авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Расчет многорядных свайных противооползневых сооружений

-- [ Страница 2 ] --

Для оценки эффективности различных свайных сооружений производилось их сравнение по показаниям нагрузки и по величине перемещений свай. На рисунках 3-4 показаны графики зависимостей действующих нагрузок на 1 сваю при перемещении массива грунта на 30 мм в зависимости от количества рядов свай (рисунок 3) и в зависимости от шага свай в ряду (рисунок 4).

Результаты испытаний показали, что перемещения свай в составе одной схемы противооползневой конструкции (свай в одном ряду, в разных рядах при однорядном и многорядном расположении свай) отличаются не более, чем на 2-6% для однорядных и двухрядных сооружений и до 10-16% - для трехрядных схем.

Для каждого опыта на каждой стадии загружения и разгрузки при помощи цифрового измерителя деформаций ИДЦ снимались показания тензорезисторов в тензометрических сваях. На основе тарировочных графиков были построены эпюры изгибающих моментов по длине тензометрических свай в сваях при различной нагрузке (рисунки 5-6).

  Зависимость нагрузки на 1 сваю-4

Рисунок 3 – Зависимость нагрузки на 1 сваю от количества рядов свай

  Зависимость нагрузки на 1 сваю-5

Рисунок 4 – Зависимость нагрузки на 1 сваю от шага свай в ряду

Рисунок 5 –Эпюры изгибающих моментов в сваях при испытании одиночной сваи на сосредоточенную горизонтальную нагрузку

  Характерная эпюра изгибающих-7

Рисунок 6 – Характерная эпюра изгибающих моментов (опыт 7, средняя свая в первом ряду от нагрузки) при загружении оползневой нагрузкой

При сравнении значений изгибающих моментов для одиночной сваи при испытании на сосредоточенную горизонтальную нагрузку (рисунок 5) и испытаниях свай на оползневое давление (рисунок 6) видно, что схема работы сваи на оползневое давление грунта резко отлична от работы сваи на горизонтальную нагрузку. В сваях по их длине в пределах подвижного лотка при воздействии оползневого давления грунта возникают знакопеременные изгибающие моменты. Это свидетельствует о возникновении пассивного давления грунта на сваю в сдвигающемся массиве грунта.

При испытании на горизонтальную нагрузку усилие прикладывается к свае в виде сосредоточенной силы, а при испытании на оползневую нагрузку сила приложена распределенной по высоте сваи (равнодействующая силы приложена так же, как и при испытании на горизонтальную нагрузку). При этом при равных нагрузках полученные значения перемещений сваи и изгибающих моментов в свае при испытании одиночной сваи на сосредоточенную горизонтальную нагрузку выше более, чем в 4 и 10 раз соответственно по сравнению с испытанием одиночной сваи на оползневое давление. Таким образом, схема с приложением оползневого давления к свае в виде равнодействующей нагрузки не соответствует реальной работе сваи в грунте.

Исследование закономерностей изменения изгибающих моментов между рядами свай показало, что максимальный изгибающий момент, в основном, возникает в ряду свай, находящемся в противоположной стороне от точки приложения нагрузки (в последнем ряду свайных сооружений). Для двух- и трехрядных свайных сооружений изгибающие моменты в рядах при перемещении подвижного лотка отличаются между собой в среднем на 10-15%.

Из анализа результатов определения перемещений свай и подвижного лотка, а также изгибающих моментов в сваях, можно сделать следующие выводы:

  1. Разница перемещений моделей свай со свободной головой в различных рядах составляет не более, чем 2-6% для однорядных и двухрядных схем и до 10-16% - для трехрядных схем. Значения изгибающих моментов в сваях разных рядов отличаются между собой не более чем на 10-15%. В целом, можно с достаточной для практики точностью принять распределение оползневого давления между рядами свай равномерным.
  2. При сдвиге подвижного лотка происходит изгиб свай. Свая в составе противооползневого сооружения работает как стержень, защемленный в упругое основание как ниже поверхности скольжения, так и выше этой поверхности (в сдвигаемом массиве грунта).
  3. По критерию минимизации перемещений при равной нагрузке на свайные противооползневые сооружения в несвязных грунтах наиболее эффективной конструкцией в расчете на 1 сваю являются двухрядные сооружения при шахматном расположении свай с шагом свай 4d. В сплошной свайной стенке (шаг свай 1d) и трехрядных сооружениях при равных нагрузках на 1 сваю возникают в 2 раза большие перемещения свай, чем в двухрядных сооружениях.
  4. Для однорядных свайных противооползневых сооружений в несвязных грунтах наиболее эффективными будет шаг свай 2d.
  5. Свайные многорядные сооружения с числом рядов три и более целесообразно применять только при очень больших нагрузках, когда применение двухрядных сооружений исключается по причине недостаточности их несущей способности

Далее рассматриваются результаты исследований свайных противооползневых сооружений из буронабивных свай.

Расчет противооползневого сооружения основан на расчете части сваи ниже поверхности скольжения. Грунты на уровне расчетной поверхности скольжения и грунты на поверхности склона относятся к одному ИГЭ – глинам твердым (P2u) в виде твердых и полутвердых глин с прослоями и включениями полускальных пород (алевролитов, песчаников, аргиллитов, изредка доломитов и известняков). В связи с этим статические испытания сваи на горизонтальную нагрузку позволяют оценить несущую способность противооползневого сооружения в целом.

С целью определения предельно допустимой горизонтальной нагрузки на буронабивную сваю был выполнен комплекс статических испытаний свай на горизонтальную нагрузку. Было проведено испытание одиночной сваи и одновременное испытание двух свай. Диаметр опытных свай составил 1,2 м, длина L=20 м. Сваи армированы по всей длине однородным арматурным каркасом (рабочая арматура 1625 А-III).

Горизонтальная нагрузка на сваю создавалась в распор между испытуемой и анкерными сваями с помощью одного или двух гидродомкратов, при этом давление создавалось одной насосной станцией. Для упора домкрата на испытуемую сваю использовалась специальная конструкция, равномерно передающая нагрузку на сваю. Нагрузка от домкрата на анкерные сваи передавалась при помощи специальной инвентарной балочной конструкции. Для равномерной передачи нагрузки от домкрата на сваи использовались стальные листы толщиной 20 мм.

Схема проведения совместного испытания двух свай на горизонтальную нагрузку показана на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема совместного испытания двух буронабивных свай

на горизонтальную нагрузку

На основании данных, полученных во время статических испытаний, были построен график зависимости «нагрузка - перемещение» (рисунок 8).

Расчеты свай со свободной головой на горизонтальную нагрузку по «линейной» методике в однослойном основании по СП 50-102-2003 «Свайные фундаменты» показали, что перемещению головы сваи в уровне поверхности грунта U0 = 1,2 см соответствует нагрузка H=520 кН (см. рисунок 8, прямая 3).

Рисунок 8 - График зависимости «горизонтальная нагрузка – перемещение»

Результаты расчетов свай на горизонтальную нагрузку с испо-льзованием предлагаемого в главе 4 метода в многослойном основании показали, что перемещению головы сваи в уровне поверхности грунта U0 = 1,2 см соответствует нагрузка H=990 кН (см. рисунок 8, прямая 4).

Полученная по результатам испытаний расчетная горизонтальная нагрузка на одиночную сваю была принята равной 1020 кН (102 тс), что в 2 раза больше рассчитанной по СП 50-102-2003 и на 3% больше сопротивления свай по предлагаемомуметоду. Таким образом, результаты испытаний показали значительно лучшую сходимость с результатами расчетов по предлагаемому методу, где принято многослойное основание

Выводы по результатам исследований противооползневого сооружения из буронабивных свай.

  1. Испытания показали целесообразность, в отличие от метода расчета СП 50-102-2003, выполнения расчетов, принимая основание многослойным.
  2. При расчете свай на горизонтальную нагрузку для твердых глин (P2u) в виде твердых и полутвердых глин с прослоями и включениями полускальных пород следует принимать коэффициент пропорциональности К=100 МН/м4.

В главе 4 представлены разработанные расчетная схема и метод расчета многорядных свайных противооползневых сооружений.

На основании результатов экспериментальных исследований принята следующая расчетная схема. Свая рассматривается как изогнутый от давления грунта стержень, верхний конец которого жестко защемлен в ростверк, а нижний конец упруго защемлен в уровне поверхности скольжения оползающего массива грунта (свая рассматривается как гибкая балка на упругом основании, а грунт - как упругое основание Фусса-Винклера).

Так как противооползневая конструкция проектируется симметричной относительно плоскости действия горизонтальной нагрузки, то расчет можно производить по плоской схеме.

Для вывода расчетных формул основание по глубине ниже поверхности скольжения принято неоднородным, многослойным. Разбиваем его на n слоев с постоянными в пределах каждого слоя коэффициентами постели Кi.

Запишем систему уравнений равновесия плиты ростверка при действии оползневого давления в соответствии с обозначениями на рисунке 9,а:

(1)

где ni – количество свай в i-м ряду; m – количество рядов свай,

(2)

 Расчетная схема подпорного-12

Рисунок 9 - Расчетная схема подпорного сооружения в виде куста свай с ростверком (а) и расчетная схема сваи ниже поверхности скольжения (б)

Правило знаков определяется из условия, что момент, горизонтальная нагрузка, соответствующие им перемещения uо и угол поворота о свай, а также абсцисса точки сопряжения уi сваи с ростверком справа от оси поворота положительны.

Принимая изгибающий момент Мсi и поперечную силу Qci в заделке i-й сваи в ростверк пропорциональными горизонтальному смещению и углу поворота плиты ростверка в этой точке и учитывая поперечную силу Qq и изгибающий момент Мq от горизонтального давления грунта на сваю, запишем

;

,

где ki – реакция k-й сваи в i-м ряду при единичных перемещениях ее головы; uo и о – горизонтальное перемещение и угол поворота ростверка в уровне его подошвы.

Для определения усилий Qqi и Мqi расчетная схема сваи представлена (рисунок 9,б) как изогнутый от давления оползающего грунта qх стержень, верхний конец которого жестко защемлен в плите ростверка, а нижний конец упруго защемлен в уровне поверхности скольжения оползающего массива грунта. Глубина поверхности скольжения hi может быть разной для разных рядов свай.

Учитывая, что подошва ростверка в общем случае залегает ниже поверхности грунта, эпюра давления на сваи будет иметь трапецеидальную форму. Разложим эту эпюру на две – на равномерно распределенную qi (размерность т/м) и линейно возрастающую по глубине с абсциссой в уровне поверхности скольжения q2h (размерность q2 т/м2).

Исходя из расчетной схемы рисунка 9, б, запишем граничные условия. На глубине hi от подошвы ростверка перемещение сваи uoh и угол поворота оh определяются по формулам

; ,

где нн, мм, и мн = нм – перемещения и угол поворота сваи в уровне поверхности скольжения от действия изгибающего момента Мqh = 1 и поперечной силы Qqh = 1.

Записав уравнения изгиба балки с учетом граничных условий (4) и условий защемления головы сваи в ростверк, получим систему из четырех уравнений, в которых неизвестными являются Мq, Qq, Мqh и Qqh

Здесь EJ – жесткость поперечного сечения сваи на изгиб.

Решив систему уравнений (5), получим

;

, (6)

где

;

;

; (7)

;

;

. (8)

Подставив (3) и (6) в (1), получим выражения для определения перемещения uo и угла поворота о от давления грунта q

; ,

где

; . (10)

(11)

Подставляя в (3) uo и о, полученные по формулам (9), можно определить усилия в заделке свай в ростверк Qoi и Мoi.

Параметры 14 рассчитываются по известной методике К.С. Завриева на действие Qoi и Мoi и давление оползающего грунта. Основным в этой методике является определение единичных перемещений нн, мм, и мн = нм. Для однослойного основания они могут быть определены по методике приложения СП 50-102-2003. В предложенной расчетной схеме для учета возможной неоднородности основания по глубине единичных перемещений использовано многослойное основание с постоянным в пределах каждого слоя коэффициентом постели, при этом предлагается использовать для расчета противооползневых сооружений универсальный метод расчета свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной нагрузок с использованием МКЭ в стержневой аналогии.

Оценка корректности полученной по результатам экспериментальных исследований расчетной схемы свайного многорядного противооползневого сооружения произведена сопостав­лением с известными данными.

Предлагаемая расчетная схема с равномерным распределением оползневого давления между рядами свай подтверждается результатами лабораторных исследований моделей противооползневых сооружений, приведенных в работах Э.Я.Кильвандера, А.Г.Гагаркина, В.Д.Браславского, Л.В.Грицюка, Л.К.Гинзбурга и др. По результатам испытаний в лотках двух- трех- и четырехрядных сооружений свайных сооружений без ростверка и с ростверком в вышеуказанных работах было показано, что разница давлений между рядами при различных нагрузках составляет от 0 до 17-25%, что подтверждает приведенные в главе 3 результаты испытаний (по результатам испытаний, рассмотренных в главе 3 диссертации, разница давлений между рядами при различных нагрузках составляет от 2-6% до 10-16%).

Таким образом, в результате сопоставления с из­вестными работами подтверждена корректность выбранной расчетной схемы с равномерным распределением оползневого давления на все ряды свай.

Предлагаемый метод расчета позволяет определять перемещения противооползневого сооружения u, угол поворота , а также находить усилия M, Q в сваях и ростверке. Сопоставление полученных усилий и перемещений по предлагаемому методу расчета производилось с результатами расчета методом МКЭ с использованием программы PLAXIS 2d (версия 8) и с результатами расчетов по методике Л.К.Гинзбурга и по методике Л.В.Грицюка.

По итогам сопоставления результатов расчетов был сделан вывод, что использование предлагаемого метода позволяет уменьшить продольное и поперечное рабочее армирование при равном диаметре свай, по сравнению с другими методами расчета, на 20-30% и, в отдельных случаях, уменьшить диаметр свай при сохранении или некотором увеличении армирования. В отдельных случаях предлагаемый метод позволит сократить количество свай. По обобщенной оценке, использованная расчетная схема и метод расчета приведут к экономии денежных и материальных ресурсов при проектировании многорядных свайных противооползневых сооружений на 10-15%.

По предлагаемому методу расчета разработана методика расчета и проектирования многорядных свайных противооползневых сооружений, позволяющая с наименьшими затратами времени запроектировать надежные и эффективные свайные противооползневые сооружения.

В главе 5 представлены результаты внедрения предлагаемого метода. Результаты диссертационных исследований и разработанная на их основе методика расчета многорядных свайных противооползневых сооружений были использованы при проектировании инженерной защиты на объектах: общественное здание «Конгресс-Холла» в г. Уфе, жилой дом в г. Уфе по ул. Парковой.

Экономический эффект от внедрения предложенной методики расчета свайных рядов при проектировании здания «Конгресс-холла» составил 446 тысяч рублей, при сооружении подпорной стенки на площадке строительства жилого дома по ул. Парковой в г. Уфе – 1008 тыс. рублей.

В настоящее время противооползневые сооружения полностью построены и эксплуатируются без повреждений и деформаций более 6 лет. Опыт эксплуатации подтверждает надежность предлагаемого метода расчета.

Основные ВЫВОДЫ

Основные результаты проведенных исследований сформулированы в виде следующих выводов.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.