Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Х.1. КОНСТРУКЦИЯ КОЛОДЦЕВ




Опускной колодец представляет собой погружаемую в грунт замк­нутую в плане оболочку, открытую сверху и снизу, под защитой которой разрабатывают грунт и выдают его наружу. После опу­скания до прочных слоев грунта внутренние полости колодцев полностью или частично 'заполняют бетоном и затем сверху воз­водят надфундаментную часть сооружения (см. рис. 1.4). Колодцы могут быть выполнены из дерева, каменной кладки, бетона, желе­зобетона и стали. В настоящее время преимущественно применяют бетонные и железобетонные колодцы, наиболее дешевые и удобные в производственном отношении.

Если силы трения, возникающие при погружении колодца меж­ду его поверхностью и грунтом, должны быть преодолены весом колодца, то его конструкция делается массивной, преимуществен­но из слабоармированной бетонной кладки. Такие колодцы носят названия массивных.

Опускные колодцы применяют при залегании прочных грунтов на глубине больше 5—8 м, когда устройство фундамента в откры­том котловане становится трудновыполнимым из-за сложности его крепления, а применение свай не обеспечивает надлежащей проч­ности и жесткости фундамента.

Фундамент из опускного колодца выгодно отличается от фунда­мента в открытом котловане еще и тем, что при погружении ко­лодца на глубину, превышающую в 1,5—2 раза размеры его в пла­не, исключается возможность потери устойчивости грунтов основа­ния с выпиранием их на поверхность, что значительно повышает сопротивление грунтов основания. Кроме этого, в процессе погру­жения удается сохранить прилегание грунта к колодцу по высоте; это обеспечивает заделку фундамента и возможность передачи им значительных горизонтальных сил. По сравнению со сваями колод­цы имеют значительно большие поперечные сечения и, следова­тельно, большую жесткость, что особенно важно при глубоких раз­мывах дна реки, а также при слабых верхних слоях грунта, не обеспечивающих заделку свай при работе их на горизонтальные силы.

Техника опускания колодцев позволяет погружать их на глуби­ны в несколько десятков метров. Есть примеры опускания колод­цев на 70—80 м ниже рабочего уровня воды, причем эта глубина не может считаться предельной.

При легко проходимых (без твердых включений) грунтах про­цесс опускания колодцев прост и не требует сложного оборудова-



Рис. Х.1. Очертание колодцев:

/ — иадфундаментиая часть; 2 —плита; 3 — опускной колодец; 4 — заполнение шахт колод­ца; 5 — томпонажная подушка; 6 — шахта

ния. Применение колодцев оказывается особенно выгодным при небольшом числе однотипных опор моста, когда использование-сложного технологического оборудования — вибропогружателей, буровых станков и прочего — экономически не оправдано, а также когда доставка материалов и оборудования затруднительна из-за удаленности строительного объекта.



Однако опускание колодцев вызывает значительные осложне­ния, если встречаются препятствия в виде прослоек скальных по­род или плотных грунтов, крупных валунов, погребенных стволов деревьев и т. д. Аналогичные затруднения возникают при посадке колодца на скальные породы. Обычно скала не залегает строго горизонтально и равномерно опереть колодец на скалу по всему периметру не. всегда удается; кроме этого, верхние слои скальных грунтов часто разрушены и подлежат удалению. В этих условиях применение опускных колодцев сопряжено со специальными слож­ными работами, а в ряде случаев с переоборудованием колодца в кессон. К недостаткам массивных опускных колодцев нужно от­нести также большой объем бетонной кладки, необходимый для их погружения под действием собственного веса и как следствие не­доиспользование прочностных свойств материала фундамента при. его работе в составе сооружения. Кроме этого, возведение фунда­ментов из опускных колодцев обычно требует большой затраты времени.

Массивные колодцы (рис. Х.1) состоят из наружных и внутрен­них стен, образующих шахты, внутри которых разрабатывают грунт в процессе погружения колодца. После опускания колодца шахты на полную высоту или только в нижней части заполняют


бетоном, что создает сплошную площадь описания фундамента на грунты основания.

Размеры колодца поверху определяются размерами надфунда-ментной части опоры.

Для того чтобы при случайных отклонениях колодца от про­ектного положения можно было верхнюю часть опоры располо­жить точно по проекту, обрезы фундамента на массивных колод­цах принимают равными не менее '/бо глубины погружения и не менее 40 см. Максимальная величина обрезов не ограничивается, так как в верхней части колодца обычно располагают мощную распределительную железобетонную плиту, на которую опирает­ся надфундаментная часть.



В уровне подошвы размеры определяются давлениями на грун­ты основания. Эти давления не должны превышать расчетных со­противлений грунтов (см. гл. II). В плане очертание колодца дела­ют симметричным. Всякая асимметрия осложняет погружение ко­лодца, ведет к перекосам и смещениям его осей с проектного положения. В этом отношении наилучшим очертанием является круговое, которое к тому же обладает при заданной площади осно­вания Наименьшим наружным периметром, что уменьшает силы трения по боковой поверхности колодца, возникающие при его по­гружении. Круглые колодцы, диаметр которых может достигать 20—30 м, применяют главным образом в промышленном строи­тельстве под отдельные тяжелые конструкции и оборудование (сильно нагруженные колонны, тяжелые машины и пр.), а также для подземных сооружений, например насосных станций, глубоких резервуаров, хранилищ и т. д.

В мостостроении круглые массивные колодцы применяют редко, так как они плохо вписываются в вытянутую в плане форму опор. Возможно погрузить под опору несколько круглых колодцев не­большого диаметра (рис. Х.1, а). Это может оказаться целесообраз­ным при опирании на наклонно залегающие скальные породы, ко­гда небольшие колодцы легче опереть на скалу всей площадью основания с небольшим объемом дорогих работ по разработке скальных грунтов. Однако опускание нескольких мелких колодцев вместо одного колодца большего диаметра сопряжено с рядом за­труднений и всегда приводит к увеличению сроков возведения фун­дамента; кроме этого, круглые колодцы относительно небольших размеров значительно выгоднее делать тонкостенными и погружать их вибропогружателями.

Под опоры мостов наиболее часто применяют массивные колод­цы вытянутого очертания в плане: прямоугольные (рис. Х.1, б), с короткими сторонами, очерченными по полуокружностям (рис. Х.1, в), с закругленными углами (рис. Х.1, г). Отношение сторон колодца не следует принимать более 3:1, так как сильно вытяну­тые колодцы при погружении легко кренятся и уходят с проектных осей; обычно отношение сторон составляет от 2,5: 1 до 1,5 : 1.

Прямоугольные колодцы более просты в изготовлении, но опус­кание их труднее; поэтому прямоугольное очертание назначают




8=1 От 12

при опускании колодца в легкопроходимых грунтах на небольшую глубину, порядка 8—10 м. Колодцы глубиной 15 м и более реко­мендуется делать с закругленными углами, а еще лучше с очер­танием коротких сторон по полуокружностям.

В наружных стенах колодца возникают значительные по вели­чине изгибающие моменты от горизонтального давления грунта. Для уменьшения этих моментов ставят внутренние стены. Рассто­яния между стенами — размеры шахт — должны быть достаточны для нормальной работы применяемых землеройных снарядов. При разработке грунта грейферами наименьшие размеры шахт должны быть больше размера грейфера в раскрытом виде (по диагонали) по крайней мере на 0,5 м. Обычно шахты делают размером не ме- . нее 2—2,5 м и не более 4—5 м.

Толщину стен колодца назначают из расчета преодоления сил трения собственным весом и принимают равным для наружных 1 стен 1—2 м и для внутренних 0,8—1,5 м. В сильно армированных (железобетонных) колодцах толщина стен может быть уменьшена.

Очертание наружной поверхности колодца в вертикальной плос­кости назначают в зависимости от величины сил трения, возника­ющих в процессе опускания. При глубине опускания до 8—10 м" силы трения невелики и легко преодолеваются собственным весом колодца с вертикальными гранями (см. рис. Х.1, б). При большей глубине опускания для уменьшения сил трения боковые грани де­лают наклонными или ступенчатыми (см. рис. Х.1, в, г). Наклон боковых граней не следует назначать более 7юо; при больших ук­лонах колодец при опускании недостаточно устойчив и легко кре­нится и смещается с проектных осей. Для защемления колодца в грунте и придания ему устойчивости нижнюю его часть на высо­ту не менее 3—4 м всегда делают вертикальной. Ступенчатое очер­тание желательно также вписывать в уклон '/то-

Наличие наклонных или ступенчатых граней, снижая силы тре­ния при погружении колодца, значительно ухудшает условия за­делки фундамента в грунте, уменьшая его несущую способность при действии вертикальных и особенно горизонтальных сил. По­этому в опорах мостов независимо от глубины опускания рекомен­дуется делать колодцы с вертикальными гранями, в особенности при погружении в плотные и связаные грунты, а для снижения сил трения применять специальные меры.

Нижнюю часть наружных стен, называемую консолью, делают переменного сечения (рис. Х.2, а). Наклон внутренней грани кон­соли к вертикальной плоскости принимают в пределах 50—30°. В рыхлых грунтах при толщине стен более 1 м внутреннюю грань консоли иногда делают ломаного очертания (рис. Х.2, б)."

Консоль обычно заканчивается горизонтальной площадкой-бан- I кеткой. Ширина банкетки в зависимости от плотности проходимых грунтов назначается равной 10—30 см. Для предохранения от по- I вреждений банкетку укрепляют стальными уголками или швелле­рами. При грунтах средней плотности по наружному контуру кон- I соли располагают нож, сваренный или склепанный из стальных |


Рис. Х.2. Очертание консолей и ножей колодца

листов и уголков. В колодцах, погружаемых в плотные грунты, рекомендуются остроконечные ножи (рис. Х.2, в). Конструкцию ножей нужно надежно закреплять анкерами из арматурной стали диаметром 20—25 мм.

Внутренние стены также заканчивают заострением (рис. Х.З). Чтобы не допустить опирания колодца на грунт по внутренним стенам, их располагают выше низа наружных стен не менее чем на 0,5 м. Для сообщения между шахтами во внутренних стенах остав­ляют сквозные проемы. Выше консоли, на расстоянии не менее 2,2 м от банкетки, в стенах устраивают штрабы глубиной 30—25 см и высотой 0,8—1 м. Штрабы необходимы для лучшего сцепления между кладкой заполнения шахт и стенами, а также для устрой­ства перекрытия шахт (потолка), когда колодец приходится пере­делывать в кессон для разработ­ки труднопроходимых грунтов под сжатым воздухом. Чтобы по­толок кессона можно было бы за­бетонировать выше уровня воды в шахтах, штрабы иногда распо­лагают не только в низу колодца, но и в верхних его участках.

Стены массивных колодцев армируют вертикальной и гори­зонтальной арматурой в соответ­ствии с расчетом колодца на уси­лия, возникающие в нем при по­гружении.

После опускания колодца шахты заполняют бетонной клад­кой на всю высоту или частично (только в нижней части). При не­большой глубине опускания, КО- Рис. Х.3. Конструкция нижней часта гда объем шахт мал, их заполня- стен колодца

11—2644


ют кладкой полностью. Так как напряжения в теле фундамента обычно невелики, то заполняют бетоном марки не выше 150 с до­бавлением бутового камня. Если откачать воду из шахт не удается, то предварительно укладывают слой подводного бетона толщиной не менее высоты консоли и не менее 0,8—1,3 наименьшего размера шахты. В верхней части колодца на высоту возможного промер­зания кладки заполнение делают из прочного морозостойкого бетона.

В высоких колодцах шахты не заполняют кладкой, ограничи­ваясь устройством только нижней подушки из бетона марки 200— 250, которая создает сплошную подошву фундамента. В этом слу­чае остальной объем шахт оставляют пустым или заполняют пес­ком. Для предупреждения фильтрации грунтовых вод через стены колодца рекомендуется песок смешивать с мазутом или битумом. Сверху стены колодца перекрывают распределительной плитой; низ плиты должен быть расположен ниже глубины промерзания кладки не менее чем на 0,25 м.

Массивные колодцы могут быть монолитными и сборными.

Монолитные колодцы делают из бетона марки не ниже 200. Бетонируют их секциями в процессе опускания. Высоту первой сек­ции принимают равной не более 0,8—1 Ь, где Ъ — меньший размер кол@дца в плане; остальные секции назначают высотой 3—5 м.

Конструкция монолитного колодца высотой 30,76 м приведена на рис. Х.4. В плане меньшие стороны колодца очерчены по полу­окружности; наружная поверхность колодца принята вертикальной ' с одним уступом, расположенным на высоте 8 м от банкетки. Тол­щина наружных стен равна 1,6 м, а выше уступа— 1,35 м. В верх­ней части стен с внутренней стороны предусмотрены горизонталь­ные площадки, на которые опирается верхняя распределительная плита.. Внутренняя грань консоли расположена наклонно под уг­лом 30° к вертикали. Высота консоли — 2,5 м. Банкетта шириной 17 см усилена ножом из уголка и приваренного к нему листа тол­щиной 20 мм (см. деталь ножа). Нож надежно закреплен в клад­ке консоли стальными полосами сечением 200X6 мм и анкерами из арматурной стали диаметром 16 мм. По периметру консоли по­лосы расположены через 50 см.

Внутренними стенами толщиной 1 м колодец разбит на шесть шахт. Для сообщения между шахтами во внутренних стенах ос­тавлены проемы шириной 1,4 м.

Колодец сооружали наращиванием секций высотой от 3,6 до 4,2 м. Несмотря на значительную толщину стен, колодец сильно армирован. Вертикальная арматура диаметром 16 мм, предохра­няющая колодец от разрыва при опускании, поставлена по пери­метру внутренних стен через 30 см, наружных через 20 см. Количе­ство горизонтальной арматуры в наружных стенах по высоте меня­ется: внизу, где горизонтальные давления грунта на стены наибольшие, поставлены стержни диаметром 25 мм через 20 см, далее расстояние между стержнями увеличено до 25 см, а верхняя часть армирована стержнями 20 мм, поставленными тоже через


Рис. Х.4. Армирование массивного колодца:

/ — полосовая сталь 200X6 мм длиной 1350 мм через 50 см; 2 — анкеры 0 16 мм

25 см. Внутренние стены по высоте армированы равномерно стер­жнями диаметром 16 мм, расположенными через 30 см.

Особенно сильно армирована консоль: с внутренней стороны поставлено по 10 стержней, с наружной — по 5 стержней диаметром 25 мм на 1 пог. м периметра консоли. Арматура консоли связана хомутами диаметром 8 мм.

После опускания колодца нижняя часть шахт на высоту 3 м была заполнена подводным бетоном; после откачки воды уклады­валась еще бетонная подушка толщиной 4,2 м. Остальная часть шахт оставлена без заполнения.

Существенный недостаток монолитных колодцев, снижающий темп их погружения, заключается в необходимости выдержки оче-


редной забетонированной секции до приобретения бетоном проч­ности, близкой к проектной; на это непроизводительно расходуется до 10—15 сут и более, в течение которых колодец не опускают. Этот недостаток устранен в сборных конструкциях массивных ко­лодцев.

Пример сборного железобетонного колодца размером 3,2Х Х7,62 м высотой 5,04 м приведен на рис. Х.5. Колодец разбит на десять монтажных блоков трех марок. Высота всех блоков одина­кова и равна 1 м. Толщина наружных стен верхних блоков приня-

УБ 0,00

1Ы&

А-А

1.30
I

Ж

р пек А/Ч

3,15

_*Й)*

08
да

>/

ЬлВкА!°1
ФП

/р; ?^

_Ег

Блок А'0?.
08

Е

Фш
ш
Блок №3 §;
10
30

К

 

101

12 \
---- /' Ь 1 ' 1 » ■ «*?

Б-Б

НО

3 о кпп дна часть

т. I

ФП

Lt;Г

• • ■ * *~~*./*

—1

08
380

380

А

Рис. Х.5. Конструкция сборного колодца:

/ — уголок 100X100X16 мм; 2 — накладка 2О0ХЮ0ХЮ мм; 3 —закладной лист 200X200X10 мм; 4 — песок; 5 — бурый уголь; 6 — песок с гравием; 7 — трещиноватый разборный известняк


та равной 30 см, двух нижних —40 см, толщина внутренних стен блоков—15 см. Наружные стены нижних блоков имеют консоль с банкеткой шириной 10 см, усиленной прокатным уголком 100Х X100X16 мм. Блоки армированы арматурными сетками из стер­жней диаметром 8 и 12 мм. Консоль армирована вертикальными стрежнями диаметром 18 мм из стали марки Ст.5 и горизонталь­ной распределительной арматурой диаметром 12 мм. Марка бетона

блоков — 200. Наибольшая масса монтажного элемента (блока)__

11,3 т.

Соединение блоков предусмотрено на сварке закладных сталь­ных частей с перекрытием стыков накладками. Горизонтальные и вертикальные швы между блоками заполняют цементным рас­твором в процессе установки блоков. После погружения колодец полностью заполняют бетоном марки 150; в нижней части уклады­вают подушку высотой 1,5 м из подводного бетона.

В приведенном примере членение колодца на монтажные бло­ки принято горизонтальным, что характерно для фундаментов опор мостов, имеющих небольшие размеры в плане. В промышлен­ном строительстве опускных сооружений больших размеров (емко­стей для хранения жидкого топлива, насосных станций и пр.) часто применяют вертикальное членение. В этом случае колодец собира­ют из железобетонных плит, объединяемых бетонированием верти* кальных швов. Нижнюю консольную часть делают монолитной-

Х.2. ПОСТРОЙКА ФУНДАМЕНТОВ ИЗ МАССИВНЫХ КОЛОДЦЕВ

Устройство 'фундамента из массивного колодца состоит из изготов­ления колодца, погружения его в грунт и заполнения шахт.

Монолитные колодцы обычно изготовляют непосредственно над местом^ их погружения на предварительно подготовленной строи­тельной площадке, удобной для производства всех работ. На мест­ности, свободной от воды, например на пойме реки, в районе по­гружения колодца убирают растительный покров, планируют по­верхность земли и .обеспечивают надежное основание для изготов­ления первой секции колодца. Основание должно быть прочным выдерживать давление не менее 1,5—2 кгс/см2 и не давать неравно­мерных осадок при ■бетонировании колодца.

Верхние слабые слои грунта удаляют и заменяют песчаной по­душкой толщиной 0,3—0,6 м с тщательным уплотнением песка Для уменьшения глубины опускания колодца может оказаться вы­годным предварительно разработать открытый без креплений кот­лован, на дне которого и начать возведение первой секции Глуби­на котлована ограничивается уровнем грунтовых вод —дно котло­вана должно быть выше грунтовых вод на 0,5—1 м. На местности покрытой водой, под колодец отсыпают искусственные островки из песчаного или гравелистого грунта (рис. Х.6). При глубине воды до 1,5—2 м островки могут быть отсыпаны с естественными отко-


 


 




Рис. Х.6. Схемы островков для опускного колодца:

1 „ первая секция колодца; 2 — островок; 3 — струенаправляющие щиты; 4 — шпунт; 5 •—

маячные сваи; 6 — подкосы; 7 — горизонтальные схватки; В — стальной шпунт

сами, если скорость течения воды в реке не превышает следующих значений:

Для островков из мелкого песка......................... -........................ .... 0,3 м/с

» » » крупного » .......................................... 0,8 »

» » » среднего гравия............................................ 1,2 »

» » » крупного » ........................................... 1,5 »

Если скорости течения превышают указанные, откосы островков могут быть укреплены каменной наброской, деревянными щитами с пригрузкой камнем, фашинными тюфяками и пр. Защита остров­ка от размыва в необходимых случаях достигается ограждением


его с верховой стороны легкими струенаправляющими козловыми перемычками (рис. Х.6, а). Верх островка должен возвышаться над наивысшим (за время работ) уровнем воды минимум на 0,5 м. Раз-меры островка в плане назначают такими, чтобы между колодцем и бровкой оставалась свободная берма шириной не менее 2 м-

Островки с естественными откосами требуют большого объема песка и сильно стесняют русло реки, что увеличивает скорость тече­ния и опасность размыва. Поэтому при глубине воды более 2 м островки отсыпают в ограждениях.

При глубинах до 5—6 м ограждения делают из деревянного шпунта, усиленного наружными маячными сваями и подкосами (рис. X. 6, б). Глубина забивки шпунта принимается равной 0,6— 0,9 высоты островка, но не менее 2 м. Шпунт делают плотным с треугольным или прямоугольным гребнем и пазом, надежно предо­храняющим островок от вымывания песка. Толщина шпунта (в см) может быть определена по формуле

8= (14 -ь 16) У ту : а,

где Н — высота островка, м;

у — объемный вес грунта островка с учетом взвешивания в воде, тс/м3; а — расчетное сопротивление древесины, примерно равное 150 кгс/см2.

Маячные сваи диаметром не менее 22 см забивают по перимет­ру островка через 2—2,5 м. Размеры островка поверху принимают такими, чтобы колодец располагался вне призмы обрушения грун­та засыпки. Исходя из этого расстояние от колодца до шпунта (ширина свободной бермы) должно удовлетворять неравенству

а > Я 12(45°— 0,5?).

Учитывая полное насыщение песка водой, угол внутреннего трения ф песчаного заполнения принимают равным 15—20°.

Для удобства производства работ между шпунтом и колодцем оставляют свободную берму шириной не менее 1,5 м.

Если глубина воды превышает 6 м, то островки ограждают ря­жами или стальным, шпунтом. При стальном шпунте островки вы­годно делать цилиндрическими (рис. Х.6, в). Такие шпунтовые ог­раждения не требуют креплений и позволяют применять мелкие профили шпунта, например плоские, замки которых могут работать на растяжение. Наибольшие растягивающие усилия в шпунтовой цилиндрической стенке, возникающие на уровне дна реки,

ЛГ = 0,5/>Г>. Давление р определяется по формуле

Здесь р — горизонтальное давление засыпки островка, тс/м2; Г) — диаметр островка, м; (2 — вес первой секции колодца, тс.


Рис. Х.7. Разработка грунта в шахтах: а — грейфером; Ь — эрлифтом;

/ — грейфер; 2—пульповод; 3 — воздуходувная труба; 4 — компрессор; 5 —эрлифт

Сила N не должна превышать расчетное сопротивление замков на разрыв, принимаемое равным 100 тс/м (при коэффициенте за­паса, равном 2).

Стальной шпунт забивают на глубину, при которой он не мо­жет быть подмытым при размыве дна реки. Если грунты ложа ре­ки слабые с углом внутреннего трения ф'<30°, то глубину I забив­ки проверяют на выпирание грунта из-под островка по формуле

{=15Л-. 1-

' V" 2[1&4(45° + 0,59')—1] '

где <7 — давление от веса островка и колодца на уровне дна реки, тс/м2; ■у" — объемный вес грунта дна реки, тс/м3.

Цилиндрические островки в стальном шпунте применяют при глубине воды до 10—15 м.

Для обслуживания работ по изготовлению и опусканию колод­ца применяют стационарные или самоходные краны грузоподъем­ностью от 6 до 12 т. Краны располагают на специальных подкра­новых подмостях (рис. Х.7) или при достаточной глубине воды на плавучих средствах. Краны должны иметь длину стрелы, обеспе~ чивающую работу на всей площади колодца. Кроме стреловых, возможно также применение плавучих (козловых) кранов; их удобно использовать не только для возведения фундамента, но и надфундаментной части опоры-

При погружении колодца вокруг него на поверхности земли обычно наблюдаются просадки. При неблагоприятных грунтовых условиях и неудачном способе работ размеры просадок могут быть весьма значительными. Проф. К. Сечи (Венгрия) описывает случай, когда при опускании колодца образовалась воронка диа­метром 30 м с глубиной 4,5 м. При расположении вблизи колодца


строительного оборудования нужно учитывать возможность таких просадок грунта (в частности, стационарные краны надо распо­лагать на надежных свайных подмостях). Монолитные колодцы бетонируют секциями. Опалубку первой секции устанавливают на горизонтальные лежни-подкладки, которые укладывают строго по уровню на подготовленное песчаное основание. Подкладки распо­лагают под стенками колодца на взаимном расстоянии 0,5—1 м с таким расчетом, чтобы давление под ними на грунт от веса забе­тонированной конструкции не превышало 1 кгс/см2.

Особенно тщательно нужно укладывать подкладки под наруж­ными стенами, так как эти подкладки удаляют в последнюю оче­редь. Подкладки втапливают в грунт наполовину своей высоты и плотно подбивают песком.

Опалубку делают обычно деревянной, сборно-разборной конст­рукции из отдельных щитов. Для уменьшения сил трения, возника­ющих при опускании колодца, его наружная поверхность должна быть ровной и гладкой. Для этого внешнюю опалубку наружных стен делают плотной и прочной; обшивку рекомендуется выполнять из вертикальных досок со строганой поверхностью, обращенной к бетону, или же обшить ее с этой стороны фанерой или кровель­ной сталью.

При большом числе одинаковых колодцев опалубку выгодно де­лать металлической. Возможно также бетонировать в скользящей опалубке, особенно при простом очертании колодца в плане с не­большим числом внутренних стен.

Бетонную смесь укладывают в опалубку обычным способом с применением вибрации. Чтобы избежать местных просадок осно­вания, бетонирование ведут по всей площади колодца равномерны­ми слоями, не допуская отставания в бетонировании отдельных участков стен.

После приобретения бетоном необходимой прочности опалубку разбирают и колодец снимают с подкладок. Снятие с подкладок — ответственная операция, так как при удалении подкладок без оп­ределенной заранее разработанной последовательности колодец может разрушиться. В первую очередь убирают подкладки из-под внутренних стен. После этого удаляют подкладки из-под наружных стен: сначала из-под торцовых (коротких) и затем продольных (длинных). Подкладки из-под продольных стен сначала удаляют через одну, а затем остальные, симметрично относительно послед­них четырех (двух под каждой продольной стеной). Последние подкладки называются фиксированными.

Положение фиксированных подкладок определяют расчетом ко­лодца на изгиб. По мере удаления подкладок под консоли стен плотно подбивают песок.

Колодец по высоте наращивают секциями после погружения в грунт предыдущих. Основанием для изготовления очередной сек­ции служит нижняя, уже погруженная. На время наращивания погружение монолитного колодца прекращают. Этой непроизводи^ тельной потери времени удается избежать в сборных конструкциях


 




колодцев, в которых стены из заранее изготовленных блоков можно монтировать без длительных перерывов опускания колодца.

Массивные колодцы погружают в грунт по мере разработки грунта в шахтах.

В большинстве случаев приходится грунт разрабатывать без откачки воды из шахт колодца, так как интенсивный водоотлив разрыхляет грунт и снижает его несущую способность. Кроме это-. го, рыхлые мелкозернистые грунты, особенно илистые и плавунные, прорываются внутрь шахт, что приводит к значительному увеличе­нию объема земляных работ. Для предупреждения прорыва необ­ходимо шахты затапливать, искусственно поддерживая уровень воды в них на 3—4 м выше уровня воды в реке. Опускание с водо-. отливом можно только в устойчивых грунтах, исключающих воз­можность их разуплотнения и при поступлении воды не более 0,75—1 м3/ч на 1 м2 площади колодца.

В мелкозернистые и пылеватые пески на местности, непокрытой водой, колодцы можно погружать, понижая уровень грунтовых вод иглофильтрами или глубинными насосами, располагая их по на­ружному периметру колодцев. При таком способе все работы внут­ри шахт могут быть выполнены насухо, без опасного разрыхления грунта в основаниях колодцев.

Связные, а также крупнозернистые пески, галечник, гравий и тому подобные грунты разрабатывают обычно грейфером. Вес грейфера и форму его челюстей выбирают в соответствии с видом грунта; в отечественном мостостроении наиболее распространены двух- и трехчелюстные грейферы емкостью 0,75 и 1 м3, приспособ­ленные для разработки тяжелых грунтов и захвата крупных пред­метов (камней и пр.).

Несвязные мелкозернистые грунты рекомендуется разрабаты­вать с помощью гидроэлеваторов или эрлифтов, разрыхляя грунт в необходимых случаях струей воды.

Грунт из шахт удаляют равномерно по всей площади колодца, не допуская разности уровней грунта в отдельных шахтах более 0,5 м. В мягких и слабых породах грунт не выбирают ниже банкет­ки; в грунтах связных допускается углубление дна выработки ни­же ножа, но не более чем яа 0,5 м.

Встречаемые препятствия (валуны, стволы деревьев и т. п.) при опускании колодца без водоотлива подмывают струей воды и сдвигают внутрь шахты и затем извлекают грейфером. Если таким способом устранить препятствие не удается, то его подрывают или разрушают водолазы. .

Вертикальность погружения колодца и положение его осей проверяют геодезическими инструментами систематически через каждый метр- Если обнаруживают крены или смещения осей, то принимают меры по исправлению положения колодца. Положение ■колодца выправляют более интенсивной подборкой грунта из-под стен, погрузившихся на меньшую глубину, оттяжкой колодца тро­сами, односторонней пригружой грунтом с поверхности земли и другими аналогичными приемами.


При опускании в плотные грунты колодец может быть затерт в грунте и его веса не хватит для дальнейшего погружения. В этих случаях увеличивают вес колодца или уменьшают силы трения. Увеличение веса может быть достигнуто наращиванием следуй ющей очередной секции или дополнительной пригрузкой камнем, бетонными массивами и пр., которые укладывают на платформы, подвешенные к стенам колодца.

Для снижения сил трения существует несколько способов. Одной из радикальных мер, облегчающих погружение, служит применение подмывных устройств. Подмывное устройство состоит из системы вертикальных и горизонтальных труб, закладываемых в штрабах наружных стен, от которых отходят отвод с наконечни­ками, подающими воду для размыва грунта и смачивания поверх­ности колодца (рис. Х.8). Водоподводящая сеть в плане и по вы­соте делится на самостоятельно дейстующие секции (/ — /V), что позволяет производить односторонний подмыв и легко исправлять положение колодца при его отклонениях от проектного. Воду по­дают от насосной станции в кольцевую магистраль, которая гиб­кими шлангами соединена с вертикальными стояками. Внизу к стоякам присоединяют горизонтальные трубы, от которых через каждый 1—2 м отходят подмывные трубки с наконечниками. Ниж­ний ярус служит для размыва грунта внутри колодца под ножом; его подмывные трубки выходят на внутреннюю поверхность консо­ли на расстоянии 50—100 см от банкетки. Остальные ярусы рас­полагают на высоте через 3—6 м с выводом подмывных трубок на наружную поверхность колодца.

Расчет подмывного устройства (расход и напор воды, диаметр труб и пр.) может быть произведен по аналогии с расчетом подмы­ва свай. Одновременно с водой в зону размыва грунта рекоменду­ется подавать сжатый воздух. Подмыв грунта уменьшает силы трения на 20—40%.

За последние годы с успехом используется предложение канд. техн. наук Н. В. Озерова (1945 г.) применять при погружении колодцев рубашку из глинистого раствора (тиксотропную рубаш­ку). В этом случае в зазор между колодцем и грунтом, образуемый в нижней части наружных стен уступом шириной до 15 см, пода­ется глинистый раствор, который полностью уничтожает трение. После погружения колодца зазор может быть заполнен гравием, щебнем или тощим цементным раствором. Этим способом в Женеве успешно был опущен на глубину 28 м уникальный колодец диамет­ром 57 м под автомобильный гараж.

Для тиксотропных рубашек опускных колодцев применяют гли­нистые растворы плотностью 1,1—1,25 г/см3, вязкостью 20—50 с, содержанием песка не более 1—4% и другими показателями1 в зависимости от вида проходимых колодцем грунтов. Для подачи раствора вокруг колодца устанавливают стальную форшахту на бетонном основании (рис. Х.9), за которую самотеком подают

1 Строительство мостов и труб. М., Транспорт, 1975. 599 с. (Справочник).


Рис. Х.8. Подмывное устройство:

/ — кольцевая водопроводная сеть; 2 — гибкие шланги; 4 — стояки; 3 — подмывные трубки; 5, 6, 7— разводящие трубы соответствеиио 1, 2 и 3-го ярусов; /—IV — разобщенные секции


 

раствор. При глубине опускания колодца более 20 м раствор по­дают под давлением 2—5 кгс/см2 через трубки диаметром 4—5 см, расположенные равномерно по периметру колодца на взаимном расстоянии 3—5 м.

Рис. Х.9. Тиксотропная. рубашка ко­лодца:
/ — бетонное основание; 2—анкер; 3— крепежный угблок; 4 — листовая резина; 5 — форшахта; #—глинистый раствор; 7 — наружная стена- колодца

Чтобы глинистый раствор не вытекал в шахты, рекомендуется консоли колодца делать остроко­нечными, глубоко проникающими в грунт, а также искусственно повышать гидростатическое дав­ление внутри колодца, заполняя его водой. Для этой же цели на уступе колодца устанавливают манжеты из резины толщиной 10—15 мм. Для уменьшения воз­можности вытекания раствора за­зор между грунтом и колодцем можно делить на изолированные секторы, делая вертикальные реб­ра, толщиной, равной ширине за­зора. Если все же вытекание рас­твора избежать не удается, то следует изменить состав раство­ра, увеличив его вязкость. Ис­пользование тиксотропных руба­шек открывает широкие возмож­ности применения дешевых тон­костенных колодцев.

После опускания колодца на проектную глубину в шахтах ук­ладывают нижнюю бетонную подушку. При работах без водоотли­ва бетонную смесь укладывают способом ВПТ; толщина слоя под­водного бетона должна быть в 1,5 раза больше наименьшего раз­мера шахт. Остальные работы по заполнению шахт ведут после откачки воды.

Так как обрез фундамента опускного колодца, как правило, располагают ниже уровня меженных вод минимум на 0,5 м, верх­нюю распределительную плиту приходится бетонировать под за­щитой временной перемычки. Конструкция деревянной перемычки высотой 2,4 м, показанная на рис. Х.Ю, состоит из вертикальных стоек размером 18x20 см и обшивки из досок толщиной 4 см. Для водонепроницаемости ограждения кромки досок шпунтуют и тща­тельно конопатят, после чего покрывают горячим битумом.

При глубине воды более 6—10 м, когда по тем или иным при­чинам устройство островка оказывается дорогим или трудно осу­ществимым, первая секция опускного колодца может быть изго­товлена или на подмостях над местом опускания, или же на бере-



Рис. Х.Ю. Конструкция перемычки:

/ — брусья 18X20 см; г — анкеры 0 .16; 3 *• шайбы

гу и доставлена по воде. На подмостях изготовляют только легкие железобетонные колодцы. Опускают их на дно с помощью тяжей и винтов. Колодец, изготовленный на берегу, подвешивают к об­стройке понтонов и на плаву доставляют к месту опускания; на понтонах же располагают грузоподъемные средства для погру­жения колодца на дно реки (рис. Х.11).


 

При значительной глубине во­
ды (15 м и более) иногда оказы­
вается экономически выгодным
применить наплавной колодец,
который представляет собой кон­
струкцию, способную самостоя­
тельно держаться на воде.. После
изготовления и спуска на воду
его буксируют к месту опускания,
закрепляют на якорях и баллас­
тируя, постепенно сажают на дно
реки. Затем опускают в грунт
обычным способом, наращивая
стены. •

щ^щ^ШШ^
Рис. Х.11. Стадии (/, //) погружения колодца с плавучих подмостей: / — плашкоут; 2 — основание; 3 — вышка; 4 — грузовые балки; 5—полиспаст; В — пе­ремычка; 7 — колодец

Плавучесть первой секции на­плавного колодца может быть обеспечена одним, из следующих способов.

Рис. Х.12. Схемы наплавных колодцев: / — колодец; 2 — перемычка; 3 — временный пол; 4 — стеиы колодца; 5 — бетон заполне­ния; 6 — массивная часть стен; 7 — заполнение шахт; 8 — стальные перемычки; 9 — съемные колпаки; 10 — вода

Шахты первой секции снизу закрывают временным водоне­проницаемым днищем (рис. Х.12, а). Высоту наружных стен назна­чают такой, чтобы колодец бы остойчив и при кренах не заливал­ся водой; в необходимых случаях стены могут быть наращены водо­непроницаемой перемычкой (деревянной или стальной). Погружа­ют колодец на дно постепенным затоплением шахт с одновремен­ным наращиванием стен. Когда колодец станет на грунт, днище удаляют (разбирают или подрывают). Колодцы такого вида не рекомендуются при слабых грунтах дна реки. Стены первой секции иногда делают пустотелыми из железобетона или стали и этим обеспечивают ее плавучесть (рис. Х.12, б). В этом случае погруже-


 




ние на дно достигается балластировкой пустот водой с последую­щим заполнением их бетоном.

Плавучесть может быть обеспечена сжатым воздухом, который нагнетают в шахты, закрытые сверху герметическими колпаками (рис. Х.12, в). Такой способ был применен при постройке опор Оклендского моста вСан-Франциско (1933—1934 гг.), где потре­бовалось опустить колодец на 72,6 м ниже уровня воды при глуби­не залива 32 м. Колодец состоял из 28 стальных цилиндров диа­метром 4,57 м, соединенных системой балок и связей. Простран­ство между цилиндрами и между цилиндрами и наружной обшив­кой заполняли бетонной смесью. Бетонное заполнение образовало ножевую часть колодца и его внутренние стены, стальные же ци­линдры использовали в качестве шахт. На время, необходимое для буксировки колодца, погружения его; на дно и частичного опуска­ния в грунт, цилиндры сверху были закрыты сферическими колпа­ками. В образовавшиеся замкнутые полости подавали сжатый воз­дух с давлением до 2,8 кгс/см2, который, вытесняя воду, обеспечи­вал плавучесть конструкции. По мере опускания цилиндры поочередно наращивали и колпаки переставляли выше.


 

а) .Гьгс/м Б
      5\  
  0\^-      
    Л_    

б) 2

       
  К      
  ""хГ    

!

10 15 20 25 30 Ь,М 10 15 20 25 30 Ь,М

Рис. Х.13. Графики удельных сил трения /ч:

а — песчаных грунтов; 6 — глинистых грунтов;

/ — пески гравелистые, крупные и средней крупности при е<0,55; 2 — то же, при 0,55 <е<0.7; 3 — то же, при е>0,7, пески мелкие при 0,6<е<0,75, пески пылеватые при 0,6<е<0,8; 4 — пески мелкие при е>0,75, пески пылеаатые при е>0,8; 5 — глины при

1^ <С0,5, суглинки при /^<0,25; 6 —супеси и суглинки при 0,25</^ <0,75, глины при

I^ >0.5; 7 — илы, суглинки прн / д >0,75

При определении силы Т колодец по высоте делят на участки, границами которых служат границы слоев разных грунтов и места, вкоторых меняется сечение колодца. Сила


 


Х.З. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ОПУСКНЫХ КОЛОДЦЕВ

На колодец при погружении в грунт действуют усилия, на которые его конструкция должна быть рассчитана. Нагрузки, вызывающие эти усилия, относят к строительным и при проверке прочности ко­лодца на эти нагрузки расчетные сопротивления материалов — бе­тона и арматурной стали — могут быть повышены на 10%.

Усилия, действующие на колодец в процессе его опускания, за­висят от ряда случайных причин и не поддаются точному учету. Это вынуждает принимать условные расчетные схемы, выработан­ные практикой проектирования и проверенные опытом возведения колодцев. Во многом эти расчеты идут в запас прочности. Однако некоторый запас в данном случае необходим, так как исправления, ремонт и усиление колодца во время его погружения крайне за­труднительны, а иногда и невозможны.

Расчет колодца состоит из ряда проверок.

Проверка веса колодца, необходимого для преодоления сил трения при погружении.Вес колодца должен превышать силы тре­ния не менее чем на 15%, т. е.

<Э>1,157\ (Х.1)

где (2 — вес колодца, вычисленный с коэффициентом перегрузки п=1,1; Т — сила трения грунта о наружную поверхность колодца.

При опускании без водоотлива вес колодца принимают с уче­том взвешивания в воде. В этом случае объемный вес кладки, по­груженной в воду, равен -уб—у^, (где ус — объемный вес бетона; Ук, — объемный вес воды = 1 тс/м3).


 

где А,-, и,-

- высота и наружный периметр г'-й части колодца; ■ удельная сила трения на глубине Ы.

Знак суммы распространяется на полную глубину опускания, считая от верха островка. Удельные силы трения Д-, зависящие от вида грунта и глубины Нг середины рассматриваемого участка, оп­ределяют по графику (рис. Х.13). При опускании колодца с под­мывом силы трения уменьшают на 25%.

Проверка колодца на разрыв при затирании в грунте.На раз­рыв по горизонтальным сечениям колодец проверяют тогда, когда верхняя его часть может оказаться зажатой в грунте и колодец после удаления грунта из-под банкетки повиснет. Предположим, что колодец зажат верхним слоем грунта толщиной х (рис. Х.14, а). Это будет возможно, если

д {кх + х) и/2х < и/^,

где <? — вес 1 пог. м колодца по высоте;

Л — удельная сила трения верхнего слоя грунта; И — удельная сила трения нижележащего грунта.

Наибольшее значение х0 глубины х, при которой верхняя часть колодца может быть зажатой в грунте, определяется равенством

д (Й1 + х0) и/2х0 = и/фг. Из этого равенства следует

к%,
х0 =

и/1 — д <1 — и/2


V


 




 
 


Рис. Х.15. Схемы к рас­чету консолей и стен

а наибольшее растягивающее усилие в сечении колодца на грани­це двух слоев грунта будет

5 = — и/2) х0 = (и/1 — 9) Аь

Вес ц колодца нужно исчислять с коэффициентом перегрузки л=0,9 и учитывать потери веса в воде при опускании без водоот­лива.

По усилию 5 подбирают вертикальную арматуру, устанавливав емую равномерно по периметру стен. При этом сопротивление бе­тона разрыву не учитывают, так как в швах между секциями (ра­бочие швы бетонирования) прочность бетона на растяжение мала.

Рис. Х.14. Схемы к расчету колодца 314

Проверка прочности стен на изгиб в вертикальной плоскости. На изгиб в вертикальной плоскости проверяют наружные стены первой секции, высоту к которой обычно назначают равной 0,8 Ъ, где Ь меньшая сторона колодца (рис. Х.14, б). Если колодец опус­кают с водоотливом и имеется возможность следить за опиранием его на грунт, то ограничиваются расчетом первой секции как двух-консольной балки, опертой на фиксированные подкладки. Стены колодца работают на изгиб от собственного веса. Вес продольных


стен учитывают как равномерно распределенную нагрузку, попе­речных стен как сосредоточенные силы. Вес колодца принимают с коэффициентом перегрузки п=1,1. Расстояние между фиксиро­ванными подкладками подбирают таким, чтобы изгибающие мо­менты над опорами и в середине пролета были равны друг другу. Если отношение сторон колодца а:; 6:^=1,5, то это достигается при расстоянии между фиксированными подкладками, примерно рав­ном 0,7 а.

При опускании колодца без водоотлива дополнительно рассмат­ривают наиболее невыгодные возможные случаи опирания первой секции колодца: колодец оперт по торцовым стенам (рис. Х.14, в) и колодец оперт по середине продольных стен (рис. Х.14, г). Изги­бающие моменты в обоих случаях опирания определяют с коэффи­циентом перегрузки и =1,1 и с учетом взвешивания в воде.

АГ„
<Я„

По наибольшему значению изгибающего момента Мтах прове­ряют прочность наружных продольных стен:

тхг

(Х.З)

при V? = 2 —.

где № момент сопротивления наружных стен; 6 — толщина наружной стены; Яр — расчетное сопротивление бетона растяжению, соответствующее той марке бетона, которую ои имеет к моменту опускания первой секции.

Если растягивающие напряжения в бетоне превышают расчет» ное сопротивление на растяжение, то необходимо поставить в верху и в низу продольных стен горизонтальную арматуру или увеличить высоту секции.


Проверка прочности консоли. Расчет консоли колодца на проч-. ность производят для двух случаев ее работы. В первом с л у-^ чае колодец опущен на проектную глубину, грунт из-под банкетки' выбран и под действием наружного давления грунта и воды кон­соль изгибается внутрь колодца (рис. Х.15, б).

Горизонтальное давление на консоль зависит от условий погру­жения колодца. Если колодец опускают с водоотливом, то давле­ние воды в водопроницаемых грунтах учитывают полностью, а в водонепроницаемых грунтах — в размере 70% гидростатического. При погружении колодца без водотлива давление воды снаружи учитывают полностью, а изнутри колодца в размере 50% гидро­статического.

Таким образом, горизонтальное давление на 1 пог. м периметра колодца на глубине у (рис. X. 15, а) от рабочего уровня воды бу­дет:

при опускании с водоотливом в водонасыщенных грунтах

Ру = РГр.у + Рш.у = V^р.взв У Ч2 (45° - 0,5т) + уу«; (Х.4а)

при опускании с водоотливом в водонепроницаемых грунтах

Ру = Ргр.у + ° - 7Рв.у = VгрЯ *Е2 (45° - 0,59) + 0, 7уут; (X. 46)

I

при опускании без водоотлива

Ру = РгР.у + 0,&РВ.У = VгР.взв# *Е (45° - 0,59) + 0,%^. (Х.4в)

Здесь ру Ртр.у, Ръ.у V Увзв Ую Ф

давление на глубине у;

давление грунта и воды на той же глубине;

объемный вес грунта;

объемный вес грунта с учетом взвешивания в воде;

удельный вес воды, равный 1 тс/м3;

угол внутреннего трения грунта, град.

Для получения наибольшего горизонтального давления нужно вес грунта принимать с коэффициентом перегрузки п=1,2, а угол внутреннего трения грунта — равным нормативному значению фн.

Полагая в выражениях (Х.4) глубину у равной проектной глу­бине погружения колодца Н и ННк (где Нк — высота консоли), получим давления на консоль р\ и р2 (см. рис. Х.15, б).

Кроме горизонтального давления, по наружной поверхности консоли будет действовать сила трения. Так как колодец при по­добранном грунте из-под банкетки удерживается только трением, то на консоль приходится сила

где С — вес всего колодца с коэффициентом перегрузки п=0,9 и с учетом взве­шивания в воде (при погружении без водоотлива).

Во втором случае работы консоли колодец опущен напо­ловину проектной глубины, наращен очередной секцией высотой 4—6 м и консоль врезана в грунт на 1 м (рис. Х.15, в). В этих ус­ловиях консоль изгибается наружу.


Горизонтальное давление на консоль с наружной стороны опре­деляют тоже по формулам (Х.4), но с коэффициентами перегрузки веса грунта п=0,9. При этом горизонтальное давление снаружи не должно быть более 70% гидростатического. Таким образом, под­ставляя в формулы (Х.4) вместо у величину 0,5 Н и 0,5 Н—Нк, получим давление р\" и р2", которые не должны превышать соот­ветственно 0,5-0,7 /7'уш= 0,-35 Нуу, и 0,7(0,5 Н—Нк) ут. С внутрен­ней стороны на консоль, погруженную в грунт на 1 м, будут дейст­вовать следующие силы.

От веса колодца будет передаваться вертикальная сила

У=0'-Т2,

где О' —вес кладки, приходящийся на 1 пог. м периметра колодца, высота ко­торого равна сумме половины проектной глубины и высоты очередной секции (вес вычисляют с коэффициентом перегрузки я=1,1, а при опус­кании без водоотлива с учетом взвешивания в воде); Т2 — силы трения по боковой поверхности.

Силы трения учитывают в минимальном размере, принимая их не более 50% активного горизонтального давления грунта и не бо­лее величин, приведенных выше для проверки веса колодца. Таким образом,

Т2 = 0,25\трИ2г (Е2 (45° — 0,5?) < /Ях (X. 5)

при #1=0,5 Н.

При вычислении Т2 объемный вес грунта принимают с коэффи­циентом перегрузки п=0,9 и учитывают взвешивающее действие воды (в водонасыщенных грунтах).

Давление V распределится между банкеткой и наклонной по­верхностью консоли.

На наклонную поверхность реактивное давление грунта дейст­вует в виде нормальной силы Я и силы трения, равной 7? {§ р (где р— угол трения между кладкой и грунтом). Эти силы дадут рав­нодействующую Я' (см. многоугольник силы на рис. Х.15, в), кото­рая, в свою очередь, можно разложить на вертикальную силу У% и горизонтальную Н„, причем

Нъ= И2*8(а-Р),

где а — угол наклона внутренней поверхности консоли к горизонту.

Угол трения р принимают равным углу внутреннего трения грунта <рн. Сила #„ считается приложенной на высоте '/з м от бан­кетки. Вертикальные силы VI и У2, действующие на банкетку и на­клонную поверхность консоли, в сумме равны

VI + У% = V.

Полагая, что сила VI распределяется по прямоугольной эпюре* а сила У2 — по треугольной, можно написать, что

^1 2

— = при т = 1р а,

с т к

31?


где с — ширина банкетки;

т ■— проекция наклонной поверхности консоли высотой 1 м.

Решая последние два уравнения, найдем:

у1=у—^—, (Х.ба)

2с + т

у2=У—^------------ . (Х.бб)

2с + т

Кроме перечисленных сил, на консоль с наружной стороны бу­дет действовать сила трения

Т2~- = -7ГГ2-

При определении внутренних усилий считают, что консоль в верхнем сечении /—/ заделана в наружные стены (см. рис. Х.15). Если низ внутренних стен расположен на высоте не более 0,5 м от банкетки или они имеют вертикальные вуты, усилия в сечениях консоли определяют с учетом того, что последние вместе с внутрен-ними стенами колодца образуют горизонтальную раму.

Для упрощения расчета можно рассматривать консоль отдель­но как балку, заделанную в верхнем сечении, и как элемент го­ризонтальной рамы. Совместная работа конструкций при этом учитывается коэффициентом К\ и к2, которые вводятся к горизон­тальным нагрузкам.

Понижающий коэффициент кл используют при расчете консоли как заделанной балки и вычисляют по формуле

0,1/,

КХ------------------ Г_<1* <Х->

Л^ + О.Об/4

а коэффициент к2 используют при расчете рамы и вычисляют по формуле

й4
ко—г-------- —2—. (Х.76)

где Л — наибольшее расстояние между внутренними стенками; 12 — то же, наименьшее.

Если внутренние стены от банкетки расположены выше 0,5 м, то консоль рассчитывают только как заделанную балку и тогда Й!=1. При расчете консоли как заделанной балки усилия в сече­нии 1 — 1 на 1 пог. м консоли в плане находят по следующим формулам.

В первом случае работы консоли (см. рис. Х.15, б): изгибающий момент

Н1

М' = —— ФА + й) «1 — Т\ ; (Х.8а)

6 2


 


сжимающая сила 7/' = 2р1,- (Х.86)

поперечная сила <3= 0,5 (р\ + р"2) Н^К\. (Х.8в)

Во втором случае работы консоли (см. рис. Х.15, в): изгиба­
ющий момент

М"= ~(2р1 + р;)-яАк-у)1к1-

В — с I Ь т\ В

-ъ—-ъ(т—тгТ*т- (Х-9а)

сжимающая сила И" = Уг + У2 + Т; (Х.96)

поперечная сила <3" = 0,5(р\ + р"2) Нккх — Н„. (Х.9в)

По моменту М' находят арматуру, устанавливаемую с наруж­ной стороны консоли, по моменту М" — с внутренней стороны.

Расчет консоли на горизонтальные нагрузки (с коэффициентом к2) как замкнутой рамы производится так же, как и стен на изгиб в горизонтальной плоскости.

Проверка прочности стен на сжатие и изгиб в горизонтальной плоскости. В горизонтальной плоскости стены колодца испытывают равномерно распределенные давления со стороны грунта, опреде­ляемые по формулам (Х.4). При определении наибольших давле­ний принимают объемный вес грунта с коэффициентом перегруз­ки п=1,2.

Для расчета стен условно выделяют двумя горизонтальными сечениями / —/ и // — II участок высотой б (рис. Х.15, г) и на­грузку на участок стены собирают с высоты Лк+б.. При этом давле­ния, действующие на консоль, вводят с коэффициентом /сь В ре­зультате на стены будет действовать горизонтальная уравновешен­ная нагрузка интенсивностью

р'ч. + Рз Р2 + Р\
Р=
-------- ^----- »Н-------- "----- Ак«1. (Х.10)

В плане стены образуют замкнутые рамы, которые рассчитыва­ют по общим правилам строительной механики. Формулы узловых моментов и продольных сил для наиболее часто встречающихся схем опускных колодцев приведены в табл. Х.1.

Для приближенных расчетов рам с несколькими внутренними стенами величину моментов на опорах и посередине пролетов на­ружных стен можно вычислять по формуле

М ^ О.ОвЗр/з, где / — расстояние между осями стен.

Продольные сжимающие силы определяют как реакции в си­стеме с шарнирными узлами.


 




 

Продолжение табл. Х.1


Таблица Х.1 ■


Формулы для расчета стен опускного колодца (равномерно распределенная нагрузка, нормальная 17 стенам)


 


Схема колодца


Формулы для расчета стен опускного колодца (равномерно распределенная нагрузка, нормальная к стенам)


Схема колодца


Изгибающие моменты


Продольные силы


 


Изгибающие моменты


Продольные силы


 


             
   
     
 
 
 
   
 

а-
МВА= -Р
8 =

 

А в  
\' в
. а —---------------------- *■  

 

/ В /  
В А /
а а -*—=*-  

рь2

~ 12~ а+1) =

'АА

ВА — "1ВВ

р№

X

МАв =

2 + аЗ

АА

Х-г--------- = М

М

2 + а

ВА-

рЬ2 аз + 3а2—1
12 2 + а '

Мвв = 0


 

N
АВ

рЬ

2 * ра

*АА= 2

рЪ

ра Т

^л=-^ +

N

МВА~МАВ

вв = ра


СЕН

г а а г

а (а? + 2га2л + " 4 («2 + гап + 2л-2) ""*

+ 12/-2Д + 2/-Зя) ' 4 (а2 + гая + 2л-2) '

4дЗ + ЪгаЫ + 6 («2 + гап


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.283 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал