Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену



В строительстве возникновение ситуации, когда грунтовый массив не может находиться в состоянии равновесия, обуславливает необходимость создания подпора грунта на участках с естественным или искусственным уклоном, со сложным и разнообразным рельефом. Устройство подпорных стен и шпунтовых ограждений различных конструкций создается в условиях строительства зданий и сооружений, возвышающихся над местностью, при возведении транспортных сооружений в выемках и в насыпях, укреплении стен котлованов.

В последнее время появились новые типы подпорных стен, отличающиеся значительно меньшей материалоемкостью, а также применением новых синтетических материалов [1, с. 5]. На подпорную стену действуют следующие нагрузки, указанные на рисунке 1: собственный вес вертикальной стенки G_с; собственный вес фундаментной плиты G_ф; горизонтальное давление грунта со стороны удерживаемого слоя (активное давление) σ_г; вертикальная составляющая давления грунта σ_в; горизонтальное давление со стороны малой консоли подпорной стены (пассивное давление) σ_п; вес грунта на малой консоли подпорной стены Р₁; вес грунта по призме обрушения со стороны удерживаемого грунта (на большой консоли) Р₂; собственный вес всего грунта на большой консоли Р₃; нагрузка на поверхности удерживаемого грунта (от подвижного транспорта, веса складируемых строительных материалов, технологического оборудования и т. д.) q; приращение горизонтального активного давления грунта за счет нагрузки на его поверхности σ_qг; приращение вертикального активного давления грунта за счет нагрузки на его поверхности σ_qв [7, с. 12]. Временная равномерно распределенная нагрузка на поверхности грунта q, возникающая от складируемых на поверхности строительных материалов или от технологического оборудования, оказывает влияние на величину горизонтальной и вертикальной составляющей активного давления грунта. При расчете временная нагрузка q заменяется эквивалентным слоем грунта Hэ и определяется приращение горизонтальной и вертикальной нагрузки от грунта σ_qг и σ_qв. Если временная нагрузка является сплошной, то величины σ_qг и σ_qв действуют по всей высоте подпорной стены [5, с. 17].

Рис. 1. Нагрузки, действующие на подпорную стену

При фиксированной временной нагрузке (когда нагрузка приложена на расстоянии а от подпорной стены) нагрузки σ_qг и σ_qв, действуют на подпорную стену не по всей высоте, а начиная с точки к, которая определяется путем построения призмы обрушения, т. е. от начала нагрузки проводится линия под углом _О к вертикальной плоскости. Если временная нагрузка является полосовой, то σ_qг и σ_qв, будут действовать на высоту H_q, которая определяется тем же методом, что и в случае фиксированной нагрузки. Схема определения активного давления грунта от равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта приведена на рис. 2 [7, с. 20].

Если в пределах высоты подпорной стены возможно присутствие грунтовых вод, то при расчете необходимо учитывать данное явление. Грунтовые воды заполняют поры в грунте, увеличивая объемный вес грунта. Это приводит к увеличению нагрузки от грунта, расположенного ниже уровня грунтовых вод (рис. 3) [1, с. 7]. Нагрузка от подвижного состава железных дорог, транспортных средств автомобильных и городских дорог, технологического оборудования, является наиболее распространенной нагрузкой, действующей на поверхности удерживаемого грунта [4, с. 9].

Рис. 2. Схема к определению активного давления грунта

От равномерно распределенной нагрузки: а — при сплошной нагрузке; б — при фиксированной; в — при полосовой нагрузке

Рис. 3. Учет увеличения нагрузки при повышенном уровне грунтовых вод

Нормативные временные вертикальные нагрузки от подвижного транспорта при расчете подпорных стен принимаются от подвижного состава железных дорог — в виде нагрузки СК; от колесной нагрузки НК-80; от колонны автомобилей — в виде нагрузки Н-30; от колонны автомобилей — в виде нагрузки Н-10 [5, с. 11].

Схемы перечисленных эквивалентных равномерно распределенных нагрузок от подвижного транспорта представлены на рис. 4.

Рис. 4. Определение эквивалентной нагрузки от подвижного транспорта: а — железнодорожного; б — автомобильного

Нагрузка СК — условно равномерно распределенная нормативная нагрузка от железнодорожного состава для групп грузов, сосредоточенных на 1 м пути.

При расположении подпорной стены вдоль железнодорожного пути эквивалентная нагрузка СК от подвижного состава железных дорог на уровне подошвы балластного слоя принимается в виде сплошной полосы шириной а и интенсивностью q.

Ширина полосы а принимается а = 2,7 + 2 • Н_б, (Н_б — толщина балластного слоя под подошвой шпалы, принимается равной 0,75 м, а при отсутствии балластного слоя Н_б = 0).

Интенсивность нормативной эквивалентной равномерно распределенной нагрузки (тс/м²) определяется по формуле: q^H = СК/а = 2К/а (где СК — условная эквивалентная нагрузка, для расчета подпорных стен принимается равной 2К; К — класс нагрузки, принимается равным 14 тс, при соответствующем обосновании допускается снижение этой нагрузки до величины К = 10 тс).

Нормативная автомобильная колесная нагрузка НК-80 принимается для одной машины на колесном ходу. НК-80 — четырехосная платформа грузоподъемностью 80 тс.

Нормативная автомобильная колесная нагрузка Н-30 принимается для ряда следующих один за другим автомобилей весом по 30 тс.

При расположении подпорной стены вдоль движения автотранспорта давление от колес приводится к эквивалентной нагрузке равномерно распределенной на сплошной полосе шириной а, равной 0,8 м в случае нагрузки НК-80 и 0,6 м — при нагрузке Н-30. Интенсивность эквивалентной нормативной нагрузки q^H в пределах каждой полосы от НК-80 и Н-30 устанавливается в зависимости от расстояния между тыльной гранью стены и осью полосы по графику, представленному на рис. 5.

Рис. 5. График для определения эквивалентной нормативной равномерно распределенной полосовой нагрузки от автодорожного транспорта при движении его вдоль подпорной стены

При отсутствии конкретных нагрузок на призме обрушения подпорные стены (кроме подпорных стен, расположенных на косогорах) рассчитываются с учетом временной нормативной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью 1 тс/м², включает в себя автомобильную нагрузку Н-10.

Такое расположение устройств подпорных стен не исчерпывают всего существующего вида удерживающих стен. Схема может быть уточнена посредством либо совершенствованием старых, либо появлением новых конструкций, а также изменена в зависимости от конкретных нагрузок подвижного состава.

Литература:

1. Свиридов В. В. Обеспечение надежности подпорных стен. Труды Всероссийской научно-технической конференции. Часть 1. Фундаментальные и прикладные исследования «Транспорту — 2000». Екатеринбург. 2000. с. 313–314.

2. СНиП 2.01.07–85* Нагрузки и воздействия / Госстрой России, — М.: ФГУП ЦПП, 2004. — 44 с.

3. СНиП 2.06.04–82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) / Минстрой России, — М.: ГП ЦПП, 1996. – 48 с.

4. Тетиор А. Н. Облегченные подпорные стены в транспортном строительстве. — М.: Стройиздат. 1974. – 198 с.

5. Цагарели Э. В. Новые облегченные конструкции подпорных стенок. — М.: Стройиздат. 1969. – 196 с.

6. СНиП 2.02.01–83* Основания зданий и сооружений / Госстрой России, — М.: ФГУП ЦПП, 2006. — 40 с.

7. Емельянов Л. М. Расчет подпорных сооружений: Справочное пособие. — М.: Стройиздат, 1987. – 288 с.

8. Бондаренко В. М., Римшин В. И. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций: Учеб, пособие — М.: Высшая школа,2006. — 504 с.

9. Проектирование подпорных стен и стен подвалов / Центр, науч.-иссл. и проект, ин-т пром. зданий и сооружений. — М.: Стройиздат. 1990. — 104 с.: (Справ, пособие к СНиПу).