Расчёт опоры путепровода устойчивости подпорной стенки

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра инженерной геологии, механики грунтов, оснований и фундаментов

КУРСОВАЯ РАБОТА

по механике грунтов на тему:

"Расчёт опоры путепровода устойчивости подпорной стенки."

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 932 гр. Черкашин П.П.         

Принял:  доцент  Одинг Б.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОРОНЕЖ 1998

 

 

 

Содержание

 

  Реферат. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1.   Расчёт, напряжений от действия сосредоточенной силы. . . . .4

1. Построение эпюры распределения вертикальных составляющих   напряжений sz по горизонтальной оси, заглублённой от поверхности на z0 и пересекающейся с линией действия силы N. . . . . . . . . 4

1.2. Построение эпюры распределения вертикальных составляющих напряжений sz по вертикальной оси, удалённой от линии действия силы N на заданное расстояние r0. . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.   Расчёт искусственных сооружений  на трассе автомобильной дороги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1. Оценка инженерно-геологических  условий строительной  
площадки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2. Расчёт фундамента опоры путепровода  по деформациям  
основания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.1. Определение размеров подошвы  фундамента. . . . . . . . . 11

2.2.2. Расчёт осадки фундамента опоры  путепровода. . . . . . . .12

2.3. Расчёт подпорной стенки, ограждающей  выемку в грунте. . . .15

2.3.1. Воздействие активного давления грунта на подпорную

стенку. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.3.2. Воздействие пассивного давления  грунта на подпорную  
стенку. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

3. Расчёт устойчивости откоса выемки в грунте графоаналити-ческим методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения. . 20                
        

Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

Курсовая работа по механике грунтов выполняется с целью: закрепления курса и приобретения студентами навыков в оценке инженерно-геологических условий строительной площадки и выполнения расчётов при решении практических инженерных задач, соответствующих профилю специальности "Автомобильные дороги".

Задание на курсовую работу включает в себя данные об инженерно-геологических условий строительной площадки, где на трассе автомобильной дороги, проходящей в выемке, в месте пересечения её с путепроводом, пробурены три скважины.

Заданы геологические колонки по скважинам, физические характеристики грунта, образец задания приводится.

Необходимо произвести расчёт откоса выемки в грунте, расчёт подпорной стенки, ограждающей выемку в грунте, расчёт осадки фундамента промежуточной опоры путепровода.

Отдельным разделом курсовой работы выделяется задача по определению вертикальных составляющих напряжений sz от действия на поверхности грунта сосредоточенной силы N.

Выполнению  курсовой  работы должно  сопутствовать  изучение специальной технической литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет напряжений  от действия сосредоточенной  силы.

 

Заданы сосредоточенная сила N, расстояние z0 от поверхности грунта до горизонтальной оси z, пересекающейся с линией действия силы N, расстояние r0 от линии действия силы N до вертикальной оси z.

Необходимо построить эпюры напряжений sz при заданных значениях N, z0, r0.

Напряжения рассчитываются по формулам Буссинеска:

sz=3N/2p*z3/R5

или

sz=N/z2*K,

где  R – расстояние от точки приложения силы N до точки, в которой определяется напряжение; R= x2+y2+z2

K – безразмерный коэффициент, величина которая зависит от отношения r/z. Значения коэффициентов К приводится в таблице.

  N = 35 kH

  r0 = 3,5 м

  z0 = 1,6 м

 

1.1 Построение эпюры  распределения вертикальных составляющих напряжений sz горизонтальной оси, заглубленной от поверхности на z0 и пересекающейся с линией действия силы N.

 

Для построения эпюры sz по достаточно заполнить таблицу 1,  
в которой z0=const задано, а r назначается, как показано в таблице 1. В зависимости от отношений r/z0 по таблице выбирается коэффициент K.

 

Расчет напряжений sz        Таблица 1.

r, м	z, м	r/z	K	N/z2,кН/м3	sz, кПа
0,0	1,5	0	0,4775	15,5	7,40
1,0	1,5	0,67	0,2214	15,5	3,43
2,0	1,5	1,3	0,0415	15,5	0,64
3,0	1,5	2	0,0085	15,5	0,13
4,0	1,5	2,67	0,0026	15,5	0,0403
5,0	1,5	3,32	0,0009	15,5	0,014

 

Вывод: при удалении на величину z0 = 1,5 м от вертикальной нагрузки N = 35 кН максимальное значение sz(max)= 7,4 кПа располагается под данной силой и если постепенно удалять по горизонтали то sz будет убывать.

 

 

 

1.2 Построение эпюры  распределения вертикальных составляющих  напряжений sz по вертикальной оси, удаленной от линии действия силы N на заданное расстояние r0.

 

Для построения эпюры sz по достаточно заполнить таблицу 2,

в которой r0=const задано, а z назначается.

 

Расчет напряжений sz        Таблица 2.

r, м	z, м	r/z	K	N/z2,кН/м3	sz, кПа
3,5	0,0	0	0,4775	0	0
3,5	1,0	3,5	0,0007	35	0,0245
3,5	2,0	1,75	0,0146	8,75	0,1277
3,5	3,0	1,16	0,0585	3,89	0,227
3,5	4,0	0,875	0,1086	2,18	0,237
3,5	5,0	0,7	0,1762	1,4	0,246
3,5	6,0	0,58	0,2629	0,97	0,255
3,5	7,0	0,5	0,2733	0,71	0,194

 

Вывод: если удалять по горизонтали исследуемого грунта от вертикальной нагрузки N = 35 кН на величину r0 = 3,5 м, напряжение sz  на глубине z = 0 м принимает минимальное значение, с увеличением же глубины, напряжение sz повышается, следовательно в данном случае эпюра несимметрична, а sz(max)= 0,255 кПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным таблиц 1 и 2 строятся эпюры напряжений sz=f(z) и sz=f(r).

 

         N

 

   Z0=

6. 5  4  3  2  1  0  1  2  3  4  5  6   r,м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      sz,кПа

 

               sz,кПа

 

 

  1

     r0=

 

  2

 

 

  3

 

 

  4

 

 

  5

 

 

  6

   z,м

 

  7

 

2. Расчет искусственных  сооружений на трассе автомобильной дороги.

2.1 Оценка инженерно-геологических  условий строительной площадки.

 

Используя заданные инженерно-геологические разрезы по скважинам и учитывая заданное на плане расстояние между скважинами в масштабе 1:100, строится геологический разрез между двумя скважинами. На полученный таким образом геологический разрез накладывается приведенная в задании к курсовой работе выемка в грунте, огражденная с одной стороны подпорной стенкой, а с другой стороны – откосом заданного заложения. В центре выемки находится опора путепровода (рисунок).

По данным задания, приведенных в таблице физических характеристик грунта, послойно определяется плотность сухого грунта по формуле:

rd=r/(1+W)

 

Коэффициент пористости грунта определяется по формуле:

e=(rs-rd)/rd

 

Полная влагоемкость грунта определяется по формуле:

Wsat=erw/rs

 

Степень влажности грунта определяется по формуле:

Sr=W/Wsat

 

Где W – природная влажность грунта в долях единицы;

    rw – плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Для глинистых грунтов необходимо определить число пластичности по формуле:

Ip=(Wl-Wp)*100

 

И показатель текучести по формуле:

Il=(W-Wp)/(Wl-Wp)

 

Удельный вес грунта и удельный вес частиц рассчитывается по формулам:

g=g*r кН/м3 и gs=g*rs кН/м3

 

Характеристики прочности Сn и jn, деформационные характеристики грунтов Е и расчетное сопротивление принимаются из таблиц задания.

Значение характеристик прочности грунта в расчетах основания по деформациям при выполнении принимаются с коэффициентом надежности по грунту gg(c)=1

Удельное сцепление СII=Cn, угол внутреннего трения jII=jn.

 

 

В расчетах основания по несущей способности грунта значения характеристик прочности грунтов определяется по формуле:

CI=Cn/gg(c),       jI=jn/gg(j).

 

Где gg(c) – коэффициент надежности по грунту, gg(c)=1,5;

    gg(j) – коэффициент надежности . Для песчаных грунтов 1,1, для пылевато-глинястых 1,15.

Соответствующие данные заносятся в таблицу механических характеристик грунтов.

Полученные результаты анализируются и делаются выводы об особенностях инженерно-геологических условий строительной площадки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание к курсовой работе по механике грунтов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            g = 10 кПа

            B = 0,7 м

                                          H = 5,8 м

            h0 = 1,6 м 

           N0 = 3000 кН

             d1 = 2,0 м 
            m1 = A/H1 = 1,6 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Физические характеристики грунта.             Таблица 3.

№	Глубина отбора, м	Удельный вес грунта, g кН/м3	Удельный вес частиц грунта, gs кН/м3	Плотность сухого грунта, rd г/см3	Коэффициент пористости, e	Полная влагоемкость, Wsat	Показатель водонасыщения, Sr	Число пластичности, Ip	Показатель текучести, Il	Наименование грунта по СНиП 2.02.01-83
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	2,5	18,9	26,46	1,57	0,71	0,26	0,88	12	0,42	Суглинок тугопластичный
2	5,0	18,8	26,85	1,43	0,92	0,34	1	23	0,17	Глина полутвердая
3	7,0	20,38	26,16	1,80	0,48	0,18	0,86	6	0,92	Супесь пластичная
4	11,0	19,6	26,07	1,65	0,61	0,23	0,91	0	0	Песок мелкий, средней плотности
5	14,5	19,6	26,85	1,57	0,75	0,27	1	20	0,15	Глина полутвердая