4.2. Нагрузка на элементы козлового больверка к исходным данным пк

Козловый больверк включает вертикальный шпунтовый ряд и наклонные анкерные сваи с уклоном 3:1, связанные в верхней части железобетонным оголовком, который венчает верхняя подпорная стенка (рис.4.5).

Рис.4.5. Конструкция козлового больверка с эпюрами бокового давления.

Боковое давление на верхние элементы козлового больверка включает давление на оголовок и надстройку.

Давление грунта зоны II на наклонный свайный ряд представляет сумму бокового давления на наклонную плоскость, обозначаемого σ и давление от нагрузки зависающего на сваях грунта σ_зав (рис. 4.5). Давление грунта в зоне I на шпунтовую стенку складывается из давления грунта в этой зоны (условный силос), σ_эк и добавочного результирующего давления свайного ряда σ_р представляющего разность (σ + σ_зав) – σ_{у сил} (σ_{у сил н} – давление условного силоса на наклонную стенку) с учетом распределяющей способности свай.

Боковое давление в условном силосе. Расчетные схемы к определению бокового давления в зоне I представлены на рис. 4.6, где а – упрощенная схема: б – схема определяющая интенсивность из условия максимальной равнодейству-ющей горизонтального давления.

По упрощенной схеме определяется активное давление от клина обрушения грунта, проходящего через точки 1, 4, 7 с учетом значений φ грунта основания и засыпки, а так же от давления клина обрушения засыпки, проходящего через точки 1, 3, 9 (рис. 4.6, а).

Боковое давление в точке 2, определенной прямой под углом 45° – 05φ к вертикали проведенной из начала экранирующей плоскости свай

σ_{2 у сил} = γ h_1-2λ_а. (4.4)

Боковое давление в граничной точке 3 для двух значений грунта, есть разность активных давлений от двух клиньев скольжения 1, 3, 9 и 10, 11, 9.

σ_{3 у сил} = σ₃ – σ₂, (4.5)

где σ₃ и σ₂ – активное давление в точках 3 и 2, считая поверхностью линию 1-7.

Аналогично находится боковое давление в точке 4, представляющее разность активных давлений от клиньев 1, 4, 7 и 8, 5, 7.

σ_{4 у сил} = σ₄ – σ₅ (4.6)

При определении бокового давления по схеме б для каждой плоскости семейства плоскостей скольжения строится силовой многоугольник, по которым находится максимальная равнодействующая, определяющая интенсивность давлений на стенку. Очертание эпюры давления условного силоса приведено на рис. 4.2, б (крайний правый).

Рис. 4.6. Расчетные схемы к определению бокового давления в зоне I . а – упрощенная схема: б – схема определяющая интенсивность из условия максимальной плоскости обрущения.

Суммарное давление на свайный ряд складывается из активного давления на наклонную плоскость и бокового давления от грунта, зависающего на сваю.

Боковое давление от зависающего грунта на сваю равно (рис. 4.3):

σ_зав = (q +∑ γ_i h_i)msin² α, (4.7)

где m = 2d/n·ctgφ (d и n – диаметр и шаг сваи); α= 18⁰, 25^II – угол наклона сваи к вертикали.

Рис. 4.3. Нагрузка на наклонные анкерные сваи.

Активное давление на свайный ряд есть разность давлений на ряд от зоны II и зоны I, рис. 4.1.

σ_р = (σ + σ_зав) – σ_{эк н} = (q +∑ γ_i h_i)l_аа– σ_{у сил н}, (4.8)

где l_аа – коэффициент бокового давления на внешний ряд при α = 18⁰, 25^II (приложение 3, табл. ПЗ.1); σ_{эк н} – условно силосное давление на тыловой свайный ряд определяется аналогично 4.4 - 4.6 с заменой l_а на l_аа для угла -α.

Боковое давление на шпунт складывается из условного силосного давления σ _{у сил} (4.4 -4.6) в зоне 1 и дополнительного давления от экранирую-щего свайного ряда σ_эк. Последнее равно разности внешнего давления от зоны 2 и обратного силосного давления на экранирующую наклонную плоскость грунта в зоне 1с учетом множителя К_р (рис. 3.1).

σ_шп = σ_{у сил} + σ_эк (4.9)

Давление на шпунт от зоны 2 находится с учетом влияния шага свай (рис. 3.1)

σ_эк = К_р σ_р = (n – d)/n)(2l_{i 1}/l_i)σ_р, (4.10)

где n – шаг свай; l_{i 1} = с·tg φ – переменная зона частичного распределения результирующей нагрузки за сваями на шпунтовую стенку(c_i – переменное расстояние от сваи до шпунта); l_i = b +2с·tgφ – переменная зона распределения результирующей нагрузки между сваями участка b на шпунтовую стенку d – диаметр экранирующей сваи.