯ.

4.1. Засасываемые сваи (SAP).

4.2. Анкерная свая конструкции ВНИИГ.

4.3. Сваи, зацементированные в скальное основание.

Свайные фундаменты широко применяются в различных областях строительства, в том числе и морском гидротехническом строительстве.

Экспериментальным и расчетным исследованиям работы свайных фундаментов посвящепы работы многих авторов. Среди них можно выделить работы П.А. Аббасо-ва, А.А. Бартоломея, Б.В. Бахолдина, А.С. Буслова, Г.И. Глушкова, Б.В. Гончарова, А.А. Григорян, Н.М. Дорошкевич, К.С. Завриева, В.В. Знаменского, В.А. Ильичева, Э.В. Костерина, А.А. Луга, Ю.Г. Трофименкова, В.М.Улицкого, В.Г. Федоровского, H.G. Poulos и др. Однако, как правило, большинство работ посвящено расчету свай, применяемых в гражданском и промышленном строительстве [1,4,16,17,21,23,25].

В последние годы в связи с интенсивным развитием такой отрасли, как добыча полезных ископаемых на континентальном шельфе, возрос интерес к освоению шельфа арктических и дальневосточных морей России, что привело к разработке различных конструкций платформ, в том числе и платформ на свайном основании. Сваи, используемые в фундаментах таких сооружений, существенно отличаются от свай гражданских и промышленных зданий конструкцией, уровнем и характером действующих нагрузок. Для освоения глубоководных месторождений широкое распространение получили плавучие сооружения, удерживаемых на месте с помощью систем якорей. В качестве якорей также могут использоваться сваи различной конструкции.

Проектирование свайных фундаментов морских гидротехнических сооружений имеет ряд особенностей, обусловленных конструкцией и условиями эксплуатации. Действующие на территории Российской Федерации нормативные документы СНиП 2.02.03-85 [35], СП 50-102-2003 [39] разрабатывались, главным образом, применительно к проектированию свай гражданских и промышленных зданий, и не учитывают в полной мере специфики проектирования свай морских ГТС. В связи с этим в последнее время многие исследователи предпринимали попытки разработать методики расчета, ориентированные непосредственно на проектирование свайных фундаментов шельфовых сооружений. Так, большой вклад в изучение особенностей работы свай морских гидротехнических сооружений внесли работы А.А. Долинского, В.М. Кириллова, Ю.М. Колесникова, С.В. Курилло, С.Н. Левачева, А.П. Рахаринуси, В.Г. Федоровского, Cooke R.W., Dawson Т., Lacasse S., Matlock H., Reese L.C., Sparrevik P. и др.

Однако к настоящему моменту в Российской Федерации нормативный документ, предназначенный для расчета свайных фундаментов шельфовых сооружений, не разработан и при проектировании приходится ориентироваться на требования СНиП 2.02.03-85 [35], СП 50-102-2003 [35]. При выполнении расчетов в соответствии с этими нормативными документами в ряде случаев возникают сложности, для решения которых проектировщик вынужден отступать от строгого следования требованиям и принимать в той или иной мере обоснованные решения.

Участие в крупных проектах зарубежных компаний приводит к необходимости верификации рабочих проектов, заключающейся в проверке соответствия заложенных в них решений российским строительным нормам.

Таким образом, оценка существующих методов расчета несущей способности свай с точки зрения возможности их использования применительно к сваям-оболочкам морских гидротехнических сооружений, сравнение требований российских нормативных документов с требованиями зарубежных норм, выявление областей удовлетворительного совпадения и значительных расхождений, а также анализ причин возникших расхождений представляются актуальной задачей.

Помимо решения вышеперечисленных задач, целью настоящей диссертационной работы также являлась разработка новых методик оценки напряженно-деформированного состояния свай и свайных кустов под действием комбинированных нагрузок и методов расчета удерживающей способности некоторых специфических видов свай, предназначенных для использования в качестве якорей плавучих сооружений.

Диссертационная работа состоит из 4 глав.

В первой главе рассмотрены основные особенности конструкции, условий работы и технологии установки свай, применяемых при строительстве морских гидротехнических сооружений, дан обзор и краткая характеристика наиболее распространенных методов расчета по все основным вопросам, связанным с обоснованием конструкций свайных фундаментов, выявлены специфические проблемы, возникающие при расчете несущей способности свай-оболочек шельфовых сооружений с использованием российских нормативных документов.

Во второй главе приведен детальный анализ методов расчета несущей способности свай па осевую нагрузку в соответствии с российскими и зарубежными нормативными документами. Проведено сопоставление этих методов в части выбора расчетной схемы, определения величин удельного сопротивления по боковой поверхности и под нижним концом сваи, назначения допустимой нагрузки на сваю. Выполнены сопоставительные расчеты для различных типов грунтового основания, проведен анализ полученных результатов.

Рассмотрены особенности расчета несущей способности свай морских гидротехнических сооружений на действие горизонтальной нагрузки. Более детально проанализирован расчет на горизонтальную нагрузку специфического вида свайного фундамента типа «моноколонна», для которого величина горизонтальной нагрузки может влиять на выбор не только диаметра и толщины стенки, но и длины сваи.

Третья глава посвящена расчету деформаций свай и свайных кустов при действии комбинированных нагрузок. Рассмотрены некоторые из существующих рекомендаций по определению кривых нелинейного деформирования, отображающих мобилизацию сопротивления грунта по мере развития смещений.

Отдельно рассмотрены рекомендации по определению горизонтального отпора, основанные на упрощенных представлениях о работе грунта. На основе упрощенной модели, рекомендованной Dawson [18], выписано в замкнутой форме решение задачи о деформации сваи под действием горизонтальной нагрузки и изгибающего момента для свободностоящей сваи и получено решение для сваи, защемленной в ростверк.

Предложена методика расчета напряженно-деформированного состояния свай при действии комбинированных нагрузок на основе кривых нелинейного деформирования произвольного вида, позволяющая рассчитывать сваи, имеющие переменную по длине жесткость и погруженные в неоднородное основание.

Во второй части главы рассмотрены особенности работы свайных кустов, дан краткий обзор методов расчета и результатов экспериментальных и расчетных исследований некоторых авторов. Основное внимание уделяется расчету горизонтально нагруженных групп свай. Предложена методика расчета напряженно-деформированного состояния свайных кустов, объединенных жестким ростверком, под действием комбинированной нагрузки.

Приведены результаты расчетного моделирования серии экспериментов, выполненных па модельных свайных группах В.В. Знаменским, с использованием одной из рассмотренных методик расчета [42]. Выполнена сравнительная оценка полученных результатов расчета с экспериментальными данными.

В четвертой главе диссертации рассмотрены некоторые типы свай, которые наряду с традиционными сваями, могут использоваться в качестве якорей для удержания плавучих объектов, а именно:

• засасываемые сваи;

• анкерные сваи с лепестковыми открылками, разработанные в ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева»;

• сваи, зацементированные в скальное основание.

Для засасываемых свай приведены описание конструкции и некоторые примеры практического использования. Выполнено расчетное обоснование возможности использования засасываемых свай с извлекаемой крышкой для закрепления платформы в условиях арктического шельфа России.

Другой тип свай, рассмотренный в четвертой главе - анкерная свая с лепестковыми открылками, разработана Е.Н. Беллендиром и В.Н. Жиленковым и признана изобретением [32]. Для данного вида свай представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований удерживающей способности. Для расчета удерживающей способности анкерной сваи предложена методика, ключевым моментом которой является определение формы разрушения.

Для свай, зацементированных в скальное основание, рассмотрены основные особенности проектирования таких свай, по сравнению со сваями, установленными в мягкие грунты. Выполнен анализ доступных методик, разработанных для свай и анкеров, определены основные рекомендации по расчету по всем возможным схемам разрушения. Рассмотрена возможность использования свай, зацементированных в скальное основание, для закрепления двух различных объектов схожего назначения: выносного причального устройства и одноточечного причала, разработанных для установки на шельфе о. Сахалин.

В конце диссертационной работы приведены основные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Рассмотрены основные существующие методы расчета несущей способности стальных трубчатых свай, получившие наибольшее распространение в российской и зарубежной практике проектирования. Проанализирована возможность использования российских нормативных документов для расчета таких свай с учетом их специфики. Выполнены сопоставительные расчеты несущей способности по различным методикам для грунтовых условий некоторых площадок континентального шельфа России, которые выявили, что:

• расчет трубчатых свай в соответствии с требованиями СНиП [35] (СП [39]) сопряжен с рядом неопределенностей, которые влияют на достоверность результата;

• возможен довольно большой разброс в оценке несущей способности по различным методикам, что особенно заметно для свай, забитых в глинистые грунты.

Получено аналитическое решение задачи о деформации сваи-оболочки при действии горизонтальной нагрузки и изгибающего момента с учетом некоторых упрощающих представлений о работе грунта. Проведено сопоставление результатов, получаемых по разработанной методике и методике, рекомендуемой российскими нормативными документами.

Выполнен сопоставительный анализ рекомендаций по определению кривых нелинейного деформирования и предельного сопротивления грунта для расчета деформаций свай на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Разработана методика расчета свай под действием комбинированных нагрузок, позволяющая рассчитывать одиночные сваи и кусты свай, имеющие переменную по длине жесткость, погруженные в слоистое основание, для произвольного вида кривых нелинейного деформирования. Разработанная методика использовалась для расчета ряда объектов на шельфе арктических и дальневосточных морей России.

Рассмотрены особенности работы свайных кустов по сравнению с работой одиночной сваи. Проанализированы некоторые методы расчета свайных кустов. Выполнено расчетное моделирование серии экспериментов, включающей исследование работы одиночной сваи и свайных кустов с различным количеством свай и расстоянием между ними. На основе выполненного расчетного моделирования проведено сопоставление экспериментальных и расчетных данных и выявлено, что расчетные методы не всегда достаточно верно отражают поведение свайных групп в части распределения нагрузки между сваями и снижения сопротивляемости каждой отдельной сваи.

Предложена методика оценки удерживающей способности засасываемых свай для закрепления морских гидротехнических объектов на больших глубинах. Выполнены расчетные исследования для обоснования возможности использования засасываемых свай для одной из площадок арктического шельфа России, проанализировано влияние различных параметров на величину их удерживающей способности. Изучен зарубежный опыт использования засасываемых свай (SAP) для различных грунтовых условий.

Разработана методика расчета удерживающей способности анкерной сваи конструкции ВНИИГ, имеющей лепестковые открылки. Проведено сопоставление результатов, получаемых по разработанной методике с экспериментальными данными, выявившее хорошее совпадение результатов как в части выявления формы разрушения, так и определения величины удерживающей способности. Проанализированы особенности расчета свай, зацементированных в скальное основание, работающих на сжимающие и выдергивающие усилия по сравнению с расчетом традиционных свай. Изучены существующие методы расчета несущей способности зацементированных свай и анкерных креплений, рассмотрена возможность использования российских нормативных документов для расчета таких свай. Выполнены расчетные исследования по обоснованию проектов свайных фундаментов на скальном основании для двух объектов: выносного причального устройства и одноточечного причала.

1. Бартоломей А.А., Офрихтер В.Г., Пономарев А.Б. Распределение нагрузки между сваями в составе фундамента // Труды 6-ой Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения , Москва, 1998.

2. Бахолдин Б.В., Разводовский Д.Е. О методике расчета свайных кустов // Труды III Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения, Пермь, 1992.

3. Бронин В.Н., Далматов Б.И., Федоров В.Г. Расчет осадок свайных фундаментов во времени // Рига: ЛатНИИНТИ, 1982. 40 с.

4. Ведомственные строительные нормы (экспериментальные). Проектирование ледо-стойких стационарных платформ. ВСН 41.88 // Миннефтепром, 1988;

5. Ведомственные строительные нормы. Проектирование морских стационарных платформ ВСН 51.3-85// Мингазпром, 1985.

6. Вержбицкий В.Н. Основы численных методов // М.: Высшая школа, 2002г.

7. Вестеркьер Я. Плавучие добывающие платформы в норвежских водах //Труды II Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России», 1995.

8. Газиев Э.Г. Механика скальных пород в строительстве. // М., Стройиздат, 1973.

9. Глаговский В.Б. Сравнительная оценка несущей способности стальных свай-оболочек в условиях арктического шельфа.// Труды VI Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения. Том I, стр.26-31.

10. Глаговский В.Б. О расчетной оценке несущей способности трубчатых свай на арктическом шельфе // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, том 234, 1999.

11. Глаговский В.Б., Соснина С.А. Деформация свай оболочек при совместном действии горизонтальной силы и момента // Материалы III научно-методической конференции ВИТУ «Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций», С.-Пб., 1999.

12. Глаговский В.Б., Прокопович B.C., Созинова Т.А., Соснина С.А. Несущая способность засасываемых свай. // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, том 239.

13. Глаговский В.Б., Прокопович B.C., Соснина С.А. Об использовании анкерных свай для закрепления морских гидротехнических сооружений в скальных и полускальных грунтах // Труды VI Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России», 2005г.

14. Глаговский В.Б., Соснина С.А. Расчет деформации сваи-оболочки под действием горизонтальной нагрузки и изгибающего момента // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, том 243, 2004г.

15. Глушков Г.И. Расчет сооружений, заглубленных в грунт.// М.: Стройиздат, 1977, 295с.

16. Далматов Б.И., Лапшин Ф.К., Россихин Ю.В. Проектирование свайных фундаментов в условиях слабых грунтов. // Л., Стройиздат, 1975, с.234, с ил.

17. Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа // Л.: Судостроение, 1986, 286 с.

18. Знаменский В.В. Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай.// М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2000, 127с.

19. Знаменский В.В., Карданов Н.М. Исследование влияния гибкости свай на работу внецентренно нагруженных свайных фундаментов //Труды III Международной конференции по проблемам свайного фундаментостроения, Пермь, 1992.

20. Ильичев В.А. Монголов Ю.В., Шаевич В.М. Свайные фундаменты в сейсмических районах. // М.: Стройиздат. 1983, с. 144.

21. Кириллов В.М., Рихаринуси А.П. Применение стальных трубчатых свай в морских платформах // Рефераты докл. III Международной конференции «Освоение шельфа арктических морей России», С.-Петербург, 1997.

22. Костерин Э.В. Основания и фундаменты // М.: «Высшая школа», 1978.

23. Кульмач П.П. Морские сооружения для освоения полярного шельфа // Москва: 26 ЦНИИ МО РФ, 1999 336с.

24. Лапшин Ф.К. Расчет свай по предельным состояниям // Саратов: Из-во Саратовского университета, 1989.

25. Левачев С.Н., Федоровский В.Г., Колесников Ю.М., Курило С.В. Расчет свайных оснований гидротехнических сооружений //М.: Энергоатомиздат, 1986.

26. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа.// Л.: Судостроение, 1983. -(Техника освоения шельфа).-288с., ил.

27. Мирзоев Д.А. Нефтегазопромысловые ледостойкие сооружения мелководного шельфа.// М.: ВНИИОЭНГ, 1992. 180 с.

28. Мишин Д.В. Программная архитектура и интерактивная среда конечно-элементного расчетного комплекса ДИСК-Геомеханика // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002. Т.241.С. 193-196.

29. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред // Из-во: «Недра», 1984г.

30. Рахаринуси А.П. Определение осадки стальных трубчатых свай с открытым нижним концом. // Сборник научных трудов «Научно-технические проблемы проектирования, строительства и эксплуатации объектов водного транспорта», С.-Пб., Леи-морниипроект, 2000.

31. Патент РФ на изобретение №2074284, E02D5/80, опубл. 1997 г. Патентообладатель : ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева».

32. Патент РФ на полезную модель №42500. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 10 декабря 2004г. Патентообладатель: ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева».

33. Симаков Г.В., Шхинек К.Н., Смелов В.А. и др. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе. // JI.: Судостроение, 1989.

34. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты.// Минстрой России, ГП ЦПП, 1995. .

35. СНиП И-23-81* Стальные конструкции//ЦИТП Госстроя СССР, 1987.

36. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.//СПб, 2004-27с.

37. Соспина С.А. Оценка несущей способности висячих забивных свай-оболочек гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство, 2003, №2.

38. СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов.//М.: Госстрой России, 2004г.-81с.

39. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород. Под ред. Н.В.Мелышкова, В.В.Ржевского, М.М.Протодьяконова. // М., Недра, 1975.

40. Трофименков Ю.Г. О вероятных ошибках при определении несущей способности забивных свай по показателю текучести глинистых грунтов. // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1999, №3 с. 10-13.

41. Федоровский В.Г., Левачев С.Н., Курилло С.В., Колесников Ю.М. Сваи в гидротехническом строительстве // М.: Издательство АСВ, 2003, 238 с

42. Almeida M.S.S., Danziger F.A.B., Lunne Т. Use of Piezocone Test to Predict the Axial Capacity of Driven and Jacked Piles in Clay // Norwegian Geotechnical Institute Publication Nr. 202, Oslo, 1997.

43. Andersen K.H. Skirted anchors case histories in cost effectiveness // NGI publication № 199, Oslo, 1997.

44. Andersen K.H., Dyvik R., Schroder K. Pull-Out Capacity Analyses of Suction Anchors for Tension Leg Platforms // NGI Publication Nr. 189, Oslo, 1993.

45. API RP 2A LRFD Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms - Load and Resistance Factor Design., 1st edition, Washington DC, 1993.

46. API RP 2A WSD Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms //21st edition, API, 2002.

47. API RP 2FP1 Recommended Practice for Design, Analysis and Maintenance of Moorings for Floating Production Systems // 1st edition, API, Washington DC, 1993.

48. API RP 2T Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Tension Leg Platforms. Exploration and Production Department // 2nd edition, Washington DC, 1997.

49. Bond A.J., Jardine R.J. Effects of installing displacement piles in a high OCR clay //Geotechnique, 1991,41(3),pp.341-393.

50. Bond A.J. , Jardine R.J. Shaft Capacity of displacement pikes in a high OCR clay // Geotechnique, 1995,45(1), pp.3-23.

51. BS 8081:1989 Ground Anchorage. British Standards Institute.

52. Byrne, B.W. and Houlsby, G.T. "Foundations for offshore wind turbines." // Phil. Trans. Roy. Soc. A 361, Dec.,2003, pp 2909-2930.

53. Canadian Geotechnical Society (1992) Foundation Engineering Manual // 3rd Edition, 512p.

54. CIRIA Piled Foundations in Weak Rock.// Construction Industry Research and Information Association. Report 181. London 139pp.

55. Clausen C.J.F., Kjekstad O., Hansteen O.E. Soil Structure Interaction Study for a Piled Concrete Platforms //NGI Publication Nr. 163, Oslo, 1986.

56. Colliant J.-L., Boisard P., Gramet J.-C., Sparrevik P. Design and installation of suction anchor piles at a soft clay site in the Gulf of Guinea // NGI publication №199, Oslo, 1997.

57. Colliant J.-L., Boisard P., Sparrevik P. and Gramet J.-C. Installation behaviour of suction anchor piles at a soft clay site // NGI Publication № 204 1 lp, 1999;

58. Design Guides for Offshore Structures. Vol.3 Offshore Pile Design // LE TIRANT Pierre Ed., 1992, 324pp.

59. Det Norske Veritas. Rules for classification of Fixed Offshore Installations. Part 3 Chapter 1. Structural Design, General //July, 1995.

60. Det Norske Veritas. Foundations. Classification Notes No.30.4.// February, 1992.

61. Det Norske Veritas. DNV-OS-JlOl Design of offshore wind turbine structures.// June 2004.

62. Dove Peter G.S., Fulton Thomas M., Librino Filippo, Ocker Colin R. (Aker Marine Contractors) Early tests of synthetic taut-leg moorings show promise // Offshore, May, 1998, pp.82-86,222.

63. D'Souza R. State-of-the-art of spread moored systems for deepwater floating production platforms // Offshore, October, 2002.

64. Flemming W.G.K., Weltman A.J., Randolph M.F. and Elson W.K. Piling Engineering. 2nd edition.// Blackie and Sons Ltd. 390pp., 1992.

65. Guttormsen T.R., Eklund T. and Sparrevik P. Installation and retrieval of suction anchors //NGI Publication № 204 21p, 1999.

66. Hain S.J., Lee I.K. The analysis of flexible raft-pile systems // Geotechnique 28, No.l

67. International Prediction Event on the Behaviour of Bored, CFA, and Driven Piles in ISC'2 Experimental Site 2003 // Faculty of Engineering University of Porto, Institute Superior Tecnico, Portugal, 2003.

68. Karlsrud K., Haugen T. Axial Static Capacity of Steel Model Piles in Overconsolidated Clay //Norwegian Geotechnical Institute Publication Nr. 163, Oslo, 1986.

69. Karlsrud K., Nadim F. Axial Capacity of Offshore Piles in Clay // NGInstitute Publication Nr. 188, Oslo, 1992.

70. Karlsrud K., Nadim F., Haugen T. Piles in Clay under Cyclic Axial Loading Field Tests and Computational Modelling // NGInstitute Publication Nr. 169, Oslo, 1987.

71. Lacasse S., Nadim F.Model Uncertainty In Pile Axial Capacity Calculations // Proceedings of the 28th Offshore Technology Conference, Houston, Texas, May, 1996.

72. Matlock H. Correlation for design of laterally loaded piles in soft clay. // Proc. II Annual Offshore Technology Conference, 1970, p. 577-587.

73. Mello J.R.C., Moretti Milton J., Sparrevik P., Schroder K., Hansen S.B. PI9 and P26 Moorings at the Marlim Field. The first permanent taut leg mooring with fibre rope and suction anchors.// FPS Conference, 1998.

74. Nadim F., Dahlberg R. Numerical Modelling of Cyclic Pile Capacity in Clay // NGI Publication Nr. 199 Oslo, 1997.

75. Paik K.-H., Lee S.-R. Behavior of Soil Plugs in Open-Ended Model Piles Driven into Sands // Marine Georesources and Geotechnology, Volume 11, Number 4 October December, 1993.

76. Poulos H.G. Approximate Computer Analysis of Pile Groups Subjected to Loads and Ground Movements // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Ge-omechanics, 23,1021-1041,1999.

77. Prakash, S., and Sharma, H. D. Pile Foundations in Engineering Practice.// John Wiley and Sons, New York, 1990.

78. Reese L.C. (1997) Analysis of laterally loaded piles in weak rock. // Journal of Geotechni-cal and Geoenvironmental Engineering, ASCE 123(11): 1010-1017.

79. Reese L.C., Cox W.R., Koop F.D. Analysis of lateral loaded piles in sand. // Proc. IV Annual Offshore Technology Conference, 1974, p. 473-483.

80. Rollins, K. P., Peterson, К. Т., and Weaver, Т., J. "Lateral Load Behavior of Full-Scale Pile Group in Clay."// ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 1998, 124(6), 468-478.

81. Ruesta, P. F., and Townsend, F. C. (1997). "Evaluation of laterally loaded pile group.'7/ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 123(12), 1153- 1174.

82. Sefton Sara L., Firth Kevin, Hallam Stuart (Bridon International) Installation and handling of steel permanent mooring cables // Offshore, November, 1998, pp.122-123.

83. Sparrevik P. Suction Anchor Piles. State of art // NGI Publication №199, Oslo, 1997.

84. Tjelta T.I., Guttormsen T.R., Hermstad J. Large-Scale Penetration Tests at a Deepwater Site //NGI Publication Nr. 167, Oslo, 1987.

85. Tomlinson M.J. Pile Design and Construction Practice. 3rd edition. //Viewpoint publications, Palladium Publications Ltd., London, 1987, 415pp.