Подпорная стенка Кожина Ю.П., Азарского А.И. Советский патент 1993 года по МПК E02D29/02 

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерным сооружениям на автомобильных и железных дорогах по их защите.рт лавин и селевых потоков, ополз- ноЛ потоков, а также скально-осыпных скально-обвальных воздействий от вывалов крупных камней и камнепадов с использованием конструкции для укрепления деформируемых насыпей и выемок а также оползневых косогоров с неблагоприятным напластованием коренных пород, в оснований оползневого чехла, направленных крутым падением в сторону защищаемых объектов с тенденцией смещения масс в значительных объемах.а конкретно к подпорному сооружению,

Цель изобретения - повышение надежности сооружения и расширение области ее применения.

На фиг.1 показан боковой вид подпорного сооружения; на фиг.2 - вариантный боковой вид (с настилом из шпал); на фиг.З - план 1 и 2.;

Подпорное сооружение содержит фундаментную конструкцию, выполненную раздельной из наружных фундаментов 1 под, стойки 2 и внутренние фундаменты 3 под поперечные балки 4, причем поперечные балки - 4 шарнирно 5 соединены со стойками 2, а их нижние концы 6 посредством П-ббразных анкеров 7 соединены с внутрен-. ними фундаментами 3 с возможностью, из00

I

w

менения угла наклона их нижней части 6, а верхние 8 и нижние 6 части поперечных балок 4 соединены между собой шарнирно посредством гибких связей 9, а лицевое ограждение 10 и перекрытие разгружающего устройства 11 образовано продольными брусьями 12, образующими совместно соответственно со стойками 2 и поперечными балками 4 решетчатую конструкцию, причем продольные брусья 12 лицевого ограждения 10 расположены со стороны грунта 13.

В свою очередь, стойки 2 и поперечные балки 4 выполнены из одиночных или спаренных утилизированных рельсов 14 или полимерных армированных элементов 15, а продольные брусья 12 лицевого ограждения 10 и разгружающего устройства 11 выполне- ны из утилизированных рельсов 14 или из железобетонных шпал 16 или из предварительно напряженной пластмассы 17.

Вводная позиция: 18- наклонные грани трапецеидального сечения фундаментов 1,

з. : .

Подпорное сооружение работает следующим образом. Пример лавинообразных воздействий.

Лавинообразный поток, надвигаясь на .подпорное сооружение пригружает продольные брусья 12 закрепленные к нижней части 6 поперечных балок 4 разгружающего устройства 11, при этом нижняя честь 6 поперечных балок 4 разгружающего устройства 11, обретая радиальное (секторное) вращение относительно ее П-образного анкера 7 заделанного во внутренний фундамент 3, вовлекают в работу в верхние части 8 поперечных балок 4 с закрепленными к ним продольными брусьями 12 разгружающего устройства 11, за счет шарнирного соединения по верхним 8 и нижним б частям поперечных балок 4, выполненного в виде гибких связей 9 между ними, и возникающих при этом сил натяжения, при этом силы натяжения по мере продвижения потока возрастают и передают на вертикальные стойки 3 через шарнирное их крепление 5, перемещая вниз верхние части 8 поперечных балок 4 с закрепленными к ним продольными брусьями 12, в зоне их шарнирного сочленения гибкими связями 9 с нижними частями 6 поперечных балок 4, а также закрепленными к ним продольными брусьями 12, и изгибают стойки 2 в пределах Заданных характеристик в сторону к потоку 13.

По мере дальнейшего заполнения пазухи лавинообразным потоком 13 его переползанию на защищаемый объект препятствует лицевое ограждение 10, выполненное из продольных брусьев 12, закрепленных к стойкам 2 со стороны воздействия потока 13, При наполнении пазухи стены лавинообразной массой 13 происходит обжатие ее лицевым ограждением 10, кроме этого по мере надвига потока 13, последний претерпевает изменение своего направления движения и энергетического потенциала, если в начальный период он

плавно надвигается по нижней части 6 поперечных балок 4 с закрепленными к ним продольными брусьями 12, то при сопряжении с верхней частью 8 поперечных балок 4, с закрепленными поперечными брусьями 12

5 разгружающего устройства 11 он резко меняет свое направление поднимаясь вверх, теряя при этом часть своей кинетической энергии, по мере же его дальнейшего продвижения по верхней части 8 балок 4 с про0 дольными брусьями 12 он значительно теряет свою кинетическую энергию за счет сил весовой пригрузки, тормозя при этом последующие порции потока 13. С другой стороны масса потока 13 увеличиваясь в па5 зухе сооружения и увеличивая, удерживающий момент наклоняет лицевое ограждение 10 со стойками 2 к потоку 13 меняя при этом направление массы потока 13, отклоняя это направление уже в сторону потока 13, в ре0 зультате чего верхние порции потока 13 наплывают на нижние, что обуславливает окончательное гашение энергии от наката массы потока 13. В свою очередь, выполнение настила разгружающей устройство 11

5 из профилированных брусьев 12 в виде шпал 16 или. рельсов 14 с использованием последних и в лицевом ограждении 10, способствует гашению потока за счет повышения сил сопротивления перемещению

0 потока 13. При заполнении пазухи оползневыми массами 13 и в состоянии изгиба вертикальных стоек 2, под действием пригрузки верхних 8 и нижних 6 частей поперечных балок 4 с закрепленными к ним продольны5 ми брусьями 12, возникающие силы стремятся развернуть в вертикальной плоскости фундаменты 1, 3 по сечению стены, однако последние компенсируют эти силы за счет трапецеидального их сечения, вовлекаю0 щих пассивный отпор грунта своими наружными наклонными гранями 18.

. Выполнение же лицевого ограждения 10 и разгружающего устройства 11 решетчатым, обеспечивает как снятие гидростатиче5 ского давления так и максимально увеличить проветриваемость и осушающую способность сплывных, в особенности, .сильно обводненных масс 13. гибкие связи 9, соединяющие верхние 8 и нижние 6 части поперечных балок 4. выполненные с учетом

действующих нагрузок обеспечивают при этом надежную эксплуатацию конструктивных элементов подпорного сооружения как и П-образные анкера 7 соединяющие шар- нирно нижние части 6 балок 4 с фундаментом 3.

Пример динамических воздействий на подпорное сооружение.

При соударении крупных глыб с брусьями 12 лицевого ограждения 10, кинетическая энергия частично погашенная за счет упругой гибкости этих брусьев 12, передается на стойки 2 к которым закреплены брусья 12 и отклоняет их в сторону защищаемого объекта до момента полного выпрямления и натяжения нижних 6 и верхних 8 частей балок 4 с закрепленными к ним продольными брусьями 12 разгружающего устройства 11, теряя при этом дополнительную порцию своей энергии на преодоление сил веса разгружающего устройства 11 и сопротивление заданной упругой гибкости стоек 2. Учитывая же аммортизирующую гибкость как вертикальных стоек 2 так и брусьев 12, а также силы сжатия натянутых поперечных балок 4, указанные обретая реактивные силы отбрасывают глыбу на встречу воздействия нагрузок с последующим обретением положения равновесия сооружения. Возникающие же силы, стремящиеся деформировать фундамент 3 и 1 ..компенсированы как их весом так и трапецеидальным очертанием в их сечении, вовлекающим боковыми наклонными гранями 18 пассивный отпор грунта основания.

По мере накопления камня в пазухе с учетом их разложения, в процессе атмосферных воздействий, последйие просыпаются между брусьями 12 и убираются в виде мелких фракций под прикрытием лицевого ограждения 10 и разгружающё го устройства 11.

При соударении каменных глыб в средней зоне разгрузочного устройства 11, за счет прогиба стоечных опор 2, при необходимости выполненных спаренными, до заданных пределов происходит вертикальное перемещение как верхней части 8 балок 4 с закрепленными к ним брусьями 12 относительно шарнира, в месте установки гибких сЁязей 9 так и нижней 6 части балок 4 с брусьями 12 относительно П-образного ан- кера 7, в сторону воздействия нагрузок с одновременным натяжением последних в нижней зоне сооружения. Учитывая же упругие амортизирующие свойства стоек 2 и верхних 8, а также нижних частей балок 4, последние стремясь занять исходное положение равновесия отбрасывают (глыбу, камни и пр.) в сторону навстречу воздействия

нагрузок, восстанавливая свое исходное положение. Работа гибких связей 9, П-образ- ных анкеров 7. фундаментов 1. 3 однотипна описанно.му выше примеру. При соударении 5 глыб, крупных вывалов в других точках разгружающего устройства, взаимодействие элементов конструкции подпорного сооружения однотипны описанному выше.

Использование предлагаемого техниче- 0 ского решения позволит применить конструкцию при всех видах существующих внешних воздействий, обеспечивая универсальность конструкции; повысить эксплуатационную надежность сооружения за счет

5 четкого взаимодействия всех его элементов и заданной упругой и амортизирующей гибкости, обеспечить надежное гашение кинетической энергии от лавинообразных и динамических воздействий не только за

0 счет наклона разгружающей плиты в сторону лицевого ограждения, но и упругой и амортизир ющей гибкости всех его элементов, а также повышенного сопротивления потоку за счет профилированной поверхно5 сти брусьев разгружающего устройства и лицевого ограждения; обеспечить резкое торможение лавиноо.бразных масс, за счет разрезной конструкции разгружающего устройства, повышающего угол наката сплыв0 ным массам; недопустить переползание сплывных масс через лицевое ограждение за счет выкручивания этой массы и прижима этими массами последующие надвигающие порции оползневой массы, за счет изгиба

5 лицевого ограждения со стойками при загрузке разгружающего устройства с учетом изменения массы по верхним и нижним частям разгружающей плиты; повысить устойчивость подпорного сооружения по зоне

0 заделки сооружения в фундамент за счет вовлечения пассивных сил отпора грунта, путем выполнения фундаментов трапецеидального очертания в их сечении с возможным выполнением фундамента в виде

5 усеченных пирамид; использовать сподручные утилизированные материалы, что удешевляет строительство; конструкция обеспечивает доступ к уборке грунта просыпающего между брусьями; способствует бы0 строму осушению и проветриваемости сползающих масс, в особенности, сильно насыщенных водной средой; применение полимерных материалов обеспечит экономию металла, цемента, инертных; за счет

5 применения раздельных фундаментов отказаться от сплошной подрезки склонов, что не провоцирует дополнительные подвижки, в особенности при размещении неустойчивых масс на коренных породах с неблагоп- риятным их напластованием (в сторону

защищаемого объекта; использовать конструкцию подпорного сооружения и в качестве удерживающих подпорных стен на сильно обводненных оползневых участках со снятием гидростатического давления.

форм у. ла из обретения

1. Подпорная стенка, включающая фундаментную конструкцию, жестко закреп- ленные в ней стойки, прикрепленное к стойкам разгружающее устройство, образованное перекрытием, уложенным на поперечные балки ломаного очертания из двух частей, верхняя из которых образует с ниж- ней частью и со стойками соответственно тупой и острый углы, и лицевого ограждение, соединенное со стойками выше их сопряжения с поперечными балками, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности сооружения и расширения области его применения, фундаментная конст- рукция выполнена раздельной из фундаментов под стойки и столбчатых фундаментов под поперечные балки, а попереч-

ные балки шарнирно соединены со стойками, их нижние концы посредством П-образ- ных анкеров соединены со столбчатыми фундаментами с возможностью изменения угла наклона их нижней части, верхние и нижние части поперечных балок соединены между собой шарнирно посредством гибких связей, а лицевое ограждение и перекрытие разгружающего устройства образовано продольными брусьями, образующими совместно соответственно со стойками и поперечными балками, решетчатую конструкцию, причем продольные брусья лицевого ограждения расположены со стороны грунта.

2, Стенка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что стойки и поперечные балки выполнены из одиночных или спаренных утилизированных рельсов или из полимерных армированных элементов, а продольные брусья лицевого ограждения и разгружающего устройства выполнены из утилизированных рельсов, или из железобетонных шпал, или из предварительно напряженной пластмассы.

Подпорное сооружение включает фундаментную конструкцию и жестко закрепленные в ней стойки. К стойкам прикреплено разгружающее устройство. Устройство образовано перекрытием, которое уложено на балки ломанного очертания из двух частей. Верхняя честь образует q нижней частью и со стойками соотве1ртвённ6 тупой и острый угол. Лицевое ограждение 2 соединено со стойками выше их сопряжения с поперечными балками. Фундаментная конструкция выполнена раздельной из фундаментов пбд стойки и столбчатых фундаментов под поперечные балки. Поперечные балки шарнйрно соединены со стойками. Их нижние концы посредством П-образных анкеров соединены со столбчатыми фунда- ментами с возможностью изменения угла наклона. Верхние и нижние части поНереч- ных.балок соединены между собой шарнйрно, посредством гибких связей. Лицевое ограждение и перекрытие разгружающего устр о ист в а о б р а зов ан ы продо льн ы м и брусьями. Брусья образуют совместно cootвётстйенно с0 cfбйками и попервч- балками решетчатую конструкцию. Продольные брусья лицевого ограждения расположены со стороны грунта. I з.п ф-лы, ;3:ИЛ ; ::-.;--у :;г..;: :К-. :/-;---. .,-; : : S И

фиг. 2.