Давление грунта на подпорную стенку при песчаной засыпке
Подпорные стенки устанавливают для удержания склонов и откосов , если их крутизна превышает предельно допустимую.
Давление грунта на опорную поверхность зависит от:
- способа и последовательности засыпки грунта;
- естественного и искусственного трамбования;
- физико-механических свойств грунта;
- случайных или систематических сотрясений грунта;
- осадок и перемещений стенки под действием собственного веса, давления грунта;
- типа сопряженных сооружений.
Все это значительно осложняет задачу определения давления грунта. Существуют теории определения давления грунта, использующие предпосылки, позволяющие с разной степенью точности выполнять решения задачи. Отметим, что решение этой задачи выполняется в плоской постановке.
Теория Кулона, предложенная в 1776 г., основывается на рассмотрении предельного равновесия призмы грунта, Ограниченной прямолинейными плоскостями обрушения (выпирания). Более строгое решение о предельном равновесии показывает, что действительное очертание этих поверхностей скольжения является криволинейным. Однако величины активного давления грунта на вертикальные или близкие к вертикальным, жесткие, гладкие и шероховатые стенки, определенные по Кулону и по точной методике,различаются между собой на 2—3 % что, несомненно, можно считать удовлетворительным результатом с инженерной точки зрения. Пассивное давление грунта весьма существенно зависит от трения грунта о стенку, которое в реальных условиях всегда имеет место.
В большинстве инженерных расчетов используются результаты, полученные на основании теории Кулона; в тех случаях, когда результаты следует уточнить, используются поправочные коэффициенты, вводимые на основании точных решений и экспериментальных данных. Различают следующие виды бокового давления грунта:
- активное давление (Eа) возникающее при значительных перемещениях конструкции в направлении давления и образования плоскостей скольжения в грунте, соответствующих его предельному равновесию (рисунок 8.1). АВС — основание призмы обрушения, высота призмы — 1 м;
Рисунок 8.1 – Схема к понятию активного давления
- пассивное давление (Еn), появляющееся при значительных перемещениях конструкции в направлении, противоположном направлению давления и сопровождающееся началом «выпора грунта» (рис. 8.2). АВС— основание призмы выпирания, высота призмы —1м.
Рисунок 8.2 – Схема к понятию пассивного давления
Рассмотрим расчёт подпорной стенки при песчаной засыпке. В данном случае расчёт сводится к определению активных и пассивных давлений на подпорную стенку.
Активное давление от песчаной засыпки на уровне подошвы фундамента, кН/м2 определяется по формуле
| (8.1) |
где γ – удельный вес грунта, кН/м2 ;
Н – высота подпорной стенки, м;
φ – угол внутреннего трения, град.
Пассивное давление от подпорной стенки на песчаный грунт, кН/м2,
| (8.2) |
где hзагл – глубина заглубления фундамента, м.
Полное активное давление несвязного грунта на 1 м длины подпорной стенки высотой Н , кН/м,
| (8.3) |
Полное пассивное давление несвязного грунта на 1 м длины подпорной стенки с глубиной заглубления hзагл, м
| (8.4) |
Точки приложения активного и пассивного давлений определяются по формулам, соответственно
| (8.5) |
| (8.6) |
Исходные данные представлены в таблице 8.1.
Таблица 8.1 – Исходные данные к расчёту подпорной стенки
| Высота подпорной стенки Н, м | Величина заглубления фундамента hзагл, м | Ширина подпорной стенки по низу 2В, м | Удельный вес грунта γ, кН/м3 | Угол внутреннего трения φ, град |
| 3,0 | 19,2 |
Вычерчиваем в масштабе профиль подпорной стенки с учётом исходных данных. Размер подпорной стенки по верху равен половине размера этой же стенки по низу. Ширину горизонтальной площадки принимаем произвольно.
Определяем активное давление от песчаной засыпке на уровне подошвы фундамента (γ= 19,2 кН/м3; Н=12 м; φ=17 град), кН/м2 по формеле (8.1):
Определим пассивное давление от подпорной стенки на песчаный грунт (hзагл=2,5 м), кН/м2 , по формуле (8.2):
Строим эпюру распределения активного и пассивного давлений на подпорную стенку. Эти эпюры носят прямолинейный характер. В верхней точке подпорной стенки равны нулю, а в нижней – соответственно Ра и Рn. Эпюра представлена на рисунке 8.3.
Определяем полное активное давление песчаного гркнта на 1 м длины подпорной стенки высотой Н=8 м, кН/м, по формуле (8.3):
Определимполное пассивное давление несвязного грунта на 1 м длины подпорной стенки с высотой фундамента hзагл, кН/м, по формуле (8.4):
По формулам (8.5) и (8.6) определим точки приложения активного и пассивного давлений, соответственно, м:
На эпюре активного давления (см.рисунок 8.3)от подошвы фундамента откладываем еа и проводим горизонтальную стрелку, обозначающую Еа.
На эпюре пассивного давления(см.рисунок 8.3)от подошвы фундамента откладываем еп и проводим горизонтальную стрелку, обозначающую Еп.
Рисунок 8.3 – Эпюры давлений при песчаной засыпке
Заключение
Выполняя данный курсовой проект я получил теоретические навыки,которые применил на практике:
· построение геологической колонки;
· нахождение нормативных значений прочностных и деформационных свойств грунтов и значений условного расчетного сопротивления грунта;
· расчет компрессионных испытаний грунта;
· расчет штамповых испытаний грунта;
· расчет испытаний грунта на сдвиг;
· определение напряженного состояния грунтов в основании фундаментов;
· определение давления грунта на подпорную стенку при песчаной засыпке.
Список литературы
1. Беспалова, М.В. Дорожное грунтоведение, механика земляного полотна дорог: учеб.-метод. пособие по выполнению контрольной работы для студентов ФБО. – Гомель: БелГУТ, 2006. –35с.
2. Пьянков, С.А. Механика грунтов, основания и фундаменты: метод. указания к практическим занятиям / С.А. Пьянков, З.К. Азимов. – Ульяновск, 2008. – 24с.
3. Маслов, Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов: учеб. для вузов / Н.Н. Маслов. – М. : Высш. шк., 1982. – 511с.
4. Цытович, Н.А. Механика грунтов: учеб. для вузов / Н.А. Цытович. – М. : Высш. шк., 1979. – 272с.
5. Вотяков, И.Ф. Механика грунтов, основания и фундаменты. Ч.1,2 / И.Ф. Вотяков. – Гомель: БелГУТ,1998.
6. СТБ 943–2007. Грунты. Классификация. – Мн. : Министерство архитектуры и стр-ва РБ, 2007. – 20с.
7. ТКП EN 1997-2-2009 (02250). Еврокод 7. Геотехническое проектирование. Ч. 1. Общие правила. – Мн. : М-во архит. и стр-ва Респ. Беларусь, 2010. – 129с.