Подпорная стенка Кожина Ю.П. 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 от лавин и селевых потоков, оползней-потоков, а также оползневых подвижек, скально-осыпных, скально-обвальных воздействий камнепадов и вывалов крупных от- дельных камней с использованием конструкции ограждения для укрепления деформируемых насыпей, в особенности с неблагоприятным напластованием коренных пород, направленных в стороны защитного ограждения.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности работы конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - боковой вид подпорной стенки; на фиг.2 - план стенки; на фиг.З - план стенки с вариантным расположением секций разгружающей плиты; на фиг.4 - план стенки с вариантным расположением секций разгружающей плиты; на фиг,5 - план ограничителя хода.

Подпорная стенка содержит лицевое ограждение 1, выполненное из стоек 2 и прикрепленных к ним выше шарнира 3 со стороны обратной засыпки 4 горизонтальных длинномерных элементов 5, разгружающую плиту 6, выполненную в виде секций 7 решетчатого настила, образованного наклонными элементами 8, прикрепленными к стойкам 2 пролетной частью с возможностью фиксированного поворота посредством верхнего 9 и нижнего 10 относительно шарнира 3 ограничителей 11, и продольными брусьями 12, опертыми на наклонные элементы 8 в пределах обратной засыпки 4 и ориентированными вдоль лицевого ограждения 1, причем наклонные элементы 8 сгру00 S

К)

со

пированны попарно с размещением наклонныхэлементов 8 каждой пары по обеим сторонам от соответствующей стойки 2 с шарнирным соединением 3 между собой посредством пропущенной через стойку 2 оси 13, стыки 14 же секций 7 настила размещены между наклонными элементами 8 каждой пары (фиг. 1), или между обращенными друг к другу наклонными элементами 8 смежных пар (фиг.2), или удаленными друг От друга наклонными элементами 8 смежных пар с закреплением их брусьев 12 на наклонных элементах 8 и менее удаленных от их торцов (фиг.4), в свою очередь стойки 2 снабжены расширяющимся книзу фундаментом 14 с наклонными гранями 15 и ребрами жесткости 16 на участке между нижним ограничителем 10 и верхним обрезом 17 фундамента 14, кроме того, ограничители 9 и 10 выполнены с возможностью обрамления стоек 2 по периметру и снабжены ребрами жесткости 18 и. наконец, горизонтальные длинномерные элементы 5, брусья,Л2, стойки 2, наклонные элементы 8 выполнены упругоизгибаемыми с одинарным или спаренным поперечным сечением.

Подпорная стенка работает следующим образом.

Пример лавинообразных воздействий.

При оказании на разгружающие плиты 6 лавинообразных силовых воздействий язык наползающей массы по мере заполнения пазушной емкости 4 загружает наклонную секцию 7 снизу вверх и, воздействуя на горизонтальные брусья 12, жестко соединенные с наклонными элементами 8, отклоняет последние 8 в сторону воздействия сил активного давлений потока. При этом верхняя зона наклонных элементов 8 обретает противоположное направление движения на встречу потоку относительно оси 13 крепления наклонных секций 7 к стойкам 2. Наклонные элементы 8, воздействуя своими нижними гранями на жестко закрепленные к стойкам 2 нижние ограничители 10, с одной стороны оказывают давление в верхней зоне верхними гранями на верхние ограничители 9. закрепленные к стойкам 2, изгибая при этом стойку 2 и отклоняя ее в направлении к заполненной пазухе 4 с продуктами потока. По мере заполнения пазухи 4 продуктами сползающих масс происходит обжатие элементов подпорной стенки с увеличением удерживающих сил за счет рычажной системы с учетом осевого крепления наклонных элементов 8. Сползшие массы в пазухе ёыще оси 13 крепления наклонных элементов 8 удерживаются в емкости пазухи 4 за счет горизонтальных изгибаемых длинномерных элементов 5, одновременно

служащих и для жесткости конструкции по длине сооружения, обеспечивая единую ее работу и препятствующих образованию перекосов по секциям в зоне крепления ограничителей хода 9 и 10.

Выполненные же ребра жесткости 16 при этом по стойкам 2 между обрезом фундамента 17 и ограничителями хода 10 компенсируют знакопеременные напряжения

по высоте стоек 2.

В результате давления в верхней зоне верхними гранями наклонных элементов 8 на верхние ограничители хода 9 в последних возникают напряжения изгиба неравномерные по их длине, для компенсации уже указанного ограничители хода 9 выполнены объемлющими стойку 2 с закреплением ре- бер жесткости 18, что в раеной степени относится и к нижним ограничителям хода 10.

в свою очередь по мере заполнения пазухи 4 продуктами сползания в начальный период стойки 2, заделанные в фундамент 14, стремятся отклонить сам фундамент 14 с перенапряжением грунта - его расчетных

значений сопротивления, однако благодаря наклонным боковым граням 15 фундамента 14 при силовом воздействии возникает пассивный отпор грунта, компенсирующий эти воздействия с учетом веса фундамента 14 и

оползневого грунта, при заполнении же пазухи 4 на заданную высоту ограждения, и отклонении стойки 2 в направлении к сползающему массиву в фундаменте 14 возникают противоположные перенапряжения

относительно первоначальных, компенсирующиеся пассивным отпором за счет наклонной грани 15 с противоположной стороны фундамента 14 с учетом веса самого фундамента 14 и пассивного отпора по

боковым граням за счет однотипного наклона его граней.

Пример динамического воздействия нагрузок с вывалом крупных камней (фиг.4). На косогорах с неустойчивыми крупными аывалами камней, падающих со значительной кинетической энергией,

. преимущественным вариантом подпорной стенки является предлагаемый вариант, со-.

держащий стойки 2 с наклонными звеньями

7с закреплением брусьев 12 по секциям 7 к наклонным элементам 8 двух стоек 2 и стыковкой 14 секций 7 между удаленными друг от друга наклонными элементами смежных пар.

при падении крупных вывалов камней последние гасят часть своей кинетической энергии от соударения с настилом наклонных секций 7 за счет упругоизгибаемых их характеристик. Непогашенная большая часть энергии передается на наклонные элементы 8, где также гасится часть энергии силового удара камня за счет прогиба наклонного элемента 8 по длине.

В свою очередь наклонные элементы 8 за счет остаточной непогашенной энергии передают усилие через ограничители хода 10 и 9 и оси 13 на стойки 2, изгибая последние, и тем самым гася еще значительную оставшуюся часть кинетической энергии. Благодаря упругим свойствам элементов стоек 2, наклонных элементов 8 и брусьев 12 последние, занимая исходное положение, отбрасывают камни на косогор, скатываясь, они пригружают наклонные звенья.7, образуя при этом по мере их накопления защит- ную каменную прртивоударную подушку.

В свою очередь, при динамических воздействиях на сооружение длиномерные элементы 8 выполнены по длине секций, тем самым достигается наибольший эффект проявления упругоизгибаемых и амортизирующих свойств секциями защитного ограждения.

Использование предлагаемого техниче- ского решения позволит получить универсальную конструкцию по защите объектов от осыпей, камнепадов, вывалов крупных камней, селевых потоков, снежных лавин с использованием для стабилизации ополз- ней, оползней-потоков, сплывов и защите от горных обвалов; повысить безопасность подвижного транспорта на автомобильных и железных дорогах; снизить степень риска на аварийных участках с возможной катает- рофической ситуацией, грозящей безопасности и жизни людей, проживающих в горных районах, с наблюдаемыми подвижками и отраженными воздействиями; использовать вредные факторы воздействия в качестве сил, увеличивающих устойчивость сооружений в зоне защищаемых объектов; повысить эксплуатационную надежность за счет гибкости элементов, обусловленной как их заданным взаиморасположением так и естественными упругими свойствами ис- пользуемых элементов сооружения; сни- зить трудовые и материальные затраты и исключить традиционные методы по устройству защитных ограждений из массивных железобетонных стен; обеспечить уборку продуктов воздействия под прикрытием наклонных секций как вручную, так и с применением малой механизации без нарушения правил производства работ и техники безопасности; обеспечить стабилизацию спол- зших массивов с их осушением за счет решетчатости наклонных секций, ликвидирующих гидростатическое давление и проветривающих данный массив.

В зависимости от вариантной раскладки брусьев по секциям можно использовать конструкцию подпорных стен применительно к конкретным видам внешних воздействий, а также снизить активное давление грунта за счет наклона секций в сторону от косогора; повысить сцепление с грунтом за счет решетчатости секций из брусьев; использование горизонтальных изгибаемых длинномерных элементов обеспечит не только улавливание сползающей массы, но и позволит соединить стоечные опоры между собой для единой работы сооружения в целом, а также повысить эксплуатационную надежность сооружения в части устойчивости не только за счет весовой перегрузки наклонных секций и прижима стойки с наклоном к оползневой массе, но и за счет конфигурации фундамента с наклонными боковыми гранями вовлекающими пассивный отпор грунта; получить наибольший эффект защиты неустойчивых масс на косогорах с неблагоприятным падением пластов - с падением пластов в сторону защищаемых объектов, где стойки наиболее приемлемы, как не предусматривающие сплошной подрезки косогора фундаментом и не провоцирующие дополнительного сползания масс; применение конфигурации подпорной стенки с ограничителями хода и осями обеспечивает получение рычаговой системы работы конструкции, способствующей изгибающему (удерживающему) моменту по сравнению с известными, увеличивающими опрокидывающий момент (аналогом); обеспечить минимальный расход брусьев наклонных секций по сравнению с известными техническими решениями (с прототипом); выполнение длинномерных элементов при динам иче- ских воздействиях разрезными обеспечит получение большего эффекта проявления упругих амортизирующих свойств секциями защитного ограждения.

Формул а изобретения 1. Подпорная стенка, включающая лицевое ограждение и разгружающую, плиту, прикрепленную к лицевому ограждению посредством шарниров и размещенную в обратной засыпке, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, лицевое ограждение выполнено из стоек и при- крепленных к ним выше шарнира со стороны обратной засыпки горизонтальных длинномерных элементов, а разгружающая плита выполнена в виде секций решетчатого настила, образованного наклонными элементами, прикрепленными к стойкам пролетной частью с возможностью фиксированного поворота посредством

верхнего и нижнего относительно шарнира ограничителей, и продольными брусьями, опертыми на наклонные элементы в пределах обратной засыпки и ориентированными вдоль лицевого ограждения, причем наклонные элементы сгруппированы попарно с размещением наклонных элементов каждой пары по обеим сторонам от соответствующей стойки с шарнирным соединением между собой посредством пропущенной через стойку оси, стыки секций настила разме- щены между наклонными элементами каждой пары, или между обращенными друг к другу наклонными элементами смежных пар, или удаленными друг от друга наклонными элементами смежных пар с закреплением их брусьев на наклонных элементах и менее удаленных от их торцов, стойки снабжены расширяющимся книзу фундаментом с наклонными гранями и ребрами жесткости на участке между нижним ограничителем и верхним обрезом фундамента, а ограничители выполнены обрамляющими стойки по периметру и снабжены ребрами жесткости.

2. Стенка по п. 1, о т ли ч а ю щ а я с я тем, что горизонтальные длинномерные элементы, брусья, стойки, наклонные элементы выполнены упругоизгибаемыми, при этом стойки, наклонные элементы и ребра

жесткости выполнены одинарным или спаренным поперечным сечением..

Сущность изобретения: подпорная стенка включает лицевое ограждение и разгружающую плиту. Плита прикреплена к лицевому ограждению посредством шапниров и размещена в обратной засыпке. Лицевое ограждение выполнено из стоек. К стойкам со стороны обратной засыпки выше шарнира прикреплены горизонтальные длинномерные элементы. Рагружающая плита выполнена в виде секций решетчатого настила. Настил образован наклонными элементами и продольными брусьями. Продольные брусья оперты на наклонные элементы в пределах обратной засыпки и ориентированы вдоль лицевого ограждения. Наклонные элементы сгруппированы попарно. Каждая пара размещена по обеим сторонам от соответствующей стойки и шар- нирно соединена между собой посредством оси. Стыки секций настила размещены между наклонными элементами каждой пары. Стойки снабжены фундаментом. 1 з.п. ф., 5 ил,

ф игЗ

фиг4

фигБ