Статический расчёт больверка

Расчётно-графическая работа №1

Дисциплина: «Инженерные сооружения водного туризма»

«Статический расчет подпорной стенки, проверка общей устойчивости, выбор шпунтовых свай и определение диаметра анкерных тяг»

Выполнил студент гр. 5018/2 Антонов А.М.

«____»___________ 2011г.

Принял: Пирожок П.П.

«_____»______________ 2011 г.

 

 

Санкт-Петербург

Оглавление стр.

1. Исходные данные и расчётная схема. 3

2. Статический расчёт больверка. 4

2.1. Назначаем ориентировочную глубину забивки шпунтовых свай: 4

2.2. Построение эпюры активного давления на шпунтовую стенку. ….4

2.3. Построение эпюры пассивного давления грунта. 5

2.4. Построение результирующей эпюры давления грунта на стенку. 7

2.5 Определение усилия в анкерной тяге. 7

2.5.1 Построение силового многоугольника. 7

2.5.2 Построение веревочного многоугольника. 8

2.5.3 Определение значения максимального изгибающего момента. 8

3. Подбор шпунтовых свай и определение диаметра анкерной тяги. 9

4. Проверка общей устойчивости подпорной стенки. 10

Используемая литература. 15

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

Исходные данные и расчётная схема

Рис.1 Расчетная схема подпорной стенки.

 

Таблица 1

Исходные данные

№ вар.

Характеристики грунтов

Н, м

h, м

Координаты полос загружения в долях от «В»

q*, кПа

Засыпка

Основание

ρ1, т/м³

φ1, град

φ 2, град

φ 3, град

с3, кПа

x1

x2

x1^*

x2^*

1,71

13,1

3,4

0,33

0,43

0,7

0,9

 

Схема стального одноанкерного больверка и расчётной нагрузки приведена на рис. 1 Приложения (числовое значение расчётной нагрузки q₀ в реальных условиях определяют назначением и конкретными условиями эксплуатации подпорной стенки. В рамках учебного задания: q₀=40 кПа)

 

Статический расчёт больверка

Расчет выполняется графоаналитическим методом.

2.1. Назначаем ориентировочную глубину забивки шпунтовых свай:

t=(0,7….0,8)Н=(9,17….10,48) м

Принимаем t= 9,9 м

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 (1)

 

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) (2)

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

Коэффициенты бокового давления грунтов:

λ_o1 =tg²(45°-31°/2)=0,320

λ_o1 =tg²(45°-29°/2)=0,347

λ_o1 =tg²(45°-18°/2)=0,528

 

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

Таблица 2. Вычисление абсцисс эпюры активного давления грунта

 

№ п/п	Отметка характерной точки, м	qo кПа	ρi т/м^3	h м	ρi∙g∙hiкПа	Σ(ρi∙g∙hi)кПа	qo+Σ(ρi∙g∙hi)кПа	φi, град	λoi	eai кПа
			1,71						0,320	12,80
	4,4		1,71	4,4	73,81	73,81	113,81		0,320	36,42
	4,4		1,00				0,347	39,49
	13,1		1,00	8,7	85,35	159,16	199,16		0,347	69,11
	13,1		1,00				0,528	105,16
			1,00	9,9	97,12	256,28	296,28		0,528	156,44

Третий слой обладает сцеплением с=23 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∙23∙tg(45°-18°/2)=33,42 кПа

 

 

Таким образом, значения активного давления e_ai для 5 и 6 строки:

5) e_ai - е_{а сц} = 105,16 – 33,42 = 71,74 кПа

6) e_ai - е_{а сц} = 156,44 – 33,42 = 123,02 кПа

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

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.

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.

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Расчётно-графическая работа №1

Дисциплина: «Инженерные сооружения водного туризма»

«Статический расчет подпорной стенки, проверка общей устойчивости, выбор шпунтовых свай и определение диаметра анкерных тяг»

Выполнил студент гр. 5018/2 Антонов А.М.

«____»___________ 2011г.

Принял: Пирожок П.П.

«_____»______________ 2011 г.

 

 

Санкт-Петербург

Оглавление стр.

1. Исходные данные и расчётная схема. 3

2. Статический расчёт больверка. 4

2.1. Назначаем ориентировочную глубину забивки шпунтовых свай: 4

2.2. Построение эпюры активного давления на шпунтовую стенку. ….4

2.3. Построение эпюры пассивного давления грунта. 5

2.4. Построение результирующей эпюры давления грунта на стенку. 7

2.5 Определение усилия в анкерной тяге. 7

2.5.1 Построение силового многоугольника. 7

2.5.2 Построение веревочного многоугольника. 8

2.5.3 Определение значения максимального изгибающего момента. 8

3. Подбор шпунтовых свай и определение диаметра анкерной тяги. 9

4. Проверка общей устойчивости подпорной стенки. 10

Используемая литература. 15

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

Исходные данные и расчётная схема

Рис.1 Расчетная схема подпорной стенки.

 

Таблица 1

Исходные данные

№ вар.

Характеристики грунтов

Н, м

h, м

Координаты полос загружения в долях от «В»

q*, кПа

Засыпка

Основание

ρ1, т/м³

φ1, град

φ 2, град

φ 3, град

с3, кПа

x1

x2

x1^*

x2^*

1,71

13,1

3,4

0,33

0,43

0,7

0,9

 

Схема стального одноанкерного больверка и расчётной нагрузки приведена на рис. 1 Приложения (числовое значение расчётной нагрузки q₀ в реальных условиях определяют назначением и конкретными условиями эксплуатации подпорной стенки. В рамках учебного задания: q₀=40 кПа)

 

Статический расчёт больверка

Расчет выполняется графоаналитическим методом.

2.1. Назначаем ориентировочную глубину забивки шпунтовых свай:

t=(0,7….0,8)Н=(9,17….10,48) м

Принимаем t= 9,9 м