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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

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" ——

---- — 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,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