Файл: Будин, А. Я. Тонкие подпорные стенки.pdf

§ 4. Р а сч е т д в у х а н к ер н ы х н ер а зр езн ы х ст ен о к

Двуханкерная неразрезная стенка, рассчитываемая по схеме Блюма — Ломейера, представляет собой дважды статически не­ определимую балку. Так же, как и в случае одноанкерных кон­ струкций, расчет удобно производить графоаналитическим ме­ тодом упругой линии.*

Первым этапом расчета (рис. 42, а—в), как и ранее, явля­ ется построение эпюр давления грунта на стенку, силового и веревочного многоугольников. Специфика расчета состоит в отыскании истинного положения замыкающей веревочной кри­ вой, которое удовлетворяет принятым опорным условиям, что проверяется последующим построением упругой линии стенки. Последняя, будучи касательной к продольной оси стенки

вточке приложения силы Ер', должна проходить через верхнее

инижнее опорные закрепления А я В.

Направление замыкающей (рис. 42, г) отыскивается следую­ щим образом. Продлевается первый луч веревочного многоуголь­ ника до пересечения с горизонтальной линией, проходящей че­ рез верхнее анкерное закрепление. Полученная ордината пред­ ставляет собой в масштабе, определяемом соотношением (10), величину консольного изгибающего момента в стенке, который не зависит от работы остальной части балки и потому при всех последующих расчетных операциях остается неизменным. Даль­ нейшее направление ломаной замыкающей задается двумя пря­ мыми, одна из которых проходит на участке между опорами А и В, а другая на участке от опоры В до точки приложения силы Ер. При первой попытке положение этих прямых можно при­ нять таким, чтобы ординаты эпюры моментов на опоре В, в про­ летной и заглубленной частях были между собой равны.

Далее, принимая полученную эпюру моментов за фиктивную нагрузку, следует построить упругую линию стенки, отвечаю­ щую выбранному положению замыкающей. Для этой цели вновь строится силовой многоугольник (рис. 42, д) и по нему вере­ вочная кривая (рис. 42, е), которая и представляет собой ис­ комую упругую линию. Проведя замыкающую упругой линии че­ рез точки А и В, можно проверить, является ли она одновре­ менно касательной к веревочной кривой в точке приложения силы Ер', т. е. соблюдаются ли исходные предпосылки метода Блюма — Ломейера. Если указанное условие не выполняется, не­ обходимо последовательно корректировать положение замыкаю­ щей на рис. 42, г. Для этой цели требуется менять ординаты эпюры моментов на опоре В, в пролетной и заглубленной частях стенки.

Чтобы облегчить указанную операцию, можно необходимую прибавку ординат эпюры "на рис. 42, г в месте нижней анкерной

* Графоаналитический способ расчета двуханкерных стенок был впер­ вые предложен А. Ф. Новиковым.

67

опоры и на уровне нижнего конца стенки (точка С) определить по формулам

где hi и /z2— расстояния соответственно от верхнего и нижнего анкеров до точки С; % — отклонение последнего луча упругой линии на уровне опоры В (в масштабе длин) и ф2— отклонение упругой линии от замыкающей в точке С. Величины ф] и ф2 счи­ таются положительными при отклонении в сторону от засыпки и отрицательными при отклонении к засыпке.

Правильность внесенных в эпюру изгибающих моментов (рис. 42, ж) поправок проверяется повторным построением уп­ ругой линии (рис. 42, з, и).

Величины анкерных реакций определяются переносом на си­ ловой многоугольник (рис. 42, в) истинных направлений за­ мыкающих (пунктир на рис. 42, г). Полная глубина забивки стенки вычисляется по формулам (11) и (15).

Расчетные величины пролетных изгибающих моментов в стенке и усилий в анкерных тягах, необходимых для подбора

§ 5. Расчет двуханкерных разрезных стенок

Разрезная двуханкерная подпорная стенка в расчетном от­ ношении представляет собой комбинацию из одноанке'рной стенки и двухопорной балки с консолью.

Нижняя часть конструкции рассчитывается по методике, изложенной в § 3 настоящей главы, а верхняя часть высотой L/ (рис. 43, а) — как балка на двух опорах, загруженная актив­ ным давлением грунта.

Удаление анкерной плиты нижнего яруса анкеровки от ли­ цевой стенки вычисляется по формуле (18) с учетом обозначе­ ний на рис. 43. Удаление от стенки анкерной плиты, поддер­ живающей надстройку, определяется из соотношения

где /и — глубина заложения плиты.

При расчете нижней части конструкции учитывается на­

При расчете надстройки следует рассмотреть два случая: когда нагрузка q начинается от линии кордона и когда она уда­ лена от нее на расстояние hKtg(45°—ф / 2 ) . Первый расчетный случай дает максимальное усилие в верхней анкерной тяге и

69

Рис. 43. Схема к расчету двуханкерной разрезной стенки

а — определение необходимого удаления анкерных плит от стенки; б — графоанали­ тический расчет верхнего участка стенки

наибольшее значение консольного момента в надстройке, а второй — наибольшую величину пролетного изгибающего момента в надстройке и реакции, передаваемой на нижнюю опору.

Расчет надстройки удобно выполнить графоаналитическим методом, как это показано на рис. 43, б. Замыкающая веревоч­ ной кривой проводится через точку шарнирного опирания над­ стройки на балку, омоноличивающую шпунтовую стенку, и пе­ ресекает продолжение первого луча кривой на уровне прикреп­ ления анкерной тяги. Максимальный пролетный изгибающий момент Mmax= T] Zmax-

70

Величины опорных реакций Ra и Ra1 определяются из сило­ вого многоугольника перенесением на него направления замы­ кающей.

Расчетная величина пролетного изгибающего момента вы­ числяется, как и ранее (§ 3), умножением Л4тах на понижаю­ щий поправочный коэффициент, который здесь можно прини­ мать равным £= 0,85. Анкерное усилие, по которому следует подбирать сечение верхней анкерной тяги, определяется по фор­ муле (17), в которой £* = 1,4. Суммарное усилие в нижней ан­ керной тяге

где Ra11 — анкерная реакция, найденная из расчета нижнего участка стенки как одноанкерного больверка. Если анкерные тяги наклонены к горизонту под углами со и аг, то усилия в них

равны соответственно Ra'=Ra seccti; Ra'= R asec аг.

При проектировании двуханкерных разрезных подпорных стенок следует особое внимание уделять конструированию и рас­ чету узла сопряжения их верхних и нижних частей. Поврежде­ ние этого узла может вызвать мгновенную аварию конструкции.

§ 6. Расчет стенок, заанкерованных наклонными сваями

Тонкая подпорная стенка, заанкерованная наклонными свая­ ми, в расчетном отношении представляет собой рамную систему с жестким ригелем и гибкими стойками. Нагрузкой на конст­ рукцию являются распорное давление и вес грунта, зависаю­ щего над наклонными сваями. Приводимая ниже методика рас­ чета, разрабртанная автором [12], пригодна для конструкций с различными уклонами анкерных свай (в диапазоне, представ­ ляющем практический интерес).

В основу расчета положено использование идеи метода де­ формаций. Места защемления стоек в грунте, а следовательно, и их расчетные длины первоначально не известны. Для их оп­ ределения, а также для последующего учета влияния смещения системы ригель рамы закрепляется условной линейной связью 1 (рис. 44, а). При этом рамная система превращается в сово­ купность балок с защемленными концами, что позволяет постро­ ить эпюры изгибающих моментов в стойках от действующей на них внешней нагрузки и назначить, исходя из схемы Блюма — Ломейера для изгибаемого упругого элемента в грунте, места нижних защемленных опор стоек.

Закрепление системы только одной линейной связью яв­ ляется правильным лишь при абсолютно жестком ригеле и неучете продольной податливости опор. В случае, когда жесткость ригеля Eplp/b (Ер, 1Р и b — соответственно модуль упругости, момент инерции поперечного сечения и длина ригеля) соизме-

71

д)

Рис. 44. Определение нагрузок на тонкую подпорную стенку, заанкерованную наклонными сваями (а—г), и график для определения коэффициента п, учиты­ вающего зависание грунта над анкерными сваями (д)

рима с жесткостями стоек, система должна быть закреплена еще двумя условными угловыми связями в местах прикрепле­ ния стоек к ригелю. У рассматриваемой конструкции постановки таких связей, разумеется, не требуется, что избавляет от необ­ ходимости составления и решения громоздкой системы из трех канонических уравнений и значительно сокращает объем вычис­ лительных работ.

В соответствии с изложенным, каноническое уравнение для принятой системы записывается в виде

где г — реакция в связи 1 от единичного смещения системы по направлению связи; rv — реакция в связи от внешней нагрузки; А — искомое перемещение системы по направлению связи.

Для определения величин г и гр следует предварительно по­ строить эпюры нагрузок от давления грунта на стенку и анкер­ ные сваи, после чего методом упругой линии с учетом наличия связи 1 получить очертания моментных линий стоек рамы от внешней нагрузки и найти места защемления стоек в грунте.

Ординаты эпюры активного давления грунта на консольную

где у — расстояние от верха засыпки до рассматриваемой точки

(йк^г/^О ).

Активное давление на лицевую стенку ниже ригеля склады­ вается из двух составляющих: давления от грунта, заполняю­ щего пространство между стенкой и анкерными сваями а и пе­ редаваемой стенке части аэ' суммарного распорного давления грунта на конструкцию

При определении а' учитывается экранирующее влияние ан­ керного свайного ряда. Построение эпюры а' производится сле­ дующим образом. Обычным способом (см. § 7) находится поло­ жение экранирующей плоскости Э—Э (рис. 44, б). В зоне, ог­ раниченной плоскостью обрушения, проведенной из точки с пе­ ресечения низа ригеля с экранирующей плоскостью, т. е. на участке стенки высотой

где 2 — расстояние между стенкой и точкой с, ординаты эпюры активного давления вычисляются по формуле (35) без учета q (в данном случае у отсчитывается не от верха засыпки, а от низа ригеля). При определении а' на участке ниже учитыва­ ется, что наклон истинной плоскости обрушения зависит от уклона поверхности грунтового тела. Для вычисления а' выпол^ няются следующие построения.

73