3. Расчёт подпорной стенки

На крутых склонах при устройстве насыпи на косогоре объём земляных работ значительно увеличивается, так как ее откос располагается под небольшим углом к склону. Поэтому при поперечной крутизне рельефа 1:3 и круче прибегают к устройству подпорных стенок.

Подпорные стенки выполняют из камня, бетона и железобетона. Их размеры назначают по расчету методами строительной механики и механики грунтов.

На ПК 65+00 откос насыпи не устойчив, следовательно, для повышения устойчивости откоса необходимо устройство подпорной стенки.

Конструкцию подпорной стенки принимаем типовой в соответствии с типовым проектом 3.503.1-67.0 в зависимости от расчетной сейсмичности района проектирования, условного сопротивления грунта в основании подпорной стенки R₀, а также нормативного угла внутреннего трения грунта застенной засыпки φ.

Сейсмичность района проектирования принимаем 6 баллов, условное сопротивление грунта в основании подпорной стенки 0,4 МПа, нормативный угол внутреннего трения грунта засыпки составляет 24 градуса, высота стенки 7,0 м. в соответствии с этими данными выбираем типовую конструкцию подпорной стенки. Ее геометрические размеры и потребность в материалах приведены в таблице (4.2).

Таблица 4.2 - Геометрические размеры подпорной стенки

Переменные параметры, см									Бетон, м3				Арматура, кг
Н	hт	hср	l	c1	c	c2	b	a		тело	фундамент	всего		А-III	A-I	всего
7,0	520	180	140	85	125	140	265	105		37,55	53,09	90,65		316	90	406

Рисунок 4.2 Подпорная стенка

Устраиваем подпорную стенку в насыпе с неустойчивыми откосами на ПК 65+00, H=4.41м, рисунок 4.2

Для обеспечения конструктивно-технологических мероприятий по возведению земляного полотна и укреплению откосов в данном курсовом проекте предусматривается установка подпорной стенки на ПК 65+00. Схема подпорной стенки показана на рисунке 4.2.

Расчет ведут по трем схемам: сдвиг по подошве фундамента (плоский сдвиг); опрокидывание вокруг внешнего ребра подошвы стенки; сдвиг по поверхности, проходящей на некоторой глубине в основании.

Устойчивость против плоского сдвига обеспечивается при условии:

(4.9)

где Т – расчетная сдвигающая сила, равная алгебраической сумме проекций всех расчетных сил на плоскость скольжения (подошву фундамента);

Т_пр – предельная сила сопротивления сдвигу по этой плоскости;

m_с – коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8.

Расчет выполняется в такой последовательности:

1) Определяют коэффициент активного давления грунта на подпорную стенку:

(4.10)

где –угол внутреннего трения грунта засыпки (24);

– угол, образуемый задней гранью стенки с вертикалью(9);

– угол трения грунта о стенку (при весьма шероховатых гранях подпорной стенки = , при относительно гладких 1/2 3/4 , при засыпках из водонасыщенных песков и при динамических воздействиях 0 1/2 );

– угол наклона поверхности грунтового массива, удерживаемого стенкой, к горизонту (считается положительным, если склон от стенки направлен вверх) (0).

2) Определяют активное давление грунта на единицу длины стенки:

(4.11)

где – удельный вес грунта.

3) Определяют горизонтальную и вертикальную составляющие активного давления:

(4.12)

(4.13)

4) Определяют расчетное сдвигающее усилие:

(4.14)

где – коэффициент перегрузки.

5) Определяют расчетное усилие сопротивления сдвигу:

, кг/м (4.15)

где f – коэффициент трения подошвы стенки по основанию (принимается равным tgφ);

– коэффициент перегрузки, 1,1;

G – вес 1 погонного метра стенки, кг.

Вес 1 пог.м подпорной стенки рассчитаем по формуле:

G=V∙γ/10+m/10, кг (4.15а)

где V – потребность в бетоне на секцию подпорной стенки, м³ (по таблице 4.2);

γ – удельный вес бетона, кг/м³;

m – масса арматуры на секцию подпорной стенки, кг (по таблице 4.2).

Определяем вес 1 погонного метра стенки по формуле (4.15а):

G=90,65∙2400/10+406/10=21797,00 (кг).

Расчетное усилие сопротивления сдвигу определяем по формуле (4.15):

(кг/м).

Проверяем выполнение условия устойчивости против плоского сдвига (4.8):

, следовательно, условие (4.5) выполняется, устойчивость против плоского сдвига обеспечивается.

Устойчивость против опрокидывания обеспечивается при условии:

где M – расчетный опрокидывающий момент, равный сумме моментов опрокидывающих сил относительно подошвы фундамента;

Mпр – расчетный удерживающий момент (при действии временной нагрузки);

m0 – коэффициент условий работы, .

При определении М учитывают, что сила активного давления грунта засыпки на стенку ( ) приложена на высоте, равной 1/3 высоты стенки, считая от подошвы, а усилия от временной нагрузки – на высоте, равной 1/2 высоты стенки.

Значения моментов определяем по формулам (4.17) и (4.18):

Мпр=1/2·19536·7=68376 Н/м

М=1/3·19536·7=45584 Н/м

Проверяем выполнение условия устойчивости против опрокидывания (4.15):

45584≤47863 =·Мпр·0,7 – условие выполняется, следовательно, устойчивость против опрокидывания обеспечивается.

Потом подпорную стенку устраиваем в насыпе с неустойчивыми откосами на ПК 73, H=5,5м, рисунок 4.3

Конструктивно-технологические мероприятия по возведению земляного полотна и укреплению откосов

Откос является наиболее неустойчивой частью земляного полотна в насыпях и выемках: грунт поверхности откосов подвергается воздействию атмосферных осадков и ветра. При нарушении условий равновесия откосы деформируются. Для приближения формы откоса к очертанию устойчивого откоса применяют переменную крутизну его на разных участках учитывая при этом высоту этих участков или сохраняют крутизну и вводят бермы. Устойчивость откосов более 12 метров, а также устойчивость в водонасыщенных грунтах проверяют расчетом.

Бермы – уменьшают скорость стекания воды по откосу, тем самым предотвращают его размывание. Они облегчают также ремонт и текущее содержание откосов, позволяя осматривать их, подвозить и складировать материалы для ремонта.

На крутых склонах при устройстве насыпи на косогоре объемы земляных работ значительно увеличиваются, так как ее откос располагается под небольшим уклоном к склону, поэтому при откосах 1:1,5 и круче прибегают к устройству подпорных стенок, а при откосе от 1:3 до 1:2 устраивают банкеты из сухой кладки.