Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство городских мостовых сооружений Минимаркер Расчет шпунтового ограждения котлована

Расчет шпунтового ограждения котлована

Страница 5 из 17

Расчет шпунтового ограждения котлована производится на устойчивость положения шпунтовой стенки и прочность по материалу конструкции на всех стадиях работы ограждения. Кроме того, шпунтовые ограждения рассчитывают на невымывание грунта основания при откачке воды из котлована, а также на фильтрационный выпор грунта котлована (в песчаных и супесчаных грунтах).

Условие обеспечения устойчивости стенки против опрокидывания:

Условие обеспечения устойчивости стенки против опрокидывания

где Ми – расчетный момент опрокидывающих сил;

Mz – расчетный момент удерживающих сил;

т – коэффициент условий работы, для слабых грунтов принимаемый равным 0,7;

γп – коэффициент надежности по назначению, принимаемый для местности, покрытой водой, равным 1,1.

Для одноярусного (многоярусного) крепления ограждения при проверке устойчивости положения стенки за точку поворота принимают место закрепления распорки (нижней распорки) т. О (т. O1) на рис. 2.11, а.

Глубина забивки шпунта определяется методом попыток из условия обеспечения устойчивости стенки против опрокидывания.

Схемы расчета шпунтового ограждения опоры в несвязных и малосвязных грунтах

Рис. 2.11 – Схемы расчета шпунтового ограждения опоры в несвязных и малосвязных грунтах: a – эпюры давления грунта на ограждение; б – расчетная схема стенки при двухъярусном ограждении; в – расчетная схема обвязки

В расчете шпунта на прочность проверяют стенку, балки обвязки и распорки. Стенку рассматривают как разрезную (при одноярусном креплении, т. е. одной распорке) или неразрезную (при двух- и более ярусном креплении) балку на жестких опорах. Нижняя опора шпунта находится посредине расчетной глубины t погружения шпунта, определенной из расчета на устойчивость положения стенки. Нагрузку на шпунт ниже условной опоры не учитывают (рис. 2.11, б).

Прочность шпунтовой стенки проверяют по формуле

150114_f4

где Мр – момент в сечении шпунтовой стенки от расчетных нагрузок, отнесенный к 1 пог. м шпунтовой стенки; определяется при расчете стенки в соответствии с расчетной схемой (рис. 2.12, б);

Rу – расчетное сопротивление материала обвязки;

Wcm – момент сопротивления 1 пог. м шпунтовой стенки; определяется по справочникам для конкретного типа шпунта (табл. 2.2);

т – коэффициент условий работы; принимается равным 0,8 для слабых грунтов.

Балки обвязки рассчитывают как сжато-изогнутые (рис. 2.11, в). Обвязка рассчитывается как неразрезная балка, опирающаяся на распорки. Распределенная нагрузка на балку q0 численно равна опорным давлениям R1 и R2, которые передаются шпунтовой стенкой (рис. 2.11, б), примыкающей к обвязке.

Прочность обвязки проверяется по формуле

150114_f5

а устойчивость формы – по формуле

150114_f6

где Ант о6в, Абр о6в – площадь сечения обвязки соответственно нетто и брутто;

Wнт обв – момент сопротивления обвязки относительно ее вертикальной оси;

φ – коэффициент продольного изгиба обвязки, определяемый по нормам проектирования;

S0 – сжимающее усилие в обвязке; определяется по формуле

S0 = q·a/2,

где а – расстояние от оси балки обвязки до соседнего элемента обвязки (до противоположной стенки или до продольной балки в составе распорной рамы, формирующей обвязку);

q0 – погонная горизонтальная нагрузка на обвязку; численно равна погонной опорной реакции R1 (R2) (рис. 2.12, б).

Распорки рассчитывают по выше приведенным формулам.

Изгиб возникает от собственного веса распорок и действия поперечной нагрузки (веса настила, людей, оборудования, предусмотренного технологией производства работ). Распорка рассматривается как балка с пролетом, равным расстоянию между шпунтовыми стенками. Сжимающее усилие в распорке одноярусного крепления определяется по формуле

Sp = q0 · b,

где b – расстояние между распорками.

Если распорки являются элементами распорного пространственного каркаса, то их рассчитывают на действие вертикальной поперечной нагрузки как элементы плоских ферм. Усилия, возникающие при этом в распорках как поясах ферм, суммируются с усилиями, передаваемыми обвязкой. Учитывается (в случае внеузлового приложения поперечных нагрузок) и местный изгиб распорки.

Шпунт цилиндрического (в плане) ограждения проверяется на разрыв замков по формуле

150114_f7

где рс – расчетное горизонтальное радиальное усилие в контуре ограждения, кН/м (тс/м); определяется по формуле

150114_f8

Здесь т, γп – коэффициент условий работы (равен 0,7 для слабых грунтов) и коэффициент надежности (равен 1,1 для ограждений на местности, покрытой водой) соответственно;

D – диаметр ограждения в плане;

рр – расчетное сопротивление разрыву при растяжении замков шпунтин, принимаемое равным для шпунта ШП-1 (из стали СТ3 равно 1900 кН/м, и 2700 кН/м для шпунта из стали СТ5 и 15ХСНД);

q – интенсивность горизонтального давления грунта на внутреннюю поверхность кольцевого ограждения на уровне дна водоема.

Чаще кольцевое ограждение выполняется из шпунта ШП.

При использовании шпунта ШК и Ларсен растягивающие усилия должны восприниматься объемлющими стальными поясами.

Глубина забивки шпунта цилиндрического ограждения ниже линии размыва должна назначаться из условий исключения выпирания грунта из-под низа шпунта по формуле

150114_f9

где q1 – расчетное вертикальное давление от веса засыпки и нагрузки на ней на уровне дна реки, кПа (тс/м2);

γп – удельный вес грунта;

φ – угол внутреннего трения грунта на дне реки.

При расчете шпунта величина горизонтального давления на шпунтовую стенку котлована определяется в зависимости от вида грунта. Эпюры давлений песчаного и глинистого грунта имеют различия.

Шпунт погружается в песок или супесь

В этом случае шпунтовая стенка воспринимает действующее снаружи котлована горизонтальное воздействие воды, а также воздействие грунта, находящегося во взвешенном состоянии.

Для определения min-ой глубины забивки шпунта t используется схема, изображенная на (рис. 2.12, а) при одном ярусе распорок и схема на (рис. 2.13, а) – при многоярусном креплении.

В первом случае в уравнении

Условие обеспечения устойчивости стенки против опрокидывания

точкой О, относительно которой определяются удерживающий Mz и опрокидывающий Ми моменты, является уровень размещения распорок, во втором – уровень нижней распорки крепления.

Схемы расчета шпунтовой стенки в песчаных и супесчаных грунтах при одном ярусе креплений

Рис. 2.12 – Схемы расчета шпунтовой стенки в песчаных и супесчаных грунтах при одном ярусе креплений: a – при определении минимальной глубины забивки шпунта; б – при проверке прочности стенки, внутренней обвязки и распорок

Схемы расчета шпунтового ограждения в песчаных грунтах с тремя ярусами креплений

Рис. 2.13 – Схемы расчета шпунтового ограждения в песчаных грунтах с тремя ярусами креплений: a – эпюры давления грунта; б – расчетная схема

Для проверки прочности шпунтовой стенки используются схемы рис. 2.12 б и 2.13 б, согласно которым определяются изгибающие моменты М и поперечные силы Q, в сечениях по длине стенки как балки на двух или нескольких жестких опорах. В последнем случае рассматривается статически неопределимая система, усилия в которой определяются методами строительной механики, например, методом сил.

В формулах для определения расчетных давлений на шпунтовую стенку на рис. 2.12 и 2.13:

γвзв – удельный вес грунта во взвешенном состоянии (γвзв = 1тс/м3);

γf = 1,2 и 0,8 соответственно для активного (λа) и пассивного (λп) давления грунта (см. рис. 2.12 и 2.13):

150114_f10

где φ – угол внутреннего трения грунта.

Шпунт погружается в связные грунты

В случае погружения шпунта в водонепроницаемый грунт (глину или суглинок) принимается, что давление на шпунтовую стенку вызывается только гидростатическим давлением воды, проникающим между стенкой и грунтом на глубину hb, величину которой можно принимать равной (рис. 2.14):

а) для ограждений, не имеющих распорок (рис. 2.14 а):

h1b = 0,7·h1

где h1b – глубина погружения шпунта в водонепроницаемый грунт;

б) для ограждений с одним ярусом креплений (рис. 2.14, б):

h1b = h1t/2,

где t – глубина погружения шпунта ниже дна котлована;

в) для ограждений с несколькими ярусами креплений (рис. 2.14, в) на 0,5 м ниже уровня грунта в котловане.

Аналогично случаю с песчаными грунтами для определения глубины забивки шпунта t составляется уравнение

150114_f3

Задача решается методом подбора величины t до тех пор, пока не будет выполнено данное условие.

Схемы к расчету шпунтовых стенок, погруженных в связные грунты

Рис. 2.14 – Схемы к расчету шпунтовых стенок, погруженных в связные грунты: a – при ограждении без распорок; б – с одним ярусом креплений; в – с несколькими ярусами

Прочность стенки ограждения проверяется рассмотрением ее как балки на двух опорах (при одноярусном креплении) или на нескольких (при многоярусном креплении).

Расчетные давления воды и грунта получают путем умножения нормативных давлений на коэффициенты надежности по нагрузке. Их принимают равными для активного давления грунта γf = 1,2, для пассивного γf = 0,8.

Независимо от результатов расчета глубина забивки шпунта t ниже дна котлована принимается для пылеватых и мелких песков, текучих глин и суглинков не менее 2 м.

В ограждениях с тампонажным слоем бетона глубина забивки не должна быть меньше 1 м ниже нижней поверхности бетона в любых грунтах. Устойчивость положения шпунта в этом случае определяется предварительно, если в котловане есть вода и отсутствует тампонажный слой.

Проверка устойчивости положения и прочности стенки производится при откачанной из котлована воде и уложенном тампонажном слое бетона по расчетным схемам, изображенным на рис. 2.15.

Расчетные схемы стенки в случае укладки тампонажного слоя бетона

Рис. 2.15 – Расчетные схемы стенки в случае укладки тампонажного слоя бетона: а – до укладного подводного бетона; б – после откачки воды из ограждения


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика