Приложение Б. Расчет осадки насыпи, армированной многосекционной геооболочкой, заполненной инертным материалом

Приложение Б

Расчет
осадки насыпи, армированной многосекционной геооболочкой, заполненной инертным материалом

Б.1 Основные предпосылки расчета

Б.1.1 В основу расчета положены следующие предпосылки:

- устойчивость откосов и тела насыпи обеспечены;

- среднее натяжение армирующей конструкции равно силе трения;

- реакция слабого основания определяется коэффициентом постели по Винклеру;

- сила натяжения ткани равна ее разрывной нагрузке, т.е. ткань начинает растягиваться тогда, когда нагрузка достигла разрывной;

- осадка определяется для вертикальных блоков, на которые разбивают поперечник (Рисунок Б.1), как вертикальное перемещение выделенного блока, при этом нижняя поверхность блока горизонтальна с увеличением количества блоков точность расчета увеличивается. С другой стороны, длина блока не должна быть более 0,05 ширины насыпи понизу.

Принимаем, что геооболочка защемляется крайними блоками, прогиба и растяжения геооболочки под ними не происходит, осадка возможна только в результате вертикального перемещения блока совместно с геооболочкой.

Б.2 Пример расчета осадки основания насыпи земляного полотна

По болоту I типа проходит автомобильная дорога IV-й технической категории. Для снижения величины осадки в насыпи используется композит "геооболочка+песок".

Требуется выполнить прогноз осадки в основании насыпи, проверить прочность ткани геооболочки в предлагаемой конструкции, оценить эффективность применения геооболочки для уменьшения осадки основания.

Исходные данные.

Ширина геооболочки под насыпью соответствует ширине насыпи понизу.

Высота насыпи: H=6,0 (м);

Ширина насыпи поверху: В=12 (м);

Ширина полосы движения (м);

Ширина обочины (м);

Число полос движение n=2;

Допустимое растяжение ткани геооболочки ;

Давление от грунта насыпи ;

Высота ячейки геооболочки (м);

Длина секции геооболочки (м);

Ширина секции геооболочки (м);

Длина и ширина ячейки f=1 (м);

- коэффициент постели торфа, соответствующий нагрузке на погонный метр ;

- коэффициент бокового давления, ;

- коэффициент запаса, ;

Нагрузка на ось автомобиля (кН)

Разрывная нагрузка ткани геооболочки (т/м).

Через у обозначаем осадку основания без учета геооболочки, через z - осадку с учетом геооболочки.

Расчет

1. Определяем параметр по формуле (Б.1):

(б/р) (Б.1)

где:

- площадь дна секции геооболочки;

- площадь всех стенок одной секции геооболочки.

(б/р)

2. Определяем растягивающую силу , действующую на 1 площади секции геооболочки с учетом ее стенок по формуле (Б.2):

(кН/м) (Б.2)

(кН/м)

3.Определяем максимальное растягивающее усилие Т, приходящееся на 1 м ширины геооболочки по формуле (Б.3):

(кН) (Б.3)

4.Определяем нагрузку от транспорта на квадратный метр покрытия (ширина n/В, длина d=1 м) по формуле (Б.4):

(Б.4)

5. Для расчета осадки разбиваем поперечник на блоки шириной s=3 м, которые создают нагрузку . При ширине основания насыпи 24 м получаем 8 блоков (рисунок Б.1).

Рисунок Б.1 - Схема разбивки насыпи на блоки.

6. Для расчета давления от веса блоков 1, 2, 7, 8 определяем их среднюю высоту. Поскольку заложение откоса 1:1, максимальная высота блоков:

(м), средняя высота (м)

Максимальная высота блоков 2 и 7 из геометрических соображений:

(м).

7. Определяем нагрузку на погонный метр основания от веса блоков по формуле (Б.5):

(Б.5)

где - средняя высота i- го блока;

(кН/м)

(кН/м)

8. Нагрузку на блоки горизонтальной части насыпи на погонный метр определяем с учетом транспортной нагрузки, считая, что обочины также загружены. Расчет выполняем по формуле (Б.6):

(кН/м) (Б.6)

(кН/м)

9. Определяем осадки блоков без учета геооболочки по формуле (Б.7):

(Б.7)

(м);

(м);

(м);

10. Для расчета осадки основания учетом геооболочки составляем систему уравнений равновесия для трех блоков (Б.9) на основе формулы (Б.8), принимая, что сумма действующих на них сил равна нулю:

(Б.8)

(Б.9)

11. Вычисляем значения свободных членов в уравнениях:

(м);

(м);

(б/р)

12. Решаем уравнения:

(м);

(м);

(м)

13. Удлинение ткани геооболочки определяем из следующих соображений. Величина осадок определялась в точках под центрами блоков, которые расположены на расстоянии друг от друга s=3 м. Под действием нагрузки центр одного блока переместился относительно другого на расстояние . При этом ткань дна геооболочки удлинилась на величину 8 (рисунок Б.2).

Рисунок Б.2 - Схема растяжения дна геооболочки

Составляем уравнение (Б.10):

(Б.10)

;

(м)

По условию прочности (Б.11):

(Б.11)

Следовательно, условие прочности выполнено, разрыва ткани геооболочки не произойдет.

14. Оцениваем эффективность применения геооболочки, сравнивая вычисленные осадки основания с применением и без применения геооболочки по формуле (Б.12):

(Б.12)

(раза).

Вывод: разрыва ткани геооболочки не произойдет, величина максимальной осадки уменьшится в 2,4 раза.