Расчет устойчивости подпорных стенок. Расчет конструкций, взаимодействующих с упругим основанием - Контрольная работа

В контрольную работу входят две части. Одна часть посвящена расчету устойчивости подпорных стенок, а другая часть - расчет конструкций, взаимодействующих с упругим основанием, что не менее важно в горном деле. Первая часть работы охватывает широкий спектр вопросов геомеханики, связанных с охраной технических зданий, сооружений и путепроводов, устойчивостью отвалов, откосов и бортов карьера, обеспечиваемых путем применения различных видов ограждающих конструкций типа подпорных стенок.Для решения этой задачи применяется построение Понселе, выполняемое следующим образом: проводится линия ВС под углом естественного откоса ? к горизонту до пересечения с поверхностью грунта; проводится основная линия BD под углом (? ?0 ) к ограждающей поверхности; из точки Е восстанавливается перпендикуляр до пересечения с полуокружностью в точке F; из точки G до пересечения с поверхностью грунта в точке H проводится прямая, параллельная основной линии BD; Площадь SLHG умноженная на объемный вес грунта, дает его давление Е на подпорную стенку или распор (в КН/м2).Неудачно запроектированная конструкция может потерять устойчивость или вследствие опрокидывания около нижнего наружного ребра или вследствие сдвига (скольжения) по основанию. Степень безопасности подпорной стенки в отношении потери ею устойчивости измеряется коэффициентом устойчивости: на опрокидывание копр, на сдвиг ксдв. Таким образом, при определении коэффициентов устойчивости в числителе следует помешать только пассивные (удерживающие) силы, в знаменателе только активные (сдвигающие или опрокидывающие) силы, но при этом - учитывать знаки. Для определения коэффициентов устойчивости необходимо установить все нагрузки, действующие на подпорную стенку. В общем случае также к противоположной стороне фундамента стены должен быть приложен отпор Q3 (рис.1.2), но при проверке устойчивости на опрокидывание он, как правило, не учитывается, так как влияние его весьма мало.На основании исходных данных строится расчетная схема и определяются значения силовых и кинематических факторов в начальном и конечной сечениях балки. Крыловым, формируется система линейных уравнений, описывающих напряженно-деформированное состояние балки на упругом основании, и производится расчет неизвестных начальных параметров. Определяются значения поперечных сил, изгибающих моментов и вертикальных перемещений в сечениях балки, а также величина нагрузки на упругое основание по всей длине балки, для которых строятся эпюры. На рисунке приняты следующие обозначения: P1,P2 - действующие на балку сосредоточенные нагрузки; Дифференциальное уравнение прогибов балки, называемое дифференциальным уравнением упругой линии балки, лежащей на простом упругом (Винклеровском) основании имеет видИспользование второй теоремы Ребхана, по которой давление грунта на ограждающую поверхность равно площади треугольника умноженной на объемный вес, позволяет достаточно быстро определять интересующие давление на подпорную стенку. Применение построений Понселе на много упрощает задачу определения давления на подпорную стенку, а так же последующего нахождения коэффициентов на сдвиг и опрокидывание. Рассмотренный метод позволяет определять давления на подпорную стенку и коэффициенты на сдвиг и опрокидывание в грунтах, имеющих сложное слоистое строение. Особого внимания требует сочетание ломаных поверхностей подпорных стенок со слоистым строением поддерживаемых грунтов. При расчете, получили значения, соответственно для коэффициента на сдвиг - 3; для коэффициента на опрокидывание - 5, что отвечает условиям устойчивости подпорной стенки.

Содержание геомеханическое упругое основание подпорная стенка

Введение

Часть 1. Расчет устойчивости подпорных стенок

1. Определение нагрузок на подпорную стенку

2. Определение устойчивости подпорной стенки

Часть 2. Расчет конструкций, взаимодействующих с упругим основанием

1. Анализ геомеханических систем, включающих конструкции на грунтовом или подпорном основании

2. Расчет конструкций, взаимодействующих с грунтом упругим основанием по методу А.Н. Крылова

3. Заключение

Приложение А Приложение Б

Список литературы

В контрольную работу входят две части. Одна часть посвящена расчету устойчивости подпорных стенок, а другая часть - расчет конструкций, взаимодействующих с упругим основанием, что не менее важно в горном деле.

Первая часть работы охватывает широкий спектр вопросов геомеханики, связанных с охраной технических зданий, сооружений и путепроводов, устойчивостью отвалов, откосов и бортов карьера, обеспечиваемых путем применения различных видов ограждающих конструкций типа подпорных стенок. При этом объектом исследований является совместная работа сыпучих грунтов и ограждающих конструкций.

Подпорные стенки необходимы в горной промышленности. Их применяют на различных этапах освоения месторождений. Горный инженер должен знать методы расчета подпорных стенок.

Во второй части работы произведен расчет напряженно-деформируемого состояния балки, лежащей под нагрузкой на упругом основании, давления на грунт, передающегося от этой балки. Задачи подобного рода часто приходится решать при строительстве предприятий горной промышленности, при проведении работ по креплению горных выработок, при обеспечении устойчивости породных обнажений на карьерах и разрезах, при проектировании транспортных магистралей для доставки полезного ископаемого из забоев.

Часть 1: РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДПОРНЫХ СТЕНОК

Горному инженеру важно знать методы определения давления на подпорную стенку. Использование второй теоремы Ребхана, по которой давление грунта на ограждающую поверхность равно площади треугольника умноженной на объемный вес, позволяет достаточно быстро определять интересующие давление на подпорную стенку. Применение построений Понселе на много упрощает задачу определения давления на подпорную стенку, а так же последующего нахождения коэффициентов на сдвиг и опрокидывание. Рассмотренный метод позволяет определять давления на подпорную стенку и коэффициенты на сдвиг и опрокидывание в грунтах, имеющих сложное слоистое строение. Например, до некоторой глубины залегает суглинок, ниже - песок, еще ниже глина. В этом случае находится сначала распор для верхнего слоя и строится эпюра напряжений. Затем верхний слой заменяется эквивалентным слоем грунта, находящегося в нижней части. Особого внимания требует сочетание ломаных поверхностей подпорных стенок со слоистым строением поддерживаемых грунтов. Каждая подпорная стенка, поддерживающая грунт, в состоянии выполнять свое назначение, если она достаточно устойчива. Неудачно запроектированная конструкция может потерять устойчивость или вследствие опрокидывания около нижнего наружного ребра или вследствие сдвига (скольжения) по основанию.

Чем больше коэффициенты, тем стена устойчивее, но всегда они должны превышать 1. На практике за допускаемый коэффициент устойчивости принимают обычно 1,5. При расчете, получили значения, соответственно для коэффициента на сдвиг - 3; для коэффициента на опрокидывание - 5, что отвечает условиям устойчивости подпорной стенки. Следовательно, такую подпорную стенку в данных геологических условиях можно применять.

Рассмотренный во второй части курсовой работы метод академиком А.Н. Крылова упрощает расчет конструкций, взаимодействующих с упругим основанием.

На основании исходных данных была построена расчетная схема, и определены значения силовых и кинематических факторов в начальном и конечной сечениях балки.

На основании общих уравнений силовых и кинематических факторов, полученных А.Н. Крыловым, легко сформировать линейные уравнения, описывающие напряженно-деформированное состояние балки на упругом основании, и произвести расчет неизвестных параметров. Затем определить значения поперечных сил, изгибающих моментов и вертикальных перемещений в сечениях балки, а также величину нагрузки на упругое основание по всей длине балки.

1. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра. - 1994. - 382 с.

2. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. - М.: Недра, 1996. - 447 с.

3. Развитие техники и технологии открытой угледобычи/ М.И. Щадов, К.Е. Виницкий, М.Г. Потапов и др.; под ред. М.И. Щадова. -М.: Недра, 1997. - 237с.

Размещено на