Файл: Мустафаев, А. А. Вопросы расчета зданий и сооружений на просадочных грунтах учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 91
Скачиваний: 0
|
|
In- I |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IV.39) |
|
|
k(x)cix!' |
|
|
|
|
||
|
|
|
о |
0 |
|
|
|
|
00 |
|
|
X |
X |
|
|
|
n=1 |
|
о |
и |
|
|
|
|
1 |
V |
|
к(х)с1хг |
n —1 |
|
|
|
|
xk(x)dx* |
|||||
|
Z j \ \ g f \) |
|
|
|
и 0 |
|
|
|
n=1 |
|
|
|
|
|
|
|
oo |
|
|
n - 1 |
|
|
|
|
ш \ u |
|
|
£ k{x)dx\ |
(IV.40) |
||
F$( x) = s |
о k(x)cix2 |
о о |
Полученные выше решения дают возможность произвести расчет здания на увлажняемых просадочных грунтах при лю бом характере изменения жесткости стены и грунтов основа ния.
§?. Расчет зданий для случая непрерывного закона изменения жесткости стен и грунтов оснований
На основе полученного общего решения (IV. 29) в соот ветствии с возможными видами непрерывного изменения жест кости стен и увлажняемых просадочных грунтов основания произведем расчет для некоторых практически возможных условий работы здания.
I. Рассмотрим случай, когда замачивание основания воз можно с торца здания.
1. Интенсивность внешней распределенной нагрузки при мем постоянной. Изгибная и сдвиговая жесткость стены посто янные, равные приведенным. Коэффициент жесткости увлаж няемого основания по длине здания примем переменным, из меняющимся по нелинейному закону (рис. IV. 7), т. е.:
q(x) = q —const, EJ(x) =р [£/] =const; |
|
GF(x) = [GF] =const, k ( x ) —a-\-bx2, |
(IV. 41) |
где
а— ак0, 6 = ^o(I—«).
/2 •
ос—коэффициент, учитывающий неоднородность грунта осно-
152
вання; l—длина здания; к0—постоянный коэффициент жест кости упругого основания по длине здания.
Подставляя (IV. 41) в (IV. 38), (IV. 39) и (IV. 40), и про изводя здесь многократное интегрирование непрерывных фун
кций, для основных функций /гГ(л) , /''f',Q(-v) и F?(x) , вхо дящих в общее выражение (IV. 30), получаем следующие бесконечные ряды:
|
|
|
|
|
1 4п |
|
,-4пЧ2 |
Г,,п |
|
|
|
|
|
|
|
-I- ЬаП — 1 |
(4я+2)! |
||
|
1 1 * 1 |
|
|
|
(4л)! |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ab"~ |
х G n - 2 |
-A;i,n + Ь" + —- |
|
|
|
|||
|
|
|
(6/г—2)! |
|
(6л)! |
|
|
|
|
|
F?(x) = х-\ |
^ |
- 1 |
)n ( - 1—У ]ап |
Л'"Н ‘ + |
|
|||
|
|
|
|
\ \ EJ\ |
' \ (4«+1)! |
|
|||
|
|
|
Л - 1 |
|
хг6п- 1 |
|
|
,-6п ( 1 |
|
+ Ьа" |
а-"1*3 |
Ti, п + ab"~l |
АЧ,п + |
Ь" |
Е2,п); |
||||
|
(4л+3)! |
|
|
(6/г—1)! |
|
|
(6я+1)! |
|
|
„ |
Г 4 |
|
/ 1 |
W |
И п - ы |
|
\-4п + 6 |
|
F $ \ x ) = — + V |
( - 1)"(— |
) а"— ------ Ч |
Ь а " ~ ' — ------ - Гз.пЧ- |
||||||||
|
4! |
|
\[£J\! 1 |
(4/г+4)! |
|
|
(4л+6)! |
||||
|
Ч- ab"~ |
XС п Ч -2 |
N3,n + b " ~ |
v-бп Ч4 |
|
|
(IV.42) |
||||
|
(6/г+2)! |
■б’з.п 1 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
(6/1+ 4)! |
' |
I |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г4п—2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4л—2)! + |
|
4- Ьап—1 X |
4п |
|
|
,-6 п -4 |
Pl.n+ b" |
r6n-2 |
|||||
|
Ri.n+ab" - 1. |
|
X |
Gi.n |
|||||||
|
|
(4л)! |
|
|
(6/г— |
|
|
’ (6л—2)! |
|||
+ -Ц -Ц п - I |
а" |
хг2п +2 |
Ч- Ьап_ |
|
i*2n + 4 |
||||||
|
|
Si,n ч~ |
|||||||||
|
|£ /|Ц Г О ]/ |
|
(2л + 2)1 |
‘ |
(2л+4)! |
||||||
|
|
|
|
.V4п |
|
|
|
A-4,1+2 |
|
|
1. |
|
|
Ч- ab"-1—— |
У||П + Ь" — ------ М,,„ |
||||||||
|
|
|
|
(4л)! |
|
(4л+2)! |
|
|
Г |
||
pM .Q |
|
|
|
|
1 |
/ |
1 \ п—1 |
а" |
4n—1 |
||
* 2 |
|
( A - ) = - V , ( ( - O n |
|
|
|
( 4 л - 1)! |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п«-1
153
-I- bo"-' |
|
|
JC4n+ 1 |
Ro.n 1- abn |
1 |
v6n—3 |
|
A n f ^ " . |
v^n—1 |
Go.n |
||||||||||||
|
|
|
|
|
■■■-- |
|||||||||||||||||
|
( 4 h |
|
I |
1 ) ! |
|
|
|
|
|
(6/7— 3)! |
|
|
|
(6/1-1)! |
|
|||||||
|
|
|
1 |
|
/ |
1 |
|
a" |
x2n|3 |
+ |
£/71 1 |
i- 2 n - l 5 |
•Sa.n |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
\FJ\\\GF\) |
|
|
|
|
|
(2/7+ 5)! |
|||||||||||||||
|
|
|
( 2 « |
+ 3 ) ! |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
+ |
|
|
- i |
v*4n + 1 |
-/2. n+ ^n |
_v-Jn + 3 |
|
AU,n |
|
|
|||||||||
|
|
|
abn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(4/1 + |
1 ) ! |
|
|
|
|
(4/7+ 3)! |
|
|
|
||||||
cM .Q |
w = - ' N ,, i ( - i ) n |
1 |
/ |
|
1 |
V1- 1 |
r 4n + 2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
•» 3 |
|
|
|
|
|
|
|
7 7 " — ---------------- + |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
[g f ]{[e j \ |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n-1 |
|
|
|
|
|
( 4 / i + 2 ) ! |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r4n+4 |
|
|
|
|
|
|
v6n |
|
|
|
|
|
ИЗп + 2 |
|
1 |
||
-1- ban_1 |
|
A' |
|
. R 3 . n + a b " - 1 — |
— Р з . п + b " |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
G3,n ! + |
||||||||||||||||
|
|
|
( 4 / 7 + 4 ) ! |
|
|
|
|
|
(6/7 )! |
|
|
|
( 6 / 7 + 2 ) ! |
J |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ban~l |
v*2n -r8 |
|
|
|||
+ ■ |
|
|
|
|
|
|
1 |
(2/7+6)! ~ |
|
■Ss.n |
||||||||||||
|
[£7]l[G+]) |
|
|
|
(2n + 8)! |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
abn~x |
x 4n-r4 |
|
An + b" |
|
y-4n+ 6 |
M 3, n |
|
|
( I V . 4 3 ) |
||||||||||
|
|
|
(4/7+4)! |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4/7+6)! |
|
|
|
|
|
||||||
F |
|
|
- |
Y |
I |
I |
|
п l |
a" |
r 2n |
+ |
ba"■ |
[ |
A‘2n + 2 |
F1,П |
|||||||
|
|
IjG+li |
l |
(2/7)! |
|
(2/7+ 2)! |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
гП—1 |
\-4n-2 |
- |
D |
|
|
|
И n |
|
n , . n |
!■; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
+ ab |
— |
— |
U n + b " ^ — |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(4/7-2)! |
|
|
|
|
(4/7)! |
|
|
j |
|
|
||||
F?(x) = |
SC+П—1 |
|
7 7 " |
• |
v-2n + l |
|
+ |
baП- i |
A*■2n + 3 |
F2.n + |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(2/7+1)! |
|
|
|
(2/7+3)! |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
+ |
abn~l |
4n-1 |
D 2,a -\~bn |
w-4n+ 1 |
Пг.п |
|
|
||||||||||||
|
|
|
x ‘ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(4/7-1)! |
|
|
|
|
(4/7+1)! |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y-2n + ‘l |
|
|
|
|
1-211 + 6 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a" —--------- 1- ban~x—:------ F3,n+ |
||||||||||||
|
|
|
|
n= 1 |
|
|
|
|
|
(2/7+4)! |
|
|
|
(2/7+6)! |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
+ abn~l |
XL-4n4 2 |
|
|
|
|
|
|
v-4n + 'l |
|
|
|
|
|
(IV.44) |
|||||||
|
—-------D ^ n+b "—1——- Пз,п |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(4/7+ 2)! |
|
|
|
|
(4/7+ 4)! |
|
|
|
|
|
154
Значения биноминальных коэффициентов 7\ „ , |
М, n , |
/и, п , |
R\, n , Р \, п 1 G | , П , S i , n , J П , М \ , I I , Р\, П , |
D |, п , |
П , . П |
приводятся в работе [130]. Полученные решения представ лены в виде знакопеременных бесконечных рядов, содержа щих в знаменателях возрастающие факториальные члены, что и обеспечивает их быструю сходимость. Для обеспечения до статочной точности расчетов можно ограничиваться лишь пер выми двумя или тремя членами каждого ряда.
Принимая в полученном решении GF(x) — <х>, т. е., что сдвиговая жесткость стены бесконечно велика, функции А(х),
В(х) |
и С(х), входящие в общее выражение |
(IV. 30), |
можно |
||||||||||
представить в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
П=1 |
|
|
|
|
(4л)! + |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гбп |
|
|||
+ |
|
Н п + 2 |
|
|
|
•бп—2 |
ЛДП+ £ П |
|
|||||
Ьап~1 |
Т\,п~\~^Ьп 1 |
|
Е\,п |
||||||||||
|
|
|
(4я+2)1 |
|
|
|
(6л—2)! |
|
|
(6л)! |
|
||
|
|
Д ( * ) = ^ 1( л : ) = * + ^ ( - 1 ) " |
|
1 |
а п- |
,-4 п -Н |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
\EJ\! |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
П—1 |
|
|
|
(4 л + 1)! |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
b |
a |
v-4n-г3 |
|
|
|
v*6n—1 |
|
|
|
v-бп-Н |
Е2. „ |
|
— ------ Т2. п+ab«~' — ------- Ы2, п+Ьп |
|
||||||||||||
|
|
|
(4л+3)! |
|
|
|
( 6 л - 1)! |
|
|
(6л + 1)! |
|
||
|
|
|
■м, |
^ , |
у |
, |
|
/ |
1 |
п Г |
|
v*4n + 4 |
|
|
|
|
|
|
ап—------- |
|
|||||||
|
С (+ )= + Г (* )= ^ + |
V |
( - l ) n |
[EJ\! [ |
|
||||||||
|
|
|
|
ггI |
п — 1 |
|
|
(4л+4)! |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Ьап~ |
х 4n + 6 |
|
|
|
v-6n+2 |
|
|
|
|
у-6п4 4 |
|
|
-------- - Тз п+а*"-‘ — -----г М3, л+й" - ------- Ез. п |
|||||||||||||
|
|
|
(4л+6)! |
|
|
|
(6л+2)! |
|
|
(6л+4)! |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IV.45) |
2. Изгибная и сдвиговая жесткость стены постоянные, рав ные приведенному, интенсивность внешней распределенной на грузки также постоянная. Изменение коэффициента жесткости основания по длине здания примем по кососимметричному за кону, т. е. в виде кубической параболы (рис. IV. 4):
EJ(x) = [£7] = const, GF(x) — [G/П = const;
q(x) — q=const, к(х) = а+ bx^ + cx3, (IV.46)
155
где
а = к0; Ь- 3/Ucr— 1) |
с = kо(1 — а) |
4/2 ’ |
4Is |
Подставляя (IV. 46) в (IV. 38), (IV. 39) и (IV. 40) и произ водя здесь многократное интегрирование, для основных функ
ций |
1';"(л) |
, F!"'q(.v) , |
FP(х), |
входящих в общее выражение |
|||||||||||||
(IV. 30), получаем следующие бесконечные ряды: |
|
||||||||||||||||
/ц (л-)=1 |
| \ \ |
|
f |
1 |
|
\ п |
( |
v4n |
|
а" |
|
|
vln 12 |
||||
- 1 ) п ----- ] |
|
|
----{ |
]Ь—------- - /„,1 |
|||||||||||||
|
|
|
П—1 |
\ \ E J \ J |
\ |
(4//)! |
|
|
|
|
(4«+ 2)! |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
v-4n+3 |
i-\-abn- |
' |
\-бп—2 |
|
|
|
|
|
|
v*6n |
1 |
||||
+ а" 1с—— |
---- — rn.i -\-(abc)n~2—------ Рп.1+ |
||||||||||||||||
|
(4я+3)! |
|
|
(6w— 2)! |
|
|
|
|
|
(6й— 1)! |
|||||||
+ |
6 " - ^ — |
Уп.! |
Ь Ь" 1С |
~,-Gn • 1 |
gn.i + uc" |
|
1 |
л*7п- 3 |
тп. I |
||||||||
|
(6//)! |
|
(6л 4 |
|
1)! |
|
|
|
(7//-3)! |
|
|||||||
|
|
|
|
\-7п |
1 |
|
|
|
\-7п |
|
- |
cl„. 1 |
\ |
: |
|
||
|
|
|
Ьсп~х—------- еа,1ф с" |
|
| |
|
|||||||||||
|
|
|
|
( 7 я - 1 ) ! |
|
|
|
(7//)! |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ж ^ |
/ |
1 |
\П| |
|
гЧп г 1 |
|
|
|
|
|
у-Чп • 3 |
|||
^"(л-) = л * + \ |
(-1 )" — - |
|
U n —------- + яп |
ХЬ —---------*„,2+ |
|||||||||||||
1 |
|
|
J mA |
Ч Я / |
| . Ч |
|
( 4 л + 1)! |
|
|
|
|
( 4 л |
4 3 ) ! |
||||
+ а п_1с |
х |
4п- 4 |
S n,i+abn- |
|
-6п—1 |
rn,->+(abc)n- |
|
L-бП |
|||||||||
|
|
X |
|
|
- р п,2 + |
||||||||||||
|
|
(4/1+4)! |
|
(6// —1)! |
|
|
|
|
|
(6л)! |
|||||||
|
Ьп- JCGn+ 1 /п,2 Л-Ьп~хС |
,-6п+2 |
|
|
|
П—1. |
|
|
Я1П,2 + |
||||||||
|
|
|
|
g n , 2 + |
а с |
|
|
||||||||||
|
( 6 л + 1 ) ! |
|
|
(6я+2)! |
|
|
|
|
(7л —2)! |
||||||||
|
|
|
|
у- 7 п |
|
|
|
|
v - 7 n |
+ |
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ Ьсп~х------ еп 2+ с п-----------afn,2^; |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
(7л)! |
|
’ |
|
(7л+1)! |
|
* |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v-4n-r4 |
|
|
|
|
|
учf4n+ 6 |
|
/ 7з " ( л - ) + — + |
W |
- „ n( — |
|
. |
L |
а"---------- + ап~хЬ—---- -.Фп,з+ |
|||||||||||
|
' 4! ' |
jfafsd |
|
|
|
(4/1+4)! |
|
|
|
(4л+6)! |
|||||||
+ a n-'c |
Чп + 7 |
|
-i. л |
6n+2 |
rn,3 + (abc)n- 2 |
j^6n+3 |
|||||||||||
л* |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
(4/1+7)! Sn,3+fl*n |
(6л+2)! |
|
|
|
|
|
(6л+3)! Pn,3T |
|||||||||
|
|
t*6n + 4 |
|
|
X 6n+5 |
|
|
|
n—1 |
X7n+2 |
|||||||
+ bn(6л+4)! Уп.з r b n |
xc |
(6/1+5)! g'n,3+ flC |
(7л+2)! Л1П,3 + |
156