Стена с анкерным или распорным креплением

Грунтовые условия. Те же, что и в предыдущем примере.

Конструкция. Тонкая (шпунтовая или железобетонная) стена поддерживает откос котлована глубиной h = 6 м. Заглубление стены ниже дна котлована t = 1,2 м.

На глубине 1 м от поверхности установлен ряд анкеров.

Требуется определить устойчивость стены и подобрать параметры стены и анкеров.

Расчет. Заанкерованная стена с одним ярусом анкеров (рисунок 4.12, а) работает как однопролетная статически определимая балка, одной из опор которой является точка упора анкеров (или распорок) А, а другой – точка В, принятая ниже дна котлована на глубине f = 0,6 t.

В данном случае f = 0,6·1,2 = 0,72 м. Расчетная схема балки приведена на рисунке 4.12, б. Потеря устойчивости стены происходит в случае, если реакция опоры R_а в точке А превысит горизонтальную проекцию расчетной несущей способности анкеров (рисунок 4.12, г) или реакция опоры R _b в точке В превысит величину равнодействующей давления пассивного отпора грунта σ_pg.

Эпюры активного σ_ag и пассивного σ_pg давления грунта и давления воды р _wна рисунке 4.12, б и 4.12, г построены в порядке, изложенном в предыдущем примере, и на длине шпунтовой стены точно такие же; численные значения σ_ag, σ_pg и р _w в некоторых характерных точках эпюр приведены на этих рисунках.

Реакции опор R _а = 53,6 кН и R _b = 95,9 кН на рисунке 4.12, б найдены известными приемами статического анализа.

Равнодействующая давления пассивного отпора грунта на глубине t = 1,2 м (см. рисунок 4.12, г) R _pg = (68+124,7)×1,2/2 = 115,6 кН.

Сопоставление рассчитанных величин R _b и R _pg приводит к выводу о том, что нижняя опора имеет достаточное сопротивление пассивного отпора.

а) б) в) г)

Рисунок 4.12 – Заанкерованная шпунтовая стена: а – общая схема; б – эпюры активного давления грунта и воды; в – эпюра изгибающих моментов; г – эпюра пассивного отпора и расчетное сопротивление анкера

Расчет инъекционных анкеров. Принимаем угол наклона анкеров α = = 20°, место заделки корня анкера выбираем за пределами призмы возможного оползания, которая определяется линией, наклоненной к горизонту под углом внутреннего трения грунта φ = 32° (см. рисунок 4.12, а). Диаметр скважины при устройстве анкера принимаем d= 0,08 м, соответственно расчетный диаметр корня D = 3 d= 0,24 м. Длину корня анкера принимаем L = = 1,5 м. Расчетную несущую способность анкера определяем, выбрав значения сопротивления корня анкера по боковой поверхности R_f = 53 кПа и по торцу R= 3100 кПа из таблиц. 2.3 и 2.4 для песка среднего средней плотности на глубине 3 м:

= 3,14(0,24² –0,08²)×3100/4 + 3,14×0,24×1,5×53 = 184,7 кН.

Горизонтальная составляющая расчетной несущей способности анкера (рисунок 4.12, г): F' = F cos20° = 184,7×0,94 = 173,6 кН.

Шаг установки анкеров в ряду b = F'/R _a = 173,6/53,6 = 3,24 м.

Шаг установки анкеров принимается 3 м.

На рисунке 4.12, в приведена эпюра моментов в рассматриваемой стене на участке от анкерного ряда до дна котлована, построенная по расчетной схеме балки известными методами. Точка максимального момента лежит выше дна котлована, а его величина М = 136,6 кН·м, т.е. значительно меньше, чем у консольной стены, рассмотренной в предыдущем разделе.

Заглубление стены ниже необходимой по расчету глубины t иногда необходимое по технологическим соображениям (глубокое залегание водоупорного слоя), не приведет к возрастанию максимального момента в ней.

Если стена имеет не один ярус анкеров (распорок), то расчет моментов в стене и усилий, передаваемых на анкеры, производится из рассмотрения стены как неразрезной многопролетной балки, для чего изгибной жесткостью стены нужно задаться заранее.