Материал: mekh_grunt_bel_1
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Алексеев С.И. Осадки фундаментов при реконструкции зданий. (Учебное пособие). Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009. http://www.buildcalc.ru/Books/2009062801/Default.aspx
2.Улицкий В.М., Колмогоров С.Г., Клемяционок П.Л. Расчёт подпорной стены. Методические указания к курсовой работе. Санкт-Петербург,
ПГУПС, 2011.
3.Ковалёв И.В., Несмелов Н.С. Расчёт подпорной стены. Методические указания к курсовой работе. Санкт-Петербург, ПГУПС, 1992.
4.Цимбельман Н.Я. Предельное равновесие сплошных и сыпучих сред. Методические указания к освоению дисциплины. ДВГТУ. Владивосток.
2010. http://www.zimbelmann.ru/education/solid-and-granular- media/manuals/manual_21.html
6
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДПОРНЫХ СТЕНАХ И СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА НИХ
Подпорной стеной называется конструкция, удерживающая массив грунта от обрушения. Это очень распространенная конструкция в составе транспортных и промышленно-гражданских сооружений. Подпорные стены подразделяются на массивные, тонкостенные и шпунтовые. Основная нагрузка на стены создается боковым давлением грунта, но устойчивость массивной стены обеспечивается только ее собственным весом; при тонкостенных в работу включается вес грунта на консолях опорной плиты. Устойчивость шпунтовых стен обеспечивается защемлением их в основании, чаще всего с креплением верха анкером или распоркой (рис. 2.1).
а) б)
в)
Рис. 2.1. Подпорные стены:
а – массивная; б – тонкостенная; в – шпунтовая; 1 – тело; 2 – фундамент; 3 – засыпка; 4 – анкерная свая; 5 – тяж; 6 – распорка.
В методических указаниях рассматривается расчет массивной стены, в которой можно выделить тело и фундамент (рис. 2.1 а). Грань стены АВ называется задней, противоположная – передней. Удерживаемый стеной грунт называется засыпкой (рис. 2.2). Поверхность стены наклонена к горизонту под углом α. Задняя грань может иметь разный угол наклона к верти-
7
кали, что задается углом ε. В расчетах углы α и ε учитываются со своими знаками (на рис. 2.2 они положительны). Нагрузка на основание передается подошвой фундамента АС; точка С соответствует переднему ребру подошвы.
Рис. 2.2. Схема действия сил на стену.
В зависимости от направления и величины возможного перемещения стены на нее будет действовать различное боковое давление грунта. При неподвижной стене (u = 0) грунт засыпки находится в условиях компрессионного сжатия и на стену действует давление покоя Е0 (рис. 2.3). При смещении стены от засыпки давление снижается до минимального – активного (распора Еа). При надвигании стены на засыпку давление растет до максимального – пассивного (отпора Еп). Достигается оно лишь при большом перемещении стены (как показано на рис. 2.3), обычно недопустимом в условиях нормальной эксплуатации сооружения.
Рассмотрим условия работы стены (см. рис. 2.2). Под действием «навала» засыпки даже при малом смещении стенки влево сформируется некоторый объем грунта АВD (призма обрушения), смещающийся вниз по задней грани стены и плоскости обрушения АD. Соответственно на стену будет действовать сила активного давления Еа; из-за трения грунта о стену сила отклоняется от нормали к задней грани на угол δ. При этом передняя грань фундамента стены надвигается на грунт, так что на нее будет действовать сила пассивного давления (отпор), которую, однако, из-за малости смещения стены нельзя учитывать в полной мере. На рис. 2.2 показаны также силы Gст и Gф – соответственно вес тела стены и ее фундамента, легко определяемые при заданных размерах стены. Зная все силы, их направление и точки приложения, можно рассчитать напряжения по подошве фундамента стены и проверить ее устойчивость.
8
|
E |
|
Eп |
|
Eo |
|
Eа |
-U |
+U |
Рис. 2.3. Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену
взависимости от ее перемещения U.
Ваналитическом расчете силы Еа, Еп и точки их приложения устанавливаются по эпюрам интенсивности бокового давления. Боковое давление в точке на глубине z при удельном весе грунта γ определяется умножением вертикального напряжения, равного γz, на коэффициент бокового давления грунта ξ. Особенно просто коэффициент бокового давления (активного и пассивного) определяется для вертикальной гладкой стены с горизонтальной поверхностью засыпки, когда ε = δ = α = 0:
a |
tg |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
45 |
2 |
, |
(2.1) |
||
п |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
где верхний знак в скобках относится к активному, нижний – к пассивному давлению.
Формула для ξп в таком виде используется при определении пассивного давления на переднюю грань фундамента стены. Для определения ξа используется более сложное выражение, устанавливаемое по теории Кулона при заданных значениях ε, δ, α (более подробно см. [4]).
Существующие в настоящее время основные методы расчета давления сыпучего тела на ограждения основаны на предложенной в восемнадцатом веке теории Ш.О. Кулона (рис. 2.4), вошедшей в историю под кратким названием «теория Кулона».
Боковое давление грунта можно определить также графически. В курсовой работе для контроля аналитического метода применяется построение Ж.В. Понселе с использованием треугольника Г. Ребхана.
9
Кулон Шарль Огюстен (1736-1806). Французский военный инженер.
Понселе Жан Виктор (1788-1867). Французский математик и инженер. Заложил основы проективной геометрии.
Ребхан Георг (1824-1892). Венский профессор, инженер-строитель.
Рис. 2.4. Основатели расчёта давления грунта на подпорную стенку.
10