Определение осадки и крена подпорной стенки

 

Проверка по осадке и крену является одной из основных. Она демонстрирует, как деформируется основание сооружения под действием расчетных нагрузок.

Расчет осадки и крена ведется по второй группе предельных состояний. Надежная работа сооружения обеспечивается при выполнении условий, когда осадка и крен не должны превышать предельных значений:

S ≤ S u и I ≤ I u,

(10.1)

где S, I – расчетные значения осадки и крена соответственно;

S _u, I _u – предельно допустимые значения осадки и крена.

Для жестких сооружений высотой до 100 м принимают S _u = 0,2м и
I _u = 0,004.

Осадка основания стенки складывается из четырех составляющих:

S = S 1+ S 2+ S 3+ S 4,

(10.2)

где S ₁ – осадка подпорной стенки как центрально нагруженного фундамента, м, определяется по формуле

,

(10.3)

где μ – коэффициент поперечного расширения, принимается для песчаных грунтов 0,25; для глинистых грунтов – 0,38;

p _ср – средняя нагрузка на подошву фундамента,

;

p ₁ – составляющая нагрузки на подошву фундамента,

;

Е – расчетное значение модуля упругости грунта основания;

S ₂ – осадка, вызванная эксцентричностью приложения внешней нагрузки, м, определяется по формуле

,

(10.4)

знаки (+) и (–) относятся соответственно к передней (x = 0) и задней
(x = b) грани подпорной стенки;

S ₃ – осадка, вызванная действием нагрузки q _* = q₁ + q₂, определяется по формуле

;

(10.5)

k _s – безразмерный коэффициент, зависящий от ширины стенки
(табл.3).

Знаки (+) и (–) относятся соответственно к задней
(x = b) и передней (x = 0) грани подпорной стенки.

Т а б л и ц а 2

b, м
k s	0,268	0,278	0,283	0,283

S ₄ – осадка подпорной стенки от сдвигающих усилий, возникающих по подошве стенки в результате действия на неё засыпки. Определяется методом послойного суммирования по зависимости:

,

(10.6)

где осадка i -го слоя;

вертикальное напряжение в середине расчетного слоя, возникающее от дополнительной внешней нагрузки без учета собственного веса грунта основания, кПа;

h _i – толщина расчетного слоя, м;

n – число слоев, на которое разделяется глубина сжимаемой толщи основания;

β – коэффициент, принимаемый 0,8.

Расчет осадки методом послойного суммирования ведется в виде таблицы, где компоненты напряжений определены методом теории упругости.

Определение осадки методом послойного суммирования заключается в следующем. Активная толща грунта (деформируемая нагрузкой) под сооружением разбита на слои разной толщины в долях от ширины подошвы (колонка 1 табл. 3). Мощность активной зоны допускается принимать 2· b. На размеры слоев влияет характер эпюры сжимающих напряжений внутри толщи грунта. Нагрузка, действующая на основание, разбита на простые виды, а именно треугольную и прямоугольную. Методами теории упругости найдены единичные значения напряжений на границах слоев от действия простых нагрузок (колонки 3 и 5). Умножая единичные значения напряжений на границах слоев на числовое значение нагрузки можно получить действительные напряжения, которые заносятся в таблицу (колонки 4 и 6). В колонке 7 суммируют действительные напряжения на границе слоев. Затем определяют сомножители, входящие в выражение (10.6):

– толщину каждого слоя как разность координат границ (колонка 8).

– величину обратного модуля в каждом слое (колонки 9).

– напряжение в середине слоя как среднее напряжение на границах расчетного слоя (колонка 10).

Сумма колонки 11 дает значение осадки от сдвигающей нагрузки. Расчет необходимо выполнить два раз для передней и задней грани стенки. При расчете необходимо учитывать знак эксцентриситета, так как при его отрицательном значении τ_max и τ_min меняются местами.

Подсчитав по (10.2) S _х=0 и S_x=b производят сравнение с (10.1).

По результатам расчетов строятся эпюры осадок (рис.10).

Крен подпорной стенки вычисляется по формуле:

(10.7)

Если крен и осадка подпорной стенки не превышают предельно допустимых значений, то эксплуатация стенки возможна.