Проектирование подпорных стенок » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Проектирование подпорных стенок

07.07.2021

Как уже было показано ранее, значительное большинство подпорных стенок в период своей работы слегка отклоняется вперед с некоторым поворотом относительно своей подошвы. Чисто горизонтальное смещение стенок является исключением. Отсюда следует, что подобные подпорные стенки должны проектироваться исходя из закона гидростатического распределения давления, как это показано на рис. 16.1 применительно к гравитационной подпорной стенке. Для зернистых и не обладающих сцеплением грунтов значения коэффициента KА могут быть взяты из табл. 10.1 и 10.2. При горизонтальной поверхности грунта за стенкой и вертикальной задней грани стенки для рыхлого песка KА=0,3, для плотного песка KА=0,25.

Указанная величина KА для плотного песка сохраняет свое значение при возможности некоторого смещения стенки в период или после его уплотнения, что, по-видимому, имеет место во всех случаях возведения подпорных стенок гравитационного типа.
Проектирование подпорных стенок

Если обратная засыпка содержит глинистый грунт, эпюра давления будет носить, по-существу, как это показано на рис. 16.1, характер треугольника. Однако величина бокового давления способна варьировать в весьма широких пределах в зависимости от степени увлажнения глинистого грунта, которая может сильно изменяться в различные сезоны года. Ввиду неопределенности, присущей этому вопросу, некоторые авторы, например Терцаги и Пек, рекомендуют проектировать стенки, для обратной засыпки которых применяется глина, при боковом давлении, соответствующем объемному весу разжиженного грунта 100—120 фунт/фут3, при полном исключении возможности проникания в период паводков в обратную засыпку воды. Эта рекомендация равносильна допущению, что величина KА будет находиться в пределах 0,8—1.

В настоящее время не имеется никаких реальных оснований предполагать, что значение KА будет превышать 0,5 в тех случаях, когда глина полностью консолидирована и даже при дополнительном ее увлажнении водами прошедшего паводка, но при условии, что глина не является сильно набухающей. Когда же глина склонна к набуханию, то давление набухания, которое будет воздействовать на подпорную стенку, может привести к величинам KА значительно выше единицы. В результате этого стенка может оказаться разрушенной или подверженной крипу (ползучести), т. е. в период влажных сезонов стенка под давлением набухающей глины начнет слегка смещаться во внешнюю сторону. В сухие периоды года на поверхности глины могут образоваться трещины, которые еще до того, как новое набухание глины не приведет к их замыканию, могут быть заполнены обломочным материалом, привнесенным в них водой. При этом условии давление набухания глины может снова полностью воздействовать на стенку, что приведет к некоторому новому ее. смещению. Это явление, связанное с деформацией ползучести, может продолжаться многие годы. Подобный же эффект может оказывать и воздействие мороза на обратную засыпку.

Проблема давления, возникающего в обратных засыпках из глинистого материала, представляет собой в целом объект систематического ее изучения в региональном масштабе. Если не будет получено дополнительных экспериментальных данных, стенки, обратная засыпка которых выполняется из смеси песчаных и глинистых грунтов, должны проектироваться в соответствии с рис. 16.1 при значении KА=0,5, учитывающем неблагоприятные условия водонасыщения грунта в обратной засыпке. В стенках должны быть предусмотрены отверстия или за ними должен быть уложен дренажных слой из отсортированного гравия для выпуска скапливающейся там воды и для пресечения действия на стенку с этой стороны полного гидростатического давления. Они должны быть защищены от промерзания.

Для отвода воды с поверхности обратной засыпки еще до ее инфильтрации в грунт должны предусматриваться водоотводящие лотки. Следует избегать использования в качестве материала обратной засыпки глины, подверженной набуханию. На рис. 16.2 показана схема, предложенная А. Казагранде для обеспечения дренирования обратной засыпки и снижения ее тенденции к увеличению объема вследствие набухания или морозного пучения. Однако пока еще не имеется достаточных данных, полученных в полевых условиях, чтобы судить об эффективности таких мер в различных климатических условиях.

Размеры гравитационной подпорной стенки определяются следующим образом: ширина b подошвы стенки должна быть такой, чтобы удерживающий момент от веса W стенки относительно ребра 1 был больше, чем опрокидывающий момент от давления грунта E относительно того же ребра; равнодействующая R должна проходить в пределах средней трети подошвы, чтобы ребро 2 оказывалось все же прижатым к грунту; давление p1 под ребром 1 не должно превышать допускаемое давление на грунт; сопротивление сдвигу вдоль плоскости 1—2 подошвы должно быть больше давления грунта Е, так как иначе может произойти ее сдвиг. Пассивным давлением грунта на переднюю часть стенки, как правило, пренебрегают. Окончательные размеры стенок устанавливают обычно подбором. В качестве первого приближения можно принимать b=0,4h.

Для глинистых грунтов в основании стенки сопротивляемость сдвигу вдоль плоскости 1—2 подошвы может быть принята равной половине величины сопротивляемости глины на сжатие в одноосном напряженном состоянии qu. Если эта величина оказывается низкой, можно прибегнуть к забивке свай (включая наклонные). С целью определения нагрузок, которые должны быть восприняты сваями, для удобства можно использовать графические приемы, подобные приведенным на рис. 16.51, г.

Зачастую вместо массивных гравитационных стенок применяют железобетонные подпорные стенки (облегченного типа). На рис. 16.3 в качестве примера приведены два из наиболее распространенных типов таких стенок. Распределение бокового давления вдоль плоскости 0—2 и все основные размеры стенок определяются тем же путем, что и для гравитационных. При расчетах, связанных с оценкой общей устойчивости стенок, учитывают вес грунта, находящегося выше передней части плиты основания стенки. Этот вес следует учитывать в расчетах, если отсутствует опасение, что грунт в последующем будет отсюда удален. После того как определены боковое давление и реакция грунта, приступают к такому же детальному конструированию отдельных элементов стенки, как для всяких других элементов железобетонных конструкций, работающих на изгиб.

Иногда применяют гравитационные подпорные стенки в виде ряжей. Такая стенка показана на рис. 16.4. Стенки этого типа были созданы по образцу деревянных ряжевых перемычек. Они обычно возводятся из соединяющихся в замок отдельных элементов сборного железобетона двух типов A и B. Образуемая этими элементами клетка заполняется грунтом. Требуемая ширина b ряжа определяется таким же образом, как это описано выше применительно к обычной гравитационной стенке. Размеры элементов сборного железобетона следует выбирать так, чтобы f > 2е, иначе засыпка из сухого зернистого грунта не будет удерживаться внутри ряжа. Элементы типа В конструируют исходя из условий их работы на изгиб как балок на двух опорах с пролетом а. Действующее на них максимальное полное боковое давление принимают равным (d+e)a*0,5yb, где у — объемный вес грунта. Элементы В должны также воспринимать половину общего вертикального давления, определяемого описываемым ниже способом для элементов А. Это боковое давление, соответствующее давлению, которое возникает в силосах, имеет место в ряжевых стенках, когда ряж засыпается грунтом еще до производства обратной засыпки. После засыпки изгибающие моменты за счет активного давления не будут больше указанной величины. Для обоих элементов следует применять симметричную арматуру, работающую как на растяжение, так и на сжатие. Элементы А надлежит армировать с учетом восприятия ими растяжения как результата действия на элемент В общего бокового усилия. Вместе с тем оголовок элемента А следует конструировать исходя из возможности его скола под действием этого усилия. Кроме того, элементы А должны работать на изгиб как балки на двух опорах с пролетом b. При этом предполагается, что полная вертикальная нагрузка передается на них за счет трения по обеим стенкам клетки и равна (d+е)b*0,5уа*0,58, где первая часть выражает величину полного бокового давления (Kn=0,5), а коэффициент трения о стенку tg b принят равным 0,58 (b=30°).

Ряжевые стенки такого типа обеспечивают некоторую экономию бетона и могут быть возведены весьма быстро при условии, что имеется достаточный запас описанных элементов сборного железобетона. Они обеспечивают также превосходное дренирование обратной засыпки.

В тех случаях, когда подпорное сооружение характеризуется жесткой и неподатливой стенкой, находящейся в контакте с грунтом, можно ожидать, что боковое давление грунта, воздействующее на нее, значительно возрастет и достигнет значений «давления в состоянии покоя». В этом смысле жесткими и неподатливыми могут считаться стеновые панели зданий с подвальными помещениями в несколько этажей, а также опоры жестких рамных мостов (рис. 16.6). Распределение давлений будет в подобных случаях оставаться по существу гидростатическим, как и показано на рис. 16.1. Однако при этом нужно принимать следующие значения KA для рыхлого песка KA=0,5 и для плотного песка KA=0,7 или выше в зависимости от степени уплотнения обратной засыпки.

Пока еще мы не располагаем точными данными о соотношениях между усилием, затрачиваемым на уплотнение обратной засыпки из песка, и ее боковым давлением.

Имеется мало оснований предполагать, что уплотнение глины в обратной засыпке укаткой будет увеличивать ее боковое давление выше значений, соответствующих KA=0,5. Так как в засушливые сезоны боковое давление может значительно снижаться, при определении изгибающих моментов в центре А ригеля рамы моста, показанного на рис. 16.6, его влиянием пренебрегают. Их максимальное значение следует принимать во внимание при конструировании опор BC и угла В фермы.

Давление, возникающее в случае намыва за стенку чистого песка, можно принимать отвечающим давлению рыхлого песка в естественных условиях его залегания, которое приводилось выше. При значительном содержании в грунте засыпки глинистых частиц вызываемое им боковое давление будет отвечать рис. 16.1, но может изменяться в пределах, соответствующих KA=1 и KA=0,5, в зависимости от интенсивности намыва и степени уплотнения грунта. Оценка обоснованного значения КA, которое используется в таких случаях для проектирования, оказывается затруднительной и может быть произведена только квалифицированным инженером-грунтоведом.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: