Меню

Эпюра давления грунта на подпорную стену

Определение давления грунта на ограждающие конструкции (подпорные стенки)

Когда устойчивость откоса требуемой крутизны не обеспечивается (см.п.4.5), то для его поддержания приходится устраивать подпорные стенки. Подпорные стенки широко применяются в промышленном, гражданском, дорожном, гидротехническом и других областях строительства.

Рассмотрим некоторые примеры подпорных стенок (рис.4.19):

— подпорная стенка как упор откоса грунта, равновесие которого невозможно без ограждения (рис.4.19,а);

— подпорная стенка как набережная (рис.4.19,б);

— подпорная стенка как ограждение подвального помещения здания (рис.4.19,в).

Рис.4.19. Виды подпорных стенок

Подпорные стенки по конструктивному исполнению бывают массивные и тонкостенные (рис.4.20).

Рис.4.20. Конструкции подпорных стенок: а – массивная; б – тонкостенная; в – тонкостенная, заделанная в основание

Устойчивость массивных стенок на сдвиг и опрокидывание обеспечивается прежде всего их собственным весом, устойчивость тонкостенных конструкций – собственным весом стенки и грунта, вовлеченного в совместную работу, либо защемлением нижней части стенки в основание.

Давление грунта стремится опрокинуть стенку вокруг ее переднего или заднего ребра (рис.4.21), причем подпорная стенка повернется (если основание податливое), как показано на рис.4.21 пунктиром.

При некоторой величине поворота стенки грунт за стенкой приходит в предельное напряженное состояние и в области грунта за подпорной стенкой возникают два сопряженных семейства криволинейных поверхностей скольжения. Перемещение грунта в предельном состоянии произойдет по некоторой поверхности АС, которая называется поверхностью скольжения, а призма АВС – призмой обрушения.

Если при этом подпорная стенка поворачивается по направлению от грунта, то будет иметь место активное давление грунта на стенку. Если же стенка повернется по направлению к грунту, то грунт засыпки будет выпирать вверх. Стенка будет преодолевать вес грунта призмы выпирания, что потребует значительно большего усилия, чем при активном давлении. Это пассивное давление.

Читайте также:  Среднеквадратичное значение звукового давления

Для установления максимального давления грунта на подпорную стенку необходимо точно определить очертания линий скольжения в грунте за подпорной стенкой, что весьма сложно. Решение предложено проф. В.В.Соколовским. В треугольнике ОММ1 (рис.4.22) криволинейные линии скольжения переходят в систему взаимно пересекающихся прямых. В треугольниках ОМ1М2 и ОМ2М3 оба семейства линий скольжения криволинейны.

Для определения давления грунта на подпорные стенки принимают предложенный Ш.Кулоном упрощенный метод со следующими допущениями:

1) поверхность скольжения плоская;

2) призма обрушения соответствует максимальному давлению грунта на подпорную стенку.

Эти допущения применимы только для определения активного давления. Для пассивного давления этот метод дает недопустимые погрешности.

4.6.1. Аналитический метод определения давления грунта на подпорную стенку при допущении плоских поверхностей скольжения

Сыпучие грунты (с=0, j¹0). Рассмотрим условие предельного равновесия элементарной призмы, вырезанной из призмы обрушения вблизи задней грани абсолютно гладкой подпорной стенки при горизонтальной засыпке (рис.4.23,а). На горизонтальную и вертикальную площадки этой призмы при трении о стенку, равном нулю, будут действовать главные напряжения s1 и s2.

Рис.4.23. Схема действия сил и эпюры давления сыпучего грунта для гладкой стенки (а) и при действии равномерно распределенной нагрузки и собственного веса грунта (б)

Из условия предельного равновесия

(4.50)

. (4.51)

Следует отметить, что при повороте стенки к грунту будет возникать пассивное давление

. (4.52)

Равнодействующая активного давления грунта на подпорную стенку Еа равна площади эпюры давления:

. (4.53)

Она горизонтальна и приложена на одной трети высоты от низа подпорной стенки.

Учет равномерно распределенной нагрузки, приложенной к поверхности грунта (рис.4.23,б). Если к поверхности грунта приложена равномерно распределенная нагрузка q, то, заменив ее действием слоя грунта высотой h=q/g, получим точку b1.

Читайте также:  Как живые организмы приспосабливаются к атмосферному давлению

Найдем значение s2 на глубине h и H+h:

, (4.54)

.

На подпорную гладкую стенку будет действовать давление только трапецеидальной эпюры

. (4.55)

Учет наклона задней грани стенки (рис.4.24). Задняя грань подпорной стенки часто бывает наклонной. При этом угол наклона b может быть положительным (рис.4.24,а) или отрицательным (рис.4.24,б). Наклон стенки значительно влияет на величину активного давления. При положительном b активное давление будет больше, а при отрицательном – меньше по сравнению с давлением вертикальной задней грани стенки.

Рис.4.24. Подпорные стенки

с наклонной задней гранью

Активное давление определяется по формулам:

а) при положительном значении угла b

; (4.56)

б) при отрицательном значении угла b

. (4.57)

Связные грунты (j¹0 и с¹0). Определим давление связного грунта на вертикальную, абсолютно гладкую подпорную стенку при горизонтальной засыпке (рис.4.25). Действие сил сцепления заменяем всесторонним равномерным давлением связанности . В этом случае горизонтальное напряжения

. (4.58)

Учитывая, что и , получим

. (4.59)

После преобразований формулу (4.59) можно записать так:

(4.60)

, (4.61)

, .

Из приведенных данных видно, что сцепление грунта уменьшает боковое давление грунта на стенки на величину s по всей высоте. На некоторой глубине hс суммарное давление будет равно нулю. Найдя из условия s2=0 глубину hс, определим полное активное давление связного грунта на подпорную стенку как площадь треугольника со сторонами s2 и Hhс:

. (4.62)

При h

| следующая лекция ==>
Проектируем все силы на наклонную грань откоса с учетом | Различия в представлениях о перспективе и миссии организации

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 12318 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Adblock
detector