Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский государственный архитектурно-строительный университет

КАФЕДРА МОСТОВ И СООРУЖЕНИЙ НА ДОРОГАХ

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Проверка на устойчивость подпорной стены

 против сдвига»
Выполнила:                                                                                         ст. гр. 235 Юргина Ю.
Проверил:                                                                                       Акимов Б. Г.
Томск – 2009

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

1.       Исходные данные……………………………………………………………..4

2.       Оценка физико-механических свойств грунтов…………………………….5

3.       Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига…………………….6

Приложения
Введение

Постановка задачи

Цель работы - рассчитать подпорную стену – обеспечить условия, при которых ни одно из предельных состояний не наступит в течение всего периода её эксплуатации.

Для этого требуется провести следующие расчёты:

1)    На прочность самой конструкции подпорной стены;

2)    На прочность грунта основания;

3)    На устойчивость положения самой подпорной стенки против сдвига по поверхности основания и против опрокидывания.

Исходные данные:

o      Высота подпорной стены (Н) – 8,0 м;

o      Ширина подошвы фундамента – 8,0 м;

o      Грунт обратной засыпки – песок крупный;

o      Грунт основания под подошвой фундамента – супесь.

Подпорной стеной называется сооружение, удерживающее грунт от обрушения в откосах насыпей и выемок.

Степень заложения фундамента подпорной стены является мелкого заложения.

Толщина стены поверху должна быть не меньше 0,4 м, в данном случае она составляет 3 м.

Глубина заложения подошвы фундамента подпорной стены в основании должна быть не менее 1м.
Расчет подпорных стен.

Для конструирования и расчета подпорных стен необходимо определить основные физико-механические характеристики грунтов как естественного залегания под фундаментом, так и засыпки, которую держит сама стена, используя материалы инженерно-геологических изысканий.

Для устойчивости расчета подпорной стены против сдвига необходимо определить физико-механические характеристики грунтов основания и засыпки. Определив полные названия грунтов и их основные физические и расчетные механические характеристики, составляем сводную таблицу характеристик грунтов.
1.   
Исходные данные

Исходными данными для выполнения работы являются два вида  грунтов (естественного залегания и засыпки) и конструкция железобетонной монолитной подпорной стены.

         Данные по грунтам представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

№ п/п	Грунт	УГВ, м	Н, м	ρ, г/см3	ρs, г/см3	W, % /100	Wp, %/100	WL, %/100
1	супесь	-0,5	-	2,1	2,71	0,15	0,13	0,2
2	Песок крупный	-	8,0	2,0	2,65	0,15	-	-

2.   
Оценка физико-механических свойств грунтов

Для оценки устойчивости подпорной стены на стадии ее эксплуатации необходимо определить основные физико-механические свойства грунтов как естественного залегания под фундаментом, так и засыпки, которую содержит сама стена.

По коэффициенту пористости характеризуется вид песчаного грунта и его плотность сложения. Чем меньше коэффициент пористости е, тем меньше будет деформироваться грунт под нагрузкой. В данном случае представлена супесь (е = 0,484) и песок крупный (е = 0,524).

По числу пластичности J_p и по показателю консистенции J_L глинистые грунты являются полутвердыми, супесь – пластичной (J_p  = 0?07, J_L = 0,286).

 Определив полные названия грунтов и их основные физические и расчетные механические характеристики, составляем сводную таблицу оценки свойств грунтов (табл. 2.1).
Таблица 2.1.

Основные характеристики грунтов

Название слоя	Мощность, м	Полное название грунта	Физические свойства					Механические свойства
			ρ, г/см3	ρs, г/см3	e	γ, кН/м3	γсв, кН/м3	φп, град	φI, град	φII, град	cn, кПа	cI, кПа	cII, кПа	E, МПа
основание	-	Супесь пластичная	2,1	2,71	0,484	20,601	7,143	28	24,35	28	19	12,67	19	32
засыпка	8,0	Песок крупный плотный	2,0	2,65	0,524	19,62	6,312	40	36,36	40	1	0,67	1	40

3.   
Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига

Расчет производится графоаналитическим способом ( метод Феллениуса), предполагая, что сдвиг стенки вместе с грунтом может произойти по круглоцилиндрической поверхности скольжения. Пример расчетной схемы представлен на рис. 3.1.

Центры критических кривых скольжения расположены на прямой линии ВО. Откладывая от точки А расстояние, равное высоте засыпки Н, и затем в сторону засыпки  4,5Н, получаем точку В.

Для определения точки О из точек А и Е проводим линии под углами:α= 25° и β= 35°. В пересечении этих линий получаем точку О. На линии ВО расположен центр кривой скольжения С, который определяется методом подбора.

В основании залегает глина, следовательно, опасная поверхность скольжения проходит через ребро фундамента (точку Д).

После определения радиуса R кривой скольжения разбиваем отсеченные участки засыпки и основания на ряд отсеков шириной 3-5 м и более, крайние отсеки могут быть меньшей ширины.

Вычисляем углы наклона δ отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждого отсека:

 sin δ=X/R и cos δ=Y/R,

где Х- расстояние от  середины отрезка кривой скольжения ( в границах отсека) до вертикального радиуса;

      Y-расстояние от линии Х до центра С;

      R- радиус кривой скольжения.

Радиус кривой скольжения составил 16,2 м. Грунты засыпки и основания разбиваем на 6 секторов, также расстояния Х и Y и длину кривой скольжения в отсеке L.

Значения sin δ принимаются со знаком “минус” для расстояний Х, отмеряемых вправо от вертикального радиуса, и со знаком “плюс”- влево.

Определяем вес Q каждого отсека на один погонный метр длины подпорной стены. Удельный вес бетона элементов подпорной стены принято 2,5 т/м³.

Находим составляющие веса каждого отсека:

N=Q· cos δ- нормальные силы;

Т= Q· sin δ- касательные (сдвигающие или удерживающие силы).

         Результаты расчета сведены в сводную таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

Результаты расчета устойчивости подпорной стены против сдвига

№ сектора	Х	Y	sin δ	cosδ	Q	N	T	L	c	tgφ
1	13,7	8,5	0,846	0,525	78,48	41,202	66,394	7,6	1	0,839
2	9,8	12,8	0,605	0,79	149,112	117,798	90,213	4,3	1	0,839
3	6,0	15,0	0,37	0,926	38,981	36,096	14,423	4,3	19	0,532
4	1,7	16,1	0,105	0,994	45,702	45,428	4,799	3,8	19	0,532
5	2,2	16,0	-0,136	0,988	61,803	61,061	-8,405	4,4	19	0,532
6	6,8	14,5	-0,419	0,895	37,082	33,188	-15,537	6,0	19	0,532
						334,773	151,887	30,4	78	3,806

Определяем коэффициент устойчивости:

К_уст=,

где L- длина кривой скольжения (в каждом отсеке),

      φ- угол внутреннего трения,

      с- коэффициент сцепления.  

К_уст=  ≥ 1,5

Следовательно, условие по обеспечению устойчивости подпорной стены против сдвига выполняется.