WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

1

2

3

4

5

6

Удельный вес, кН/м

17

18,6

18,5

19,3

19,0

18,5

Удельное сцепление с, кПа

0

18

15

0

21

15

Угол внутреннего трения, °

27

12

12

24

8,5

12

В данном случае по методу Н.Н. Маслова оползневое давление в расчетном сечении составляет 1146 кН, по методу Г.М. Шахунянца 858,16 кН, симплекс-анализ дает значение 1097 кН. Заметное расхождение в результатах требует их критической оценки. Обоснованность результатов, полученных симплекс-методом, усматривается в том, что в исходной системе уравнений наиболее полно отражены ограничения для системы сил взаимодействия, и обеспечивается выполнение уравнений равновесия для всех отсеков. В то же время, дается максимально возможная величина оползневого давления. В принципе, фактическое оползневое давление может оказаться меньше полученного в симплекс-анализе и оказаться ближе к результату, полученному в методе Г.М. Шахунянца. Значение, полученное, по методу Н.Н. Маслова оказывается в данном случае завышенным, поскольку не может отвечать общим ограничениям для системы сил взаимодействия и уравнениям равновесия.

В целом проведенный анализ показал возможность использования симплекс-метода для определения оползневого давления и достаточную надежность получаемых результатов.

Рис. 5. Расчетная схема оползневого склона

Рис. 6. Эпюры оползневого давления

В пятой главе изложены принципы расчета удерживающих конструкций с использованием симплекс-метода.

Согласно действующим нормативным документам по проектированию подпорных стенок их расчет выполняется в следующем порядке. На первом этапе определяется предельное давление в расчетном сечении. Затем, на втором этапе, выполняется серия расчетов по двум группам предельных состояний той или иной конструкции удерживающего сооружения. При этом все расчеты выполняются на одно и то же силовое воздействие, определенное на первом этапе, с соответствующими коэффициентами перегрузок, сочетаний нагрузок, условия работ и надежности. Имеется в виду, что метод определения силового воздействия на подпорную стенку не зависит от выполняемого расчета.

Как было показано в предыдущих разделах, применение методов линейного программирования позволяет определить возможный по условиям статического равновесия и прочности грунта диапазон изменения системы сил взаимодействия в расчетной схеме «метода отсеков». Соответственно, для каждого отдельного расчета подпорной стенки можно найти наиболее неблагоприятную систему сил.

Итак, принцип расчета подпорной стенки с помощью симплекс-метода заключается в выполнении серии проверок подпорной стенки по первой и второй группе предельных состояний с определением в каждом случае наиболее невыгодной системы сил взаимодействия, а также наиболее невыгодного положения линии скольжения, если ее очертание заранее не предопределено геологическим строением склона.

На рис. 7 приведена расчетная схема подпорной стенки для условий плоской деформации. Задняя грань стенки наклонена к вертикали на угол, ширина подошвы равна b, глубина заложения d. Коэффициент трения между материалом стенки и грунтом обозначим как tg. Оползневой массив, поддерживаемый подпорной стенкой, выделяется линией скольжения и разбивается вертикальными линиями на отсеки.

Заметим, что любой предполагаемой линии скольжения, проходящей ниже подошвы подпорной стенки, должен отвечать коэффициент устойчивости больше единицы. Другими словами, общая устойчивость подпорной стенки против глубокого сдвига должна быть безусловно обеспечена.

Для принятой расчетной схемы обрушения составляется система ограничений-равенств и ограничений-неравенств. Конкретный расчет подпорной стенки определяется функцией цели.

Расчеты, которые необходимо выполнять для подпорных стенок в реальном проектировании, т.е. согласно требованиям нормативных документов (Е.А. Сорочан, А.В. Вронский, А.С. Снарский и др.), с применением симплекс-метода могут быть представлены в следующем виде. Например, проверка устойчивости стенки против сдвига (расчет по первой группе предельных состояний) выполняется с помощью функции цели вида:

= Fsa Fsr.

(7)

Здесь c коэффициент условий работы грунта основания; n коэффициент надежности по назначению сооружения.

Сдвигающая сила Fsa и удерживающая сила Fsr даются выражениями:

Fsa = Yn cos Xn sin ;

Fsr = Fv tg ( ) + b с + Er,

(8)

где Fv = GF + Xn cos + Yn sin + вертикальная сила давления на линию сдвига, наклоненную к подошве на угол стенки ( удельный вес грунта, GF – вес стенки); Er пассивный отпор грунта, действующий на отрезке hr.

Рис. 7. Расчетная схема к расчету подпорной стенки

Проверка (7) выполняется для значений угла = 0; /2; и считается выполненной, если функция цели 0.

Далее, ограничение давления по подошве стенки величиной расчетного сопротивления грунта основания (расчет по второй группе предельных состояний) представляется с помощью следующей функции цели:

,

(9)

где Fv0 = GF + Xn cos + Yn sin ; A, W площадь и момент сопротивления подошвы стенки; R – расчетное сопротивление грунта основания; ; МСТ момент силы тяжести стенки относительно центра подошвы.

Проверка (9) считается выполненной также при 0. В случае необходимости выполняется расчет осадки основания стенки. Здесь тоже можно применить расчет симплекс-методом для определения максимального среднего давления по подошве стенки с использованием функции цели = Fv0. Таким образом, традиционные выражения для проверок подпорной стенки записываются в виде функций цели (7) и (9). Сдвигающие и удерживающие силы, а также давление по подошве стенки зависят от неизвестных усилий Xn, Yn, Mn и определяются при оптимизации функции цели симплекс-методом. Аналогично могут быть построены и другие проверки для подпорной стенки.

Наряду с устройством массивных подпорных стенок в нижней части склона, все большее применение находят промежуточные удерживающие конструкции, располагаемые в средней части оползневого склона по его длине. Эти конструкции выполняют в виде свайных рядов, свайно-панельных рядов или удерживающих стенок на свайных фундаментах. Возможны, конечно, и другие конструктивные решения.

Определение силового воздействия от сползающих масс грунта на промежуточные удерживающие конструкции также можно осуществить с помощью симплекс-метода. Для изложения принципа расчета на рис. 8 приведена схема оползневого массива с фиксированной поверхностью скольжения AFEDC.

Рис. 8. Расчётная схема «метода отсеков» для определения предельного

давления грунта на промежуточную удерживающую конструкцию

Согласно расчетной схеме «метода отсеков» выделенная область обрушения разбивается вертикальными прямыми на блоки. Допустим, что в

сечении ВЕ будет расположена удерживающая стенка. Выполняя экстремальный анализ системы сил взаимодействия в области ABEF, устанавливается максимальная величина горизонтальной составляющей оползневого давления Ymax в расчетном сечении. Далее, для этого же сечения определяется минимальное значение горизонтальной силы давления Ymin, которое может вызвать смещение нижележащих пород в области BCDE. Разность между силами давления слева и справа от сечения

Рис. 9. Расчётная схема i-го

отсека зоны BCDE

ВЕ можно использовать в качестве расчетной нагрузки на удерживающую стенку.

В левой от сечения ВЕ части области обрушения решение выполняется по изложенной выше методике. Расчётная схема i-го отсека зоны BCDE, находящейся справа от стенки, показана на рис. 9. В соответствии с расчетной схемой зоны BCDE запишем ограничения-равенства для i-го отсека в виде:

0 = Xi 1 + Ni cos i + Тi sin i + Xi Ui ;

0 = Yi 1 Ni sin i + Ti cos i + Yi Vi ;

0 = Xi 1 bi Yi 1 ai Mi 1 Ci + Mi + Wi ;

0 = Ni tg i + ci li Ti.

(10)

Ограничения-неравенства отвечают выражениям (2). Для поиска минимальной величины Ymin использовалась функция цели:

= Yn.

(11)

Поиск Ymax осуществляется симплекс-методом при функции цели (4) при = 0, и ограничениях-равенствах и ограничениях-неравенствах (2), записанных для всех отсеков левой части ABEF. Для поиска Ymin принимается функция цели (11) при ограничениях-равенствах (10) и ограничениях-неравенствах из (2), записанных для отсеков правой части BCDE.

В качестве примера на рис. 9 приведена расчётная схема реального оползневого склона. На схеме выделено 5 инженерно-геологических элементов (ИГЭ). Значения характеристик грунтов, используемых в расчёте, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики грунтов выделенных ИГЭ

№ ИГЭ

1

2

3

4

Удельный вес, кН/м

17

19

17

18,3

Удельное сцепление с, кПа

0

21

0

18

Угол внутреннего трения, °

27

8,5

24

12

В результате поиска, наиболее опасной круглоцилиндрической линией скольжения оказалась линия скольжения с координатами центра: x0=15,57 м, y0 = 32,31 м и радиусом R0 = 33,36 м (см. рис.10а). Далее, были рассчитаны эпюры Ymax и Ymin по длине склона. На основе сопоставления этих эпюр найдено расчетное сечение 11, в котором разность Ymax Ymin минимальна. В этом сечении и была расположена промежуточная противооползневая удерживающая конструкция. В расчётном сечении горизонтальная сила Ymax, действующая слева, и соответствующий ей опрокидывающий момент Mn в положительном направлении составили: Ymax = 198,4 кН; Mn = 241,8 кН·м (см. рис.10б). В решении для нижней части области обрушения, справа от стенки, были получены значения Ymin = 23,5 кН; Mn = 0 кНм (см. рис.10в).

Рис.10. Расчётная схема оползневого склона

Весь процесс решения сопровождался применением специально составленных программ. Как показано на рис.10г, в рассматриваемом сечении 11 (y = 30,8 м) имеет место экстремальная точка, и значение горизонтального давления составляет Е =198,4 23,5 = 174,9 175кН.

Таким образом, противооползневая удерживающая конструкция, расположенная в расчетном сечении должна воспринять усилия, представляющие разность между максимальным воздействием слева от сечения и минимальным сопротивлением правой части области обрушения: E=175кН; М = 241,8 кНм. Эти усилия были приняты для расчета противооползневой конструкции. В данном случае промежуточная удерживающая конструкция была выполнена в виде двух рядов буронабивных свай, объединенных плитой ростверка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»