Оглавление                                                                                                        стр.                                                                                                                                                                        

 
 
 
 
 
 

 

     

1.Расчетная  схема

     Исходные  данные представлены в таблице 1.

     Табл. 1

     Исходные  данные 

     Где: ρ - плотность слоя грунта за шпунтовой стенкой, т/м³

          φ - угол внутреннего трения слоя грунта, град

          с - сцепление грунта, кПа

          Н - свободная высота стенки, м

          h -  высота наданкеренной стенки, м

     В рамках учебного задания принимаем  q₀=40 кПа.

     Расчетная схема подпорной стенки изображена на рис.1 Приложения.

2.Статический  расчет больверка

Расчет  выполняется графоаналитическим методом.

Назначаем ориентировочную глубину забивки шпунтовых свай:

t=(0,7….0,8)Н=0,8∙10,6=8,48 м

          Н — свободная  высота стенки, м

          t -  ориентировочная глубина забивки шпунтовой сваи, м

2.1 Построение эпюры  активного давления  на шпунтовую стенку

     Интенсивность давления грунта в характерных точках (поверхность и границы грунтов, низ шпунтовой стенки) вычисляем по формуле: 

e_a=[q_o+Σ(ρ_i∙g∙h_i)]∙λ_oi , 

где q_o=40 кПа – расчетная равномерная нагрузка на поверхность грунта засыпки;

ρ_i – плотность i-ого слоя грунта за шпунтовой стенкой, т/м³;

g=9,81 м/с – ускорение свободного падения;

h_i – мощность i-ого слоя грунта за шпунтовой стенкой, м;

λ_oi – коэффициент бокового давления грунта (распора); 

λ_oi =tg²(45°-φ_i/2) 

     φ_i – угол внутреннего трения i-ого слоя грунта, град

     Вычисления  абсцисс эпюры активного давления грунта на шпунтовую стенку сводим в табличную форму.

     Табл. 2

     Вычисления  абсцисс эпюры  активного давления грунта

     Третий  слой обладает сцеплением с=16 кПа, в  пределах этого слоя грунта активное давление уменьшается на величину е_{а сц}: 

     е_{а сц}=2∙c∙tg(45°-φ₃/2) (3)

     е_{а сц}=2∙16∙tg(45°-21°/2)=21,99 кПа 

     Эпюра активного давления грунта представлена на рис. 2 Приложения справа от оси стенки.

2.2 Построение эпюры  пассивного давления  грунта

     Интенсивность давления грунта в характерных точках вычисляется по формуле : 

e_п=[q_o^*+Σ(ρ_i∙g∙h_i)]∙λ_пi∙k_i , 

     где q_o^*- распределенная нагрузка на поверхность грунта дна, кПа

     согласно  исходным данным q_o^*=0;

     λ_пi – коэффициент пассивного давления грунта (отпора):

λ_пi =tg²(45°+φ_i/2) 

     k_i – коэффициент, учитывающий трение грунта о шпунтовую стенку и зависящий от ее материала и угла внутреннего трения грунта φ_i. Принимается по таблице 3.

     Табл.3

     Значения  коэффициента k (шпунт из стали)

 

     При значениях φ не указанных в  таблице k определяют линейной интерполяцией.

     φ₃ = 21 град     k₃ = 1,62

ρ_i – плотность i-ого слоя грунта за шпунтовой стенкой, т/м³;

g=9,81 м/с – ускорение свободного падения;

h_i – мощность i-ого слоя грунта за шпунтовой стенкой, м;

     Вычисления  абсцисс эпюры пассивного давления грунта на шпунтовую стенку сводим в табличную форму. 
 
 
 
 
 

Табл. 4

Вычисление  абсцисс эпюры  пассивного давления грунта 

     Рассмотрим  только те слои, которые образуют плоскость  отпора (выпора) т.е. от отметки дна  до конца шпунта, слагающем дно, и обладает сцеплением, поэтому в пределах слоя грунта мощностью 1м от проектного дна сцепление увеличивает пассивное давление от нуля (на отметке дна) и до e_ai+e_п.сц (на 1м ниже дна)

     Примечание: Третий слой является пов-ым слоем  

       Третий слой обладает сцеплением с=16 кПа, в пределах этого слоя грунта пассивное давление увеличивается на величину е_{п сц}: 

     е_{п сц}=2∙c∙tg(45°+φ₃/2) (5)

е_{п сц}=2∙16∙tg(45°+21°/2)=46,56 кПа 

Эпюра пассивного давления показана на рисунке 2а. Приложения слева от оси стенки.

2.3 Построение результирующей  эпюры давления  грунта на стенку

     Результирующая (суммарная) эпюра давления грунта на стенку получается путем сложения эпюр активного е_а и пассивного е_п давлений.

     Эпюра представлена на рис. 2б Приложения.

     Суммарную эпюру разбиваем по высоте на ряд полосок от 0,5 до 1,0 м (рис. 2б Приложения) так, чтобы на всех отметках, где эпюра имеет изломы или скачки, были границы полосок.

2.4 Определение усилия  в анкерной тяге

     Рассматривая  полоски независимыми, их действие заменяем сосредоточенными силами E_j, приложенными в центре тяжести каждой j-ой полоски (рис. 2в Приложения). Силы E_j численно равны площадям соответствующих полосок.

2.4.1 Построение силового  многоугольника

     Силовой многоугольник представлен на рис. 3 Приложения.

     Полюс силового многоугольника «0» размещен на вертикали, проходящей около середины отрезка, представляющего собой сумму всех сил, действующих справа налево, а полюсное расстояние принимается равное его половине. Начало и конец каждой силы E_j силового многоугольника соединены лучами с полюсом «0».

2.4.2 Построение веревочного  многоугольника

     Веревочный  многоугольник строится параллельным переносом лучей силового многоугольника на поле горизонтальных линий действия E_j сил (первый луч проводится до линии действия силы Е₁ ; второй луч – из полученной точки пересечения до линии действия силы Е₂ и т.д.). При этом первый луч продлевается до пересечения с горизонтальной линией ,проходящей на отметке крепления анкеров к шпунтовой стенке. Замыкающая веревочного многоугольника проходит через точку «А» таким образом, чтобы максимальный изгибающий момент нижней части эпюры у₁ был на 10% меньше максимального изгибающего момента пролетной части стенки у₂ (рис. 4 Приложения).