Статический расчет подпорной стенки

 

Третий слой обладает сцеплением с₃=17 кПа, в пределах этого слоя грунта пассивное давление увеличивается на величину е_псц3:

е_псц3=2∙c₃∙tg(45°+φ₃/2) 

е_псц3=2∙17∙tg(45°+21°/2)= 54,9 кПа

Таким образом:

e_a3 =153,03+54,9=262,83 кПа

 

Примечание: третий слой является поверхностным слоем, слагающем дно, и обладает сцеплением, поэтому в пределах слоя грунта мощностью 1 м от проектного дна сцепление увеличивает пассивное давление от нуля (на отметке дна) и до e_{п сц} (на 1 м ниже дна).

Эпюра пассивного давления показана на Рис. 2б (см. приложения).

2.8. Определение значения максимального изгибающего момента

Числовое значение максимального  изгибающего момента на один погонный метр шпунтового ряда определяют по формуле:

M_max = η∙y₁,  

где η – полюсное расстояние на силовом многоугольнике, выраженное в масштабе сил, кН/м;

Из рис. 2г (см. приложения) η = 147,3 кН/м;

у₁ – расстояние, получаемое на веревочном многоугольнике, в линейном масштабе расчетной схемы больверка, м.

Из рис. 2д (см. приложения) у₁= 1,61 м;

Без нагрузки: M_{max 0}=147,3∙1,61 = 237,15 кН∙м

От полосовой нагрузки: M_{max q[x]}=327,58∙1,72 = 563,43 кН∙м

 

Параллельным переносом замыкающей с веревочного многоугольника на силовой на рис. 2.4 (см. приложения) получаем величину усилия в анкерной тяге на один погонный метр набережной R_a , кН/м (отрезок от начала силового многоугольника до точки пересечения его с замыкающей – в масштабе сил):

Без нагрузки: R_a =207,77 кН/м

От полосовой нагрузки: R_a =542 кН/м

 

4. Определение допускаемой нагрузки  [q(x₁, x₂)]

Допускаемой нагрузкой [q(x₁,x₂)] на полосе в активной зоне с координатами x₁ и x₂ считают такую, которая вызывает приращения напряжений в лимитирующих элементах конструкций (в нашем случае в лицевой шпунтовой стенке или анкерной тяге) равные приращениям напряжений в этих же элементах от проектной нагрузки q₀. Математически эти условия выражают равенствами:

, (1.4)

, (1.5)

где и - соответственно, приращения максимального изгибающего момента в шпунтовой стенке и усилия в анкерной тяге от нагрузки q(x₁,x₂);

и - то же, от проектной нагрузки q₀.

Искомые значения  и вычисляют по формулам:

, 

 

,

 

где - максимальный изгибающий момент в шпунтовой стенке при наличии нагрузки q₀, кНм/м;

- усилие в анкерной тяге  при наличии проектной нагрузки  q₀, кНм/м;

 и  соответственно, то же, но при отсутствии полезных нагрузок, кНм/м, кН/м.

Числовые значения и определяют графоаналитическим расчётом. При этом эпюру активного давления грунта на шпунтовую стенку строят при q₀=0.

Приращение усилий в элементах  больверка  и от нагрузки q(x₁, x₂) получают по формулам:

,

,

где и - максимальный изгибающий момент и усилие в анкерной тяге при наличии нагрузки q(x₁, x₂), кНм/м, кН/м.

 

M_max[q (x₁,x₂)] иR_a[q (xi,x₂)] определяют графоаналитическим расчетом, аналогично изложенному в параграфе 4.2.

Числовое значение нагрузки q (x₁, x₂) принимаем равной 60….80 кПа при х₁ < 0,25B; 100…200 кПа при х₁ϵ (0,25B; 0,5B); 200…500 кПа при х₁ >0,5B.

Строим графики линейный зависимостей ∆М[q (xi,x₂)] и R_a[q (xi,x₂)] от q (x₁, x₂), по которым определяем допускаемое значение [q(x₁; x₂)] для подпорной стенки.(Рис .4)

1.5. Учет влияния полосовой нагрузки на шпунтовую стенку

Давление на шпунтовую стенку, создаваемое любой полосовой нагрузкой можно определить по рис.3.

Из координат полосы загружения х₁ и х₂ до пересечения с осью шпунтовой стенки проводят плоскости естественного откоса х₁а и х₂с и плоскости обрушения х₁в и х₂d.

Точка «с» оказалась расположена ниже точки «в».

Во этом случае давление на шпунтовую стенку нагрузки q (x₁, x₂) принимают в виде трапеции adef высотой «ве».

ве = cf = q (x₁, x₂)* λ_а.

ве = cf = 60* 0,33 = 19,8 кПа

 

1.6. Определение эквивалентной равномерно распределенной нагрузки

Особенность расчета больверка  при конкретной грузовой ситуации заключается  в построении эпюры давления на шпунтовую стенку как суммы эпюр давлений грунта и всех имеющихся на поверхности грунта известных полосовых нагрузок (учет полосовой нагрузки рассмотрен в параграфе 4.9).

Далее, выполнив графоаналитический расчет согласно методике изложенной в параграфе 4.2. п.п. 4…10, определяют приращение изгибающего момента в шпунтовой стенке ∆ и усилия в анкерной тяге ∆ о полезных нагрузок.

По графикам зависимости ∆M( ) и ∆ ( ) определяют расчетное значение . На рис. 4 это = 24,2  кПа.

1.7. Определение допустимой эксплуатационной нагрузки q (х1,х2)

Допустимую эксплуатационную нагрузку q(х1,х2), которую можно уложить на полосе с координатами х1 и х2 при наличии на поверхности грунта засыпки известных полезных нагрузок, определяют по основной формуле.

 

Завершают задание вычерчиванием  конкретной схемы загружения подпорной  стенки – известной q*(х*1,х*2)  и допустимой q(х1,х2) – полезными полосовыми нагрузками на поверхности грунта засыпки (М 1:100)(Рис. 6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения

 

Используемая литература

1. Ю.А. Перевязкин. Часть 2. Подпорные стенки: Методические указания по выполнению практических работ/Ю. А. Перевязкин. – СПб.: СПГУВК, 2007 – 45 с.
2. Конспект лекций по дисциплине «Инженерные сооружения водного туризма».