Практическая реализация инженерной методики определения напряженного состояния в горизонтальных сечениях железобетонных подпорных стен

В гидротехническом и транспортном строительстве находят широкое применение подпорные стены, возведенные из железобетона. Поскольку их тыловые грани закрыты грунтовой засыпкой, контролировать напряженное состояние тыловой рабочей арматуры затруднительно, что в ряде случаев привело к отклонениям в работе конструкций от проекта. В статье рассматриваются подпорные стены уголкового типа. Цель исследований – разработка и апробация инженерной методики определения напряженного состояния в горизонтальных сечениях подпорных стен, выполненных из железобетона. В рамках работы проводились исследования конструкций подпорных стен из железобетона, которые взаимодействуют с грунтами основания и обратной засыпки. При этом с использованием положений строительной механики и теории железобетона была разработана инженерная методика, позволяющая рассчитывать напряженное состояние подпорных стен из железобетона по горизонтальным сечениям. Для апробации предложенной методики расчета были использованы натурные данные инструментальных обследований эксплуатируемых низовых подпорных стен водоприемника ГАЭС (гидроаккумулирующая электростанция) на основе метода разгрузки арматуры применительно к лицевой конструктивной арматуре стен. Разработанная методика была практически реализована для оценки действующих растягивающих напряжений в тыловой рабочей арматуре, а также сжимающих напряжений в бетоне подпорных стен.

1. Волосухин В.А., Дыба В.П., Евтушенко С.И. Расчет и проектирование подпорных стен гидротехнических сооружений: учебное пособие. М.: Изд-во АСВ, 2015. 96 с.

2. Волосухин В.А., Воропаев В.И., Яицкий Л.В. Расчет подпорных стен гидротехнических сооружений: учебное пособие. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. 108 с.

3. Серебрянников Н.И., Гидроаккумулирующие электростанции. Строительство и эксплуатация Загорской ГАЭС / Родионов В.Г., Кулешов А.П., Магрук В.И., Иванущенко В.С. М.: НЦ ЭНАС, 2000. 355 с.

4. Синюгин В.Ю., Магрук В.И., Родионов В.Г. Гидроаккумулирующие электростанции в современной электроэнергетике. М.: НЦ ЭНАС, 2008. 352 с.

5. Barbour E., Wilson I.A. and Radcliffe J. A review of pumped hydro energy storage development in significant international electricity markets, Renewable Sustainable Energy Rev. 2016. Vol. 61. Рp. 421-432. DOI: 10.1016/j.rser.2016.04.019.

6. Antal B.A. Pumped storage hydropower: a technical review, Master’s Report, Boulder: Univ. of Colorado, 2014. Р. 84. DOI: 10.1002/9783527673872.ch29.

7. Tàczi I. Pumped Storage Hydroelectric Power Plants: Issues and Applications, Budapest, Hungary: Energy Regulators Regional Association, 2016. Р. 11. DOI: 10.1051/e3sconf/201913901009.

8. Лисичкин С.Е. Расчетные исследования устойчивости и прочности подпорных стен первого яруса водоприемника Загорской ГАЭС / Рубин О.Д., Атабиев И.Ж., Мельникова Н.И. // Гидротехническое строительство. 2012. № 2. С. 44-48.

9. Vinay B., Chauhan V.B., Dasaka S.M., Vinil K., Gade V.K. Investigation of failure of a rigid retaining wallwith relief shelves. The 15th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. Pp. 2492-2497. DOI: 10.3208/jgssp.TC302-02.

10. Abhishek S.V., Tarachand V., Satyanarayana Reddy C.N.V. Case study of failure of retaining Wall at Dwarakanagar, Visakhapatham. 48th Indian Geotechnical Conference. Indian Institute of Technology (IIT). Roorkee, India. 2013. Рp. 1-4. December 22-24.

11. Chauhan V.B., Dasaka S.M., Gade V.K. Investigation of failure of a rigid retaining wall with relief shelves // Japanese Geotechnical Society Special Publication. 2016. Pp. 2492-2497. DOI: 10.3208/jgssp.TC302-02.

12. Sivakumar Babu G.L., Raghuveer Rao Pallepati. Forensic analysis of failure of retaining wall. The 15th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. 2016. Pp. 2514-2519. DOI: 10.3208/jgssp.TC302-08.

13. Lim A., Rahardjo P.P. Lesson learned from retaining walls failures: a geotechnical disaster // Int. Conf. on disaster management. 2018 (ICDM 2018). https://doi.org/10.1051/matecconf/201822903014.

14. Do T.N., Ou C.Y. and Chen R.P. A study of failure mechanisms of deep excavation in soft clay using the finite element method, Computer and Geotechnics, 73:153-163, 2016. DOI: 10.1016/j.compgeo.2015.12.009.

15. О безопасности гидротехнических сооружений: Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 177-ФЗ (ред. от 1 января 2022 г.) // Собрание законодательства РФ. 2021. № 24, ст. 4188.

16. СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНИП 33-01-2003. Москва, 2012. 39 с.

17. СП 41.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.06.08-87. Москва, 2012. 67 с.

18. СП 101.133320.2012. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07-87. М.: Минрегион России, 2012. 79 с.

19. Chen J., Li Z., Liang R., Jiang G. and Wu W. Verification Analysis of the Relationship Between Soil Pressure and Displacement of Retaining Structure // Journal of Physics: Conference Series, 2152 (2020), 012014. Рp. 1-10. DOI: 10.1088/1742-6596/2152/1/012014.

20. Khosravi H.M., Pipatpongsa T., Takemura J. Experimental analysis of earth pressure against rigid retaining walls under translation mode. Geotechnique. 2013. № 63 (12). Рp. 1020-1028. DOI: 10.1680/GEOT.12.P.021.

21. Mazni D.I., Hakam A., Tanjung J. and Ismail F.A. Stability analysis of concrete block retaining wall based on a scaled laboratory. E3S Web of Conferences, 331, 05013 (2021). Рp. 1-4. DOI: 10.1051/e3sconf/202133105013.

22. Sari U.C., Sholeh M.N., Hermanto I. The stability analysis study of conventional retaining walls variation design in vertical slope., J. Phys. Conf. Ser., 1444, 1 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1444/1/012053.

23. Mazni D.I. An alternative model of retaining walls on the sandy area to prevent landslides, E3S Web of Conferences, 156 (2020). DOI: 10.1051/e3sconf/202015602016.

24. Nimbalkar S., Pain A., Ahmad S.M. and Chen Q. Stability Assessment of Earth Retaining Structures under Static and Seismic Conditions, Infrastructures. 2019. № 4. Р. 15. DOI:10.3390/infrastructures402001.

25. Li J., Wang M. Simplified method for calculating active earth pressure on rigid retaining walls considering the arching effect under translational mode // Int. J. Geotech. 2014. № 14. Рp. 282-290. DOI: 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000313.

26. Рубин О.Д., Лисичкин С.Е., Пащенко Ф.А. Разработка методики расчета напряженного состояния в горизонтальных сечениях гидротехнических подпорных стен уголкового типа // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019. Т. 15, № 5. С. 339-344.

27. Rubin O.D., Lisichkin S.E., Pashchenko F.A. Results of experimental researches of reinforced concrete retaining walls // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020. December. № 16 (2). Рp. 152-160. DOI: 10.22363/1815-5235-2020-16-2-152-160.