Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 34

                                                 pп = gIzxп + pпc,                                                   (5.7)
где  Здесь xа = tg2(45 – jI/2) — коэффициент активного давления грунта; xп = tg2(45 + jI/2) — коэффициент пассивного давления грунта.

Эпюры давления грунта разбивают на прямоугольные и треугольные участки, а нагрузку от каждого участка, приложенную в центре его тяжести, определяют как произведение площади участка на размер, с которого передается давление грунта на стойку. Этот размер для участков, расположенных выше дна котлована, равен расстоянию между стойками l, а для участков ниже дна котлована — расчетной ширине стойки bp = b + a, которая превышает ее фактическую ширину b. Обычно принимают постоянное в пределах глубины забивки h значение этого превышения. Так, при расчете двутавровых стоек назначают a = 0,3 м.

      Тогда имеем:

                                                         (5.8)

      Составим уравнение моментов всех сил, действующих на стенку, относительно точки О:

                                      (5.9)                                                         

      Из этого кубического уравнения методом подбора находят ho. Как уже отмечалось, глубину забивки стойки ниже дна котлована принимают h = 1,2ho. Изгибающие моменты в сечениях стойки находят, рассматривая последовательно равновесие ее верхних отсекаемых частей. По наибольшему изгибающему моменту (рис. 5.2, в) проверяют прочность стойки.

         Расчет забивной стойки закладного крепления с верхней распоркой. Расчетная схема такой стойки (рис. 5.7, а) отличается от схемы свободно стоящей тем, что точка ее возможного поворота при потере устойчивости расположена на уровне оси распорки.

Эпюры же давления грунта на стойку остаются теми же, но продленными на полную глубину забивки h, которую следует учитывать при оценке равнодействующих составляющих давления грунта по выражениям (5.8) с подстановкой в них ho = h. В этом случае сила R у нижнего конца стойки отсутствует.

      Приравнивая сумму моментов всех сил относительно точки А по условию (5.5), получим уравнение для определения h:

                                 (5.10)

          При расчете стойки на прочность ее рассматривают как балку на двух опорах (рис.5.7б), у которой нижняя шарнирная опора расположена на  ниже дна котлована. При этом действие пассивного давленияна балку ниже дна котлована не учитывают. Прочность стойки рассчитывают по наибольшему изгибающему моменту (рис.5.7, в). Продольное усилие в распорке  определяют, приравнивая сумму моментов всех сил относительно нижней опоры балки. Сечение распорки подбирают по условию (5.4).

          Расчет шпунтовых ограждений котлованов. Расчет шпунтового ограждения заключается в определении потребной глубины его забивки ниже дна котлована и подборе необходимых сечений шпунта и его распорных элементов. Для расчета шпунта в его стенке по длине и плане выделяют участок шириной 1 м. В качестве нагрузки на шпунт, как и в закладном креплении, расматривают активное и пассивное давления грунта и дополнительно учитывают давление воды.

          Расчет свободно стоящего шпунта. Расчетная схема для такого шпунта аналогична схеме для забивной стойки закладного крепления с возможностью его опрокидывания относительно точки О, расположенной ниже дна котлована (рис. 5.8).

Равнодействующие составляющих давления грунта на шпунт определяют по аналогии с выражением (5.8) для расчетной ширины шпунтовой стенки, равной 1 м (l = 1 м, bp = 1 м), а расчетный удельный вес водопроницаемых грунтов, расположенных ниже отметки горизонта воды, принимают с учетом гидростатического взвешивания gsr .

      Давление воды на шпунтовую стенку шириной 1 м в водопроницаемых грунтах будет (рис. 5.8, а):

                                    ;                                (5.11)
где gw = 9,81 кН/м3 — удельный вес воды.

      Составляют уравнение моментов сил относительно точки О по аналогии с уравнением (5.9), выражая плечи сил через неизвестный размер ho, добавив к его левой части моменты сил от давления воды: Ew¢(ho + Hw/3) + Ew²0,5ho. Решая это кубическое уравнение, например, методом подстановки, определяют ho. Полную глубину забивки шпунта ниже дна котлована принимают h = 1,2ho.

      Принятая глубина забивки шпунта h, кроме того, должна быть достаточной, чтобы предотвратить вымывание грунта из-под него гидродинамическим давлением j при откачке воды из котлована. Для этого должно выполняться условие:

                                                        j = kIgw £ gsr, (5.12)
где k — коэффициент запаса, значение которого принимают не менее 2; I = Hw/(Hw + 2h) — гидравлический уклон,

откуда

                                                                         (5.13)

      При наличии ниже горизонта воды водонепроницаемого грунта (рис. 5.8, б)расчет шпунта выполняют по двум расчетным схемам. По первой схеме в пределах водоупора с наружной стороны ограждения учитывают активное давление, рассматривая давление воды на водоупоре как вертикальную пригрузку интенсивностью gwHw. В пределах водоупора боковое давление воды на шпунт при расчете по этой схеме не учитывают.

      По второй схеме рассматривают образование зазора между шпунтом и водоупором вследствие смещения стенки в сторону котлована. В этом случае учитывается полное одностороннее давление воды на стенку ниже дна котлована на глубину образования зазора h3 = (0,5…0,6)ho. Если граница водоупора расположена выше дна котлована, глубину зазора назначают увеличенной на это превышение. Активное давление водоупора в пределах высоты ho при этом не учитывают.