автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Оценка несущей способности и устойчивости армагрунтовых подходных насыпей на автомобильных дорогах

На правах рукописи

ХАМЗА АЛИ ДЖУМА

ОЦЕНКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ АРМОГРУНТОВЫХ ПОДХОДНЫХ НАСЫПЕЙ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ

ДОРОГАХ

(Специальность 05.23.11. С строительство азссмобилышх дорог и аэродромов)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена в Московском государственном автомобильно-дорожном институте (техническом университете).

Научный руководитель: - доктор технических наук,

профессор ДОБРОВ Э.М.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

ТИТОВ В. П. - кандидат технических, наук БРАНТЫАН Б.П.

Ведущая организация: - ГШ "Союздорпроект"

'Защита диссетации систоится " ,2 " и'ОиЛ 1995г. в " ■И " часов на заседании диссертационного Совета Д 053.30.01 ВАК РФ при Московском государственном автомо-бильно-доронном институте (техническом университете) по адресу: 125829, Москвг, ГСП-47, Ленинградский пр., 64, гуд.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные г.эчатью, просьба высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного автомобильнс-дорожного института (технического университета).

Автореферат разослан

,1995г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Ситников Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время народное хозяйство Сирии интенсивно развивается. В этих условиях особое место занимают транспортные проблемы, решение которых способствует обеспечению экономических связей между регионам. При этом важная роль ' отводится проблеме снижения материалоемкости, что может достигаться как применением эффективных конструкций с использованием новых материалов, так и совершенствованием существующих методик расчета и проектирования транспортных сооружений.

Стоимость спор мостов составляет 40-60% стоимости' всей конструкции моста, а постройка их часто занимает достаточно много Бремени. Поэтому конструкция опор должна быть экономичной н технологичной в производственном отношении. Опоры на армогрунтовом основании для малых и средних автодорожных мостов как раз и отве---чают этим требованиям и характеризуются высокими технико-экономическими показателями, что позволяет эффективно использовать их в различных условиях строительства.

Термин "армированный грунт" введенный Видалем (Франция) в 1965г.; обозначает по своей сути новый строительный материал, который состоит кз послойно уплотненного грунта и уложенных рядов армирующих металлических полос.

3 зарубежной практике строительство, мостовых устоев из ар-могрунта в последние двадцать лет получило значительное развитие и распространение, так как эта технология является серьезной альтернативой традиционным конструкциям, и их основными преимуществами следует считать экономичность, простоту и быстроту возведения. Сооружения из грмогрунта обычно оказываются дешевле традиционных примерно на 25-40%. Значительный вклад в развитие методов проектирования таких конструкций в свое время внесли: А. Видаль, Ф.Влоссер, К.Дяоунс, В.Д.Казарновский. Д.В.Итикель, Э.М.Добров, Ф.И.Целиков и др.

В классическом варианте армогрунтовая конструкция представляет собой вертикальную грунтовую подпорную стенку с бетонной или металлической (сборные элементы) облицовкой, удерживаемой армирующими элементами, уложенными в тело сооружения при его послойном возведении и уплотнении. При этом, в целях получения максимально-

го удерживащего эффекта, для армогрунта используются песчанике грунта, обладающие значительным углом внутреннего трения, и при условии их укладки с оптимальной влажностью - максимальной плотностью. В качестве армирующих элементов, ' обычно, используется сталь, геотекстиль или геосетки.

При проектировании устоев диванного типа . на армогрунтовом основании, одним из главных является вопрос .выбора наибольшего допустимого давления по подошве фундамента, расположенного, по существу, на поверхности грунта. Вопрос этот в настоящее врем, недостаточно изучен и в литературе в полной мере не освещен. Поэтому представлялось целесообразным продолжить исследования по дальнейшему совершенствованию методики проектирования опор мостовых переходов с учетом их армирования.

Цель-работы. Целью работы является дальнейшее соверкенстБО-вание методики проектирования конструкций армированных подходных насыпей при строительстве мостовых переходов и путепроводов на ?втомобильных дорогах.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Получены аналитические зависимости, позволяющие оценить величину безопасной, допустимой и критических удельных нагрузок, на армированное грунтовое основание в зависимости от параметров мостовой опоры диванного типа и условий армирования подходной насыпи.

2. Выявлены основные закономерности влияния параметров и характера армирования грунтовых оснований (вид и прочность арматуры, шаг армирования, длина заделки и т.п.) на их несущую способность.

3. Оценена предельная несущая способность армоэлементов с учетом параметров плоского напряженного состояния грунтового основания. ■ - ■

4. Определены критерии расчета общей и местной (основания диванов) устойчивости армированных подходных насыпей в зависимости от их высоты и места расположения опор диванного типа.

На защиту выносятся результата исследований применительно к мостовым устоям диванного типа:

. - результаты сравнения экспериментальных и теоретических исследований по оценке несущей способности армогруьтовых подходных насыпей;

- расчетная схема и методика рачета ариогрунтозых дорожных насыпей, используемых при сооружении мостовых переходов и путепроводов. •

Практическая "ценность работы состоит в том. что разработана и предложена методика расчета устойчивости и'конструирования подходных дорожка насыпей из армированного грунта при проектировании и строительстве мостовых переходов и путепроводов.

Реализация работы: по результатам выполненной работы осуществлено проектирование и построен участок насыпи из армогрунта на автомобильной дороге "Обход г. Сочи". Результаты исследований были таете использованы при проектировании 7 сооружений, включающих элементы из армированного грунта (устой и участки, подходных насыпей) запроектированные в опытном порядке на азтомагистрале Москва - Рига (участок МКАД - Москва-Волоколамск).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры "Инженерной геологии и геотехники".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка литературы из 112 наименований и приложения. Она включает 186 страниц, содержит 65 рисунков и 15 табл;о!.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложено обоснование актуальности теш и дана общая характеристика работы, ее цель, . научная новизна и практическая значимость.

В первой главе приведен подробный анализ существующего опыта применения армогруктовых конструкций. При этом прежде всего излагаются основные, понятия об армированной грунтовой среде и механизме взаимодействия грунтовых частиц и арматуры.

Основной пригаш армированного грунта может быть наиболее просто реализован при строительстве основании опор мостов, воспринимающих, как известно, вертикальную полезную нагрузку, а также нагрузку от собственного веса, поскольку для придания массиву несвязного грунта сцепления и повышения тем самым сопротивляемости грунта растягивающим усилиям, необходимым условием является приложение на поверхности контакта "грунт-арматура" нормальных напряжений. При этом введение арматуры в грунтовой массив очень

хорошо сочетается с послойной его отсылкой и уплотнением укрепленного массива.

Наибольшее распространение в различных странах мира получили конструкции армированных опор, предложенные А. Видалем. Элементы облицовки эти:-: устоев выполнены из тонколистовой стали (толщина листа 2-4 ми). Они имеет полуэллиптическую форму в поперечном сечении, высота их составляет 250-330 мм, а длина4- 10 м.

В последние годы в Сирии разработана конструкция из армированного грунта, в которой элементы облицовки представляют собой крестовидные бетонные плиты размером 1,5 х 1,5 ы. Толщина их, в зависимости от высоты стены и величины бокового давления, составляет от 18 до 26 см. (рис.1). ,

Армирующие элементы обычно изготавливают из стальных листов толщиной 3,0-3,5-ым, шириной от 60-120 мм, защищенных цинковым покрытием от коррозии.

Арматуру выполняют в виде полос из стали (обычной, оцинкованной, нержавеющей) или алюминиевого сплава, которые, в случае болтового их крепления к торцовой стенке, из продольных элементов, могут быть усилены на концах.

Опыт зарубежного строительства показывает, что стоимость ар-могрунтовой насыпи существенно зависит.от вида арматуры и принятых конструктивных решений (К.Д.Джоунс). Одним из наиболее эффективных видов арматуры являются геосетки, что связано с их высокой прочностью на разрыв, малым деформациям, ползучести материала и низкой удельной (на 1 кг нагрузки) стоимостью.

При изучении взаимодействия грунта и армоэлемента в качестве армоэлементов используется обычно металл или геосетка. Основные характеристики используемых армоэлементов приведены в табл.1.

'Таблица 1

Характеристика армополос (геосетки)

N п/п Наименование Типы армополос

марка 121 марка 131 марка бб^ марка гэз

1 Ширина, м . 2.0 2.0 2,0 2.0

2 Длина, м 30 30 30 30

3 Размер ячейки,- мм 8-6 27x27 39,4-31 •39.4-27

4 Толщина ячейки, ш 3,3 5,2 3,5 8,5

Ь Прочность армополосы 7,68 •5,80 20; 9 36.2

кн/и

СТЕНКИ ИЗ АРМИРОВАННОГО ГРАНТА

ПБЛНЦВВКА

ЗАСЫПЕ»

ЖеАЕЯШПШЯ ПАИТА ПБЛИЦ.ПЕКН

«а см

^ В

I л^

АРМАТУРЫ

Меташчесш пбанцовха

АРИ , —

УСТОМ, ЙРМЙРОЗАННОГП МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СЕТКАМИ

еда™ I - V

НПТОЙ, АРМИРОВАННОГО ГЕОТЕКСТИ АЕМ

а)

1-АЕЖНЕЕПЙ ЫСТПИ („ЦИВАННЫН БАОК); 2 - ЩЕБЕНОЧНАЯ ПОДНШКА; 3-АНКЕРНЫЕ тяги; 4-ТОНКАЯ стенка; 5-полотнища из СТЕКЛОПЛАСТИКА М ДПРНИТА (ИЛИ АРМОДОРА 1); Б-пбаицшп раствпрсм НА МР-АААНЧЕСКПЙ СЕТКЕ.

Рис. 1. КОНСТРУКЦИИ АРНОГРУНТОЕЫХ ПОДПОРНЫХ. ч СТЕН И ЛЕИЕВЫХ БЕСКОНУСКЬК УСТОЕВ

В соответствии с мировой практикой грунты армированных опор не должны содержать более 10% по весу глинистых частиц, а угол внутреннего трения грунта долсен быть не менее 25°. В наибольшей степени подходит грунт, содержащий не менее 1535 частиц, проходящих через сито 200, и не менее 25% материала крупнее 150 мм при полном отсутствии камней крупнее 250 мм. а коэффициент неоднородности гргносостава - не менее 5 (К.Д.Джоунс).

После первого (в 1965г.) применения конструкции из армированного грунта во Франции до конца 1990г. в различных странах мира были сооружены такие конструкции в США, Франции, Испании, Австралии, Сирии. Из армированного грунта устраивают не только простые подпорные стенки, но и устоев мостов. Такие устои воспринимают давление грунта и передают нагрузку от пролетного строения на основание. Концы пролетного строения устанавливают на опорную плиту, а опорную плиту - на армированный грунт, использование которого позволяет снизить стоимостьустоев на 25-40% по сравнению с обычными конструкциями.

В основном армогрунтовые сооружения можно разделить на три группы:

1 - Подпорные стенки и береговые устои мостов - различного рода^..........- -. •

2 - Гидротехнические и дорожные насыпи;

3 - Основания и фундаменты.

Анализ технологии сооружения конструкции опор из армированного грунта свидетельствует о значительных преимуществах этого вида сооружения по сравнению с традиционным и их большой перспективности для условий транспортного строительства. В этой связи наш далее сформулированы цели и основные задачи наших исследований. -

Вторая глава посвящена рассмотрению теоретических' основ расчета армогрунтовых конструкций при использовании местных несвязных грунтов. Здесь прежде всего, отмечено, что вопросы механизма работы армогрунтовых конструкций были впервые изучены А. Видался и Ф. Шлоссером. Ими. в частности, при стабилоиатрических испытаниях армированных образцов грунтов были выявлена особенности взаимодействия грунта и аршэлементов для целого набора величины угла внутреннего трения, характеризующего прочность зернистых грунтов. При этом оказалось, что разрушение ноге? произойти только вследс-

твие либо отсутствия трения между грунтом и армирующими элементами, либо только в результате разрыва армоэлементов.

Этот основной принцип нарушения несущей способности грмог-рунта в последствии был изучен и подтвержден Лонгом, Хаусманом и др. Этими авторами были также установлены теоретические связи между расстоянием друг от друга армозлеменгов, их прочностью на растяжение и увеличением "анизотропного псевдосцепления" армированного грунта.

Дальнейяее исследование работы конструкций показало, что разрушение полос арматуры происходит неодновременно, но очень быстро. При этом сначала разрывается наиболее напряженная полоса, затем после перераспределения напряжений следующая и т.д. Поэтому в дальнейшем при проектировании армогрунтовых конструкций стали использовать метод "локального расчета", который дает возможность определять растягивающие напряжения в каждом,ряде арматуры независимо друг от друга.

Далее в этой главе рассматриваются основные положения существующих методов проектирования конструкции из армогрунта. При этом отмечено, что методика проектирования данных сооружений включает оценку внеаней устойчивости армированного грунтового массива и оценку внутренней устойчивости конструкций.

Оценка внешен устойчивости из армированного грунта производится на основе ' рассмотрения ее как жесткой "подпорной стенки и обычно включает три этапа:

- оценку прочности оснований подпорной стенки;

- проверку устойчивости сооружений на сдвиг;

- проверку общей устойчивости конструкции на основе оценки устойчивости природного склона.

Наиболее важным фактором при расчете устойчивости конструкций из армированного грунта является оценка внутренней устойчивости сооружений.

Потеря внутренней устойчивости конструкции из армированного грунта колет произойти по двум причинам:

разрыв арматуры в результате воздействия на нее растягивающих напряжений;

выдергивание арматуры из грунта в результате недостаточной ее длины для реализации сил сопротивления выдергиванию за счет сил сцепления между "арматурой и грунтом.

Вопросам изучения особенностей работы конструкции, связанных с возможностью потерь ее внутренней устойчивости, были также посвящены работа А. Видаля, Ф.Епоссера и др. Исследованиями Д.В.Шти-келя была вскрыта роль деформации смещения конструкции при расчете ее внутрежей устойчивости.

Далее нами были рассмотрены условия работы армированного несвязного грунта при -его предельном состоянии. При этом получено. что при разрушении, когда имеет место разрыв арматуры, армированный несвязный грунт ведет себя как грунт, имеющий угол внутреннего трения и обладающий повышенным сцеплением, величина (максимальная) которого пропорциональна сопротивлению на разрыв арматуры. Это обстоятельство как раз и дает возможность получить необходимую прочность (несущая способность) армогрунтовых оснований с использованием несвязных сыпучих грунтов (песок, песчаногравий-ная смесь и т.п.).

При проектировании армогрунтовых оснований фундаментов опор мостов, одним из главных является вопрос оценки наибольшего допустимого давления под фундаментом. В избежании появления каких-либо зон пластических деформаций грунта в основании фундамента максимально допустимое давление (Рвах) под фундаментом мостов следует приншать. равным величине, "совершенно-безопасного давления". Безопасное давление нами определялось по формуле Н.П.Пузы-ревского. которая при расположении плиты фундамента на поверхность грунта и условий армирования основания реобразуется к виду;

р.ах " --(1)

сьвр+ч-к/г

где РВах ~ максимальное допустимое давление подошвы фундамента;

С0 - расчетное значение "фиктивного сцепления" определяемое по формуле:

с 6р...ЦЦ»*2)

0 2ДН

где браз - расчетная прочность на разрыв (растяжаше) армирующего элемента;

ДН - вертикальный шаг между слоями арматуры; <р - угол внутреннего трения грунта.

Как известно'одной из наиболее распространенных теории прочности является подход, использующий теорию Мора-Кулона. Если дву-

мерный образец- несвязного грунта подвергнуть всестороннему обжа-тип, то в свете этой теории при определенном соотношений главных напряжений круг Мора коснется огибающей предельных состояний. Если теперь в образец ввести арматуру в направлении действия.деформаций растяжения и постепенно увеличивать б!, то за счет трения грунта по поверхности арматуры, дальнейшие деформации образца в этом направлении прекратятся и будут отсутствовать до тех пор, пока не будут преодолены силы трения (зацепления) и не будет проявляться проскальзывание. Аналогично эффекта можно достичь, если для образца грунта, находящегося в предельном состоянии, представить, что круг Мора сместился вправо, и тогда образец грунта выйдет из критического состояния. В свете изложенного при расчете эффекта армирования получили развитие два подхода.

1. Предполагается, что растягивающие напряжения воспринимаются горизонтальной арматурой благодаря трению между грунтом и арматурой и вызывают появление дополнительных (сдерживающих) напряжений в грунте, при условии совместной деформации системы грунт-арматура, т. е. :

б! = (б3 + Дб3^2(45+<р/2) (3)

где - больнее главное напряжение;

Дб3- дополнительное горизонтальное напряжение.

2. Предполагается, что дополнительная прочность (Ь61 ) развивается за счет эффекта когезии, возникающей в новом ноштозитном материале:

бПрсл = 63(45+<р/2) + 2С^(45+<р/2) (4)

Используя изложенные принципы расчета несущей способности армированных оснований, нами методами математического моделирования (по изложенной выше методике 2 и 4), были выявлены основные закономерности влияния прочности материала армополос, юг их расположения и угла внутреннего трения грунта <р. на характер изменения несущей способности оснований мостовых опор диванного типа. На рис. 2 предлогены графики несущей способности оснований армированных геосетками, б зависимости от прочности материала армополос, прочности грунта (<?) и шага между слоями по высоте (ДН).

Более подробно оценка величины расстягиващих усилий в армо-элементах. на кагдом уровне их расположения, может быть выполнена по зависимости: \

Тр а, л) = 1 /и[¿'(г/в) • в-1 (г/в)Ан] (ч-ч0) (5)

30 20 10 о

«о

30 20 10 о

я (КГ/С«2)

1 \ —бГ5 -Рда МАРКА ББ. А' > Ф = 40 1

•ч

ь ¡5 г^нйц, л5

к —б г —

\ \ Ф*= 40 ^

Лл.

V

—

"75 « Й лн(см)

30

го ю о

40 50 20 ю о,

д (кг/м1)

-Раз МАРКА Б« Ф*=3б.

\ . \ Чч

'Ч. ч

'5 гДН(см, «5 Я (кг/см2)

1—6^1 — рк'

МАРИ

Ф=36

/5

"55 33" ;см)

q (сг/см1}

го и ю 5 О

цОСГТо^)

1 --б,-" —

\ \ \ Рве МАРКА ^ Ф*=зо

\ч к N .

— —

кг/см2)

—6Г

1 ........Ни» МАР1СА131 ф'= 30

и

~~-----

15 25.

д(КГ/СМг)

АН (СИ)

1н(смГ

Рис. 2. Характер изменения несущей способности ариогрунтоаых оснований в зависимости от марки геосетки и прочности грунта (ф).

- и -

где В - ширина фундамента;

АН - шаг между слоями по высоте;

q0 - среднее давление по контакту штампа с неармированным грунтом;

• q - тоже для армированного грунта. Функции J(Z/B) и I(Z/B) для нормальных и касательных напря- ■ жений под фундаментом могут быть получены аналитическим путем по теории упругости. При этой расчете усилие Т0(Z. N) в армоэлементах исходя из предельного состояния грунта в основании и по траекториям действия максимальных касательных горизонтальных напряжений в арматуре (по линии ас). Полагая что растягивающее усилие в арматуре для полосовой или сеточной арматуры изменяется обратно пропорционально общему армированию расположенных в (N) горизонтальных слоях.В целях проверки возможности использования на практике полученных зависимостей нами было выполнены сравнения результатов штаыповых экспериментальных исследований и теоретических расчетов с использованием зависимости (3).

Третья глава диссертации посвящена вопросам исследования несущей способности несвязного армированного грунта в зависимости от параметров их армирования и сравнению результатов математического моделирования несущей .способности армогрунтовых оснований фундаментов с результатами экспериментальных штампозых исследований в грунтовом лотке.

Экспериментальные значения показателя возрастания несущей способности qr. найденные для различного числа слоев арматуры по изложенной выше методике, показаны на рис. 3. Хорошая сходимость этих кривых (рис.3) свидетельствует о достаточной надежности предлагаемого метода прогноза несущей способности армированных оснований, и следовательно о возможности практического использования предлагаемого способа в транспортном строительстве.

На рис. 4,5 представлены результаты расчета несущей способности опоры диванного типа, в зависимости от ширины фундамента (В) и . шага между армозлементами (АН), где хорояо видно, что при увеличении ширины фундамента (В) и уменьшении вага между слоями (АН), несущая способность под диванным блоке»! увел:глтается с использованием зависимости (12).

2 3 число слоев

Рис. 3. Результаты сравнения теоретических и экспериментальных данных по величине несущей способности армогрун-товых оснований.

6< Е^/м') е«(Ум')

В-шкркна ташнЕнтА;.

4Н-ШАГ £Р НАТУРЫ ПО 1ЫСЕПЕ.

Рис. i. Характер изменений несущей способности армогрунтовых подходных насыпей в зависимости от ширины фундамента (В) и - ваг между слоями (АН).

■ 0(Т/М')

АН433М

—в—6 АН

-Х—5АН

-о-4ЛН

-1-3 ¿И

—(—2 АН

—1 ля

ДН =0,175 М

2,0. .

ДН =Р,50 М

1^0 1,75

В(М)

Рис. 5. ХАРАКТЕР ИЗМЕРЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АРМИРОВАННЫХ ОСНОВАНИЙ ПО ГЛУБИНЕ

Далее в этой главе приводятся результаты несущей способности оснований фундаментов устоев диванного типа. При расстоянии от фундамента до бровки откоса L > 1м. и небольших высотах армогрун-товых оснований (Н < 6м), прочность армирующих прослоек на разрыв проверяют в.сечении диванного блока по оси (рис.6) с учетом действия только вертикальной нагрузки q.

Вертикальные напряжения в произвольном горизонтальном сечении армогрунтового основания.на глубине z¡ будут складываться из двух слагаемых: •

бв - бВу + 6Bq (6)

где бв - вертикальные напряжения от собственного веса грунта;

6Bq - вертикальные напряжения от внешней нагрузки q.

Вертикальное и горизонтальное напряжения в сечении на глубине z, от внешней нагрузки q определяют по формулам теории упругости:

6lq = q/rt(ü + sinol) (7)

63q - q/rt(tí - sintí) (8)

где и - угол видимости.

Суммарные горизонтальные напряжения в осевом сечении на глу- . бине z, определяют по формуле:

б31" б3 + б3ч + Дб3 (9) ........ .

Горизонтальные напряжения от собственного веса грунта в сечении на глубине z¡ определяют по формуле:

б3у - бв^-к0 (10)

где к0 .- коэффициент бокового давления грунта.

Дополнительное напряжение в грунте (Дб3) уравновешивается арматурой:

Дбз.-^ . (Ш. -

где TD - растягивающее усилие в арматуре;

"АН - вертикальный шаг между двумя слоями арматуры. Прочность (несущая способность) грунта в сечении на глубине - z, определяется по формуле: .

прел - б3 • tg2 (4S + ф/2)

(12)

Л: "В

Интенсивность активного давления

от собственного веса от горизонтальных грунта и вертикальных сил (0) сил (Р)

-

» 1" Ц' ' ' 1 ' 1 1 1 III 1 1 ■ II ■! 1 ---------- р.' г , • , '

. Г—н

д.---

±

. и. /: 1.-ц

.. / . •/

— ТйЩГ

ЛН .-

йН

Е ^ и_,

А - активная зона Б - пассивная зона

Рис. 6. Схеиа к расчету общей устойчивости подходной насыпи из ариогрунта.

При значительных высотах насыпи (Н > 6м), и фундаментов, расположенных близко к бровке откоса (Ь < 1м), прочность армирую-• щих элементов определяют по эпюре активного давления на условную подпорную стенку по теории Кулона (рис.6).

Эпюра активного давления на условную подпорную стоику АБ от вертикальных и горизонтальных сил ка поверхности грунта под фундаментом приведена на (рис. 6). Считается, что вертксальные напряжения по поверхности грунта вызывают активное давление на условной напорной грани АБ.

Горизонтальные напряжения б3р в осевом сечении на глубине гх от внешней нагрузки Р. определяется по формуле:

бзр = бвр-к0. (13)

где бВр - вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяется по формуле:

бвр = 4 . (Ш

где В) - ширина распространения вертикальных напряжений от внешней нагрузки под фундаментом;

Р - вертикальная внешняя нагрузка.

Горизонтальные нагрузки 0. передающиеся на основание-фунда-__ мента, действуют перпендикулярно плоскости стенки и затухают с увеличением глубины г, (рис.' 6).

Горизонтальные напряжения от горизонтальной нагрузки 0 под подсшвой фундамента могут быть определены по формуле:"

б30 - (15)

где В - ширина фундамента опоры;

1 - расстояние фундамента опоры до бровки подпорной стенки АБ.

Глубина развития напряжений в грунтовом массиве от горизонтальной нагрузки 0 под фундаментом опоры мостов определяется по формуле:

^ - сгЕч>[(1+В) + (Ц (16)

где й - длина переходной плиты.

Характер изменения горизонтальных напряжений б3о по глубине г, (рис.6) может быть вычислено по формуле:

Абз - бз0(1 - (17)

где г, - расстояние под фундаментом опоры до уровня расположения армоэлементов.

Горизонтальные напряжения в осевом сечении на глубине г, определяют по формуле:

б31 = (бвр+бву)к0 + Дб3 (18)

Растягивающие напряжения в армоэлементах на каждом уровне их расположения определяют по формуле:

б31- ДН

Тшап --(19)

где, И, - количество арматуры на погонный метр насыпи.

- Глава завершается рассмотрением вопросов прогноза'возможных деформаций осадки опор мостовых переходов, возникающей вследствие накопления деформаций уплотнения слоев грунта по глубине активной зоны. Естественно, что необходимая величина запаса на осадку фундаментов будет зависеть от степени уплотнения грунта искусственного основания, размеров (высота) устоя, характера и состояния грунтов естественного основания, не говоря уже об разновидности грунта (песок, гравий, супесь, суглинок и т.п.).

В общем виде величина запаса на осадку (¡^) может быть определена по выражению:

" ' Б =• й Б, «Е ДМЕРз -'щЕр1) '(20) 1=1 1=1

где ДЬ, — толщина расчетных слоев;

Ерг, ЕрХ - модули осадки при действии вертикальных и горизонтальных напряжений.

Значения расчетных модулей осадок для каждого выделенного слоя вычисляют в следующем порядке: сначала подсчитывают нормальные напряжения б2 и б, от действия постоянной нагрузки для каждого слоя (АЪ,); далее по компрессионным кривым типа типа Е=1 (Р) рассчитывают величины модулей осадок (Ер2, Ер,), соответствующих значениям б2, бх; затем из найденных значений Ер2, Ер, вычитают величины модулей, отвечающих напряжениям от собственного веса грунта.

Применительно к песчаным грунтан. в условиях численного примера, найденная величина осадки фундамента споры «оста несколько уменьшается по сравнению с неармированнш основанием.

Таким образом, с учетом полученных результатов, расчет несущей способности армированных подходных насыпей состоит из трех

основных этапов:

- оценка внешней устойчивости конструкций;

- оценка внутренней устойчивости конструкций;

- оценка несущей способности основания диванного блока.

На первой этапе оценка внешней устойчивости конструкций предусматривает проверку устойчивости подпорной стены на опрокидывание, а также проверку конструкций^на сдвиг по основанию.

. 0.7 . -^-<0.8 .

Нц т

где Но - мо&ент опрокидывающих сил, действующих в поперечном сечении подпорной стены, относительно точ;си 0.

М^р . предельный момент удерживающих сил относительно точки 0.

ТС1В - алгебраическая суша сдвигающих, сил, действующих в поперечном сечении стены.

Тпр - поперечная удерживающая сила.,

На втором этапе оценка внутренней устойчивости конструкции включает расчет по прочности армополос и по сцеплению аркополос с грунтом засыпки для каждого уровня располозения арматуры.

Третий этап сценки несущей способности основания может быть, выполнен на базе использования известных зависимостей механики грунтоз, но с включением в их состав величины фиктивного сцепления ариогрунта (С0). .. . ..

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполненный анализ мирового опыта мостостроения показал через-вычайнуо эффективность применения армогрунтовых конструкций для устройства их фундаментов, позволяющих существенным образом увеличить несущую способность грунтовых оснований.

2. Результата теоретичеисих и Э1сспернкентальных исследований ра. боты армогрунтовых конструкций свидетельствуют о тбм, что при

нарушении устойчивости армогрунтовых оснований, сложенных сыпучим несвязанным грунтом» когда имеет иесто разрыв аркатуры, армирований несвязанный грунт ведег себя как грунт, имеющий угол, внутреннего трения и обладает сцеплением, максимальная величина которого пропорциональна сопротивлению на разрыв арматуры. .

3. Теоретический анализ несущей способности грунтовых оснований в условиях плоского напряженного состояния показал, что по мере

увеличения на основание величины внешней нагрузки происходит постоянное прогрессирующее развитие зон предельного состояния грунта вплоть до их недопустимого захождения под площадку заг-руления.

4. Учет степени армирования грунта основания и увеличение его несущей способности интегрально может быть выполнен на базе использования известных зависимостей механики грунтов, но с включением в их состав величины фиктивного сцепления грунта, зависящего от прочностных параметров арматуры, размеров зоны армирования и расстояния между армоэлементами.

5. Выполнено сравнение результатов математического моделирования изменения несущей способности армогрунтовых оснований в зависимости от параметров армирования и результатов экспериментальных исследований. Результаты этого сравнения свидетельствуют о достаточно хорошей их сходимости, а следовательно о возможности практического использования предлагаемого способа расчета армогрунтовых оснований в мостостроении.

6. Установлено, что наибольший эффект увеличения несущей способности армогрунтового основания достигается при условии расположения армсэлементов до глубины, равной от 1,5 до 2,0 величин

.. ширины фундамента в .зависимости от расстояния- между ' армозле- •

. ментами. При этом, такзе установлено, что минимальным целесообразным расстоянием между армоэлементами является 20 см, а максимальным - 50 см.

7. Разработана методика расчета на прочность устоев диванного типа из аркогрунта для малых и средних автодорожных мостов.

• 8. Разработаны алгоритм и программа, позволяющие с помощью ЭВМ реализовать предложенную методику проектирования устоез диванного типа из армированного грунта.