Подпорная стена парусного типа Советский патент 1993 года по МПК E02D29/02 

(Л

с

Сущность изобретения: подпорная стенка парусного типа, включает вертикальные опоры, которые объединены поверху распределительной балкой, горизонтальную плиту и парусную оболочку. Парусная оболочка выполнена из полотнищ стеклопластика и прикреплена верхним и нижним концами к распределительной балке и горизонтальной плите. Оболочка пригружена грунтом обратной засыпки. Концевые участки оболочки выполнены спрямленными и расположены относительно друг друга под острым углом, открытым к опоре. Распределительная балка выполнена по высоте составной из двух секций. Вертикальные опоры закреплены нижними концами в горизонтальной плите. Горизонтальная плита заанкерена в плотные грунты основания, или оперта на сваи. Верхний конец полотнища закреплен между секциями распределительной балки. Нижний конец прикреплен к верхней грани горизонтальной плиты. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерным сооружениям по закреплению неустойчивых скально- осыпных и земляных склонов и косогоров с тенденцией их оползневых подвижек, а также закреплению расползающихся откосов земполотна автомобильных и железных дорог в обычных и стесненных условиях их строительства с условиями залегания в основании слабых грунтов, грунтов средней плотности и плотных грунтов, а конкретно к подпорной стенке парусного типа.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и устойчивость сооружения. Указанная цель достигается тем, что оболочка выполнена со спрямленными концевыми участками, расположенными под острым углом друг к другу с сопряжением их между собой по заданной кривой и наклоном верхних и нижних частей оболочки, обусловленным фактической эпюрой горизонтальных сил активного давления грунта, а ее полотнища объединены между собой посредством соединительных элементов, распределительная же балка выполнена по высоте составной из двух секций, а вертикальные опоры закреплены нижними концами в горизонтальной плите и выполнены с увеличивающимся книзу поперечным сечением и при выполнении последних четырехугольным в сечении одна из его диагоналей ориентирована в плоскости действия сил активного давления грунта, а горизонтальная плита заанкерена в плотные грунты основания, оперта на сваи, заглубленные в слабые грунты основания, при этом верхняя грань плиты расположена с уклоном к обратной засыпке, ее передняя и нижняя грани - с уклоном в противоположную сторону, верхний конец полотнища закреплен между сек00

со о о ю ю

со

циями распределительной балки, а нижний конец прикреплен к горизонтальной плите посредством анкерных выпусков плиты и выполнен с вырезами или надрезами под стойки, причем, кромки надрезом закреплены не соединительных анкерах плиты, помимо указанного, выпуклость дуговой кривой оболочки направлена от опор и размещена в зоне выше обреза фундамента, в свою очередь, соединительные элементы выполнены или из арматурных скрепок, или из капроновой вязки, или из спаренных листов оцинкованной стали, или из полимерного армированного материала на болтовых соединениях.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения в сравнении с прототипом показывает, что предлагаемая конструкция подпорной стенки парусного типа отличается от прототипа тем, что она выполнена оптимальным сечением без ее распла- станности за счет крепления полотнищ.к фундаментной плите, что снижает объемы земляных разработок и удешевляет стоимость работ при этом, кроме того предложенная компановка стены позволяет выполнять работы по ее строительству в стесненных условиях, что расширяет ее область применения, помимо этого позволяет избежать подрезки в особенности, неустой чивых склонов для укладки плит по прототипу, провоцирующих новые оползневые подвижки, что говорит о надежности и безопасности при производстве строительных работ.

Конструкция выполненная по данному техническому решению обеспечивает ее использование не только в гидротехническом строительстве, но и для закрепления неустойчивых склонов и косогоров, закрепления грунтовых откосов подверженных оползневым подвижкам и закрепления откосов земполотна автомобильных и железных дорог, обеспечивая техническому решению расширение функциональных возможностей конструкции.

Закрепление верхних частей полотнища между спаренными распределительными балками упрощает процесс монтажных работ как и закрепление нижних частей полотнищ к анкерным выпускам фундаментных П/1ИТ.

Помимо указанного, наклонная грань фундамента, по ее обрезу, в сторону откоса компенсирует часть активного давления, за счет возникающих составляющих реактивных сил весовой пригрузки грунта засыпки, увеличивая удерживающий момент стенки, наклонная же поверхность фундамента, а именно: наклонная поверхность в сторону

откоса, передней грани фундамента увеличивает пассивный отпор грунта по передней грани стены, а наклонная поверхность по подошве фундамента снижает активное

давление сил от эпюры распора, а также от весовой пригрузки фундамента.

Выполнение же опор увеличивающим сечением в направлении сверху вниз повышает жесткость опор, а ориентация одних

0 парных противоположных ребер опор в направлении действия сил активного давления грунта, иными словами, ориентация двух противоположных граней в стороны воздействия нагрузок активного давления

5 грунта снижает их воздействие за счет наклона смежных граней от указанных ребер и увеличения погонной нагрузки на большую площадь опоры и вовлекает пассивный отпор по противоположным смежным гра0 ням опоры. Помимо указанного, ленточная фундаментная пдита, пригружаемая грунтом засыпки увеличивает удерживающий момент в зоне опор за счет снижения силового влияния на каждую из опор со стороны

5 активного грунта засыпки пазух стены по длине сооружения. Выполнение же фундаментной плиты заанкеренной в скальный грунт основания позволяют использовать эту конструкцию с плотными основаниями,

0 сваи же вмонтированные в грунт и заделанные в фундаментную плиту обеспечивают использование этого решения на слабых основаниях.

Расположение полотнищ с принятой

5 конфигурацией в сечении по типу сопряжения прямых плоскостей направленных под острым углом с дугой плоскостной окружности, расположенной в зоне выше обреза фундамента, и выпуклостью в сторону от

0 опор наиболее полно отвечает экспериментальным данным воздействия горизонтальной составляющей активного давления грунта, что говорит об оптимальности данной конфигурации.

5 Использование по прототипу сопряжения полотнищ путем склеивания секций паруса в нахлестку полиэфирной смолой ограничивает возможности строителей, что ведет при отсутствии смолы к простоям в

0 работе, снижению производительности, использование же соединения полотнищ на арматурных скрепках или капроновой вязкой или спаренных листов оцинкованной стали или из полимерного армированного

5 материала на болтовых соединениях обеспечивает строителям применение того или иного вида соединения швов в зависимости от наличия материалов без снижения производительности труда и перебоев снабжения.

Размещение опор в фундаменте на заданном расстоянии относительно его лицевой грани, по сечению стены, обеспечивает не только устойчивость конструкции, но и равномерность распределения давления по подошве фундамента.

И наконец, выполнение вырезов в полотнищах упрощает процесс сопряжения последних с опорами в их нижней части.

На фиг.1 дан план стенки; на фиг.2 - фасад; на фиг.З - разрез по А-А фиг.1.

Подпорная стенка парусного типа содержит: полотнища рболочки-из стеклопластика 1. выполненные со спрямленными концевыми участками 2, расположенные под острым углом друг к другу с сопряжением их между собой по заданной кривой в сечении, при этом верхние спрямленные концевые участки 2 полотнищ 1 закреплены к распределительным спаренным балкам 3, смонтированных и закрепленных, в свою очередь, на вертикальных опорах 4 по длине сооружения а нижние спрямленные концевые части 5 полотнищ 1 смонтированы на наклонной, в сторону откоса, плоскости б обреза фундаментной плиты 7, в которую вмонтированы по длине на заданном расстоянии вертикальные опоры 4 и на заданном расстоянии по ширине в сечении фундаментной плиты 7, причем при слабых основаниях плита 7 выполнена на сваях 8 (пунктирные линии) а на плотных скальных основаниях с анкеровкой 9 фундаментной плиты 7 и на средней плотности основаниях на фундаментах 8 без анкеровки, в свою очередь, опоры 4 выполнены круглыми квадратными или ромбовидными, причем квадратные или ромбовидные опоры 4, в сечении, смонтированные таким образом, что одна из пар противоположных ребер 10 направлена в плоскости действия горизонтальных сил активного давления грунта, при этом опоры 4; при необходимости выполнены увеличивающим сечением, в направлении сверху вниз. Кроме того фундаментная плита 7 выполнена с наклонными гранями, кроме указанной верхней грани 6, как по лицевой грани 11с наклоном в сторону откоса, так и подошвенной грани 12 от откоса, помимо указанного, вертикальные швы 13 полотнищ 1 по высоте из скреплены на соединительных элементах 14 (арматурных скрепках, капроновой вязке, или спаренных листов оцинкованной стали или полимерного армированного материала на бытовых со- единениях), кроме этого нижние концевые части 5 полотнищ 1 закреплены анкерными выпусками 15, заделанными по длине в фундаментную плиту 7 и также, при необходимости, нанизаны прямыми частями 5 на

опоры 4 с устройством вырезов или надрезов при обводке опор 4 с последующим закреплением мест надреза также на соединительных элементах 14, кроме того выпуклость дуговой средней части 16 полотнищ 1 направлена от опор 4 и размещена выше обреза 6 фундаментной плиты 7.

Вводная позиция; грани 17 опор 4 со стороны активного давления грунта, грани 18 опор 4 со стороны лицевой поверхности полотнищ 1; пригрузочный вес 19 от грунта засыпки.

Подпорная стенка парусного типа работает следующим образом.

При активизации давления грунта, возникают силы стремящиеся сместить и опрокинуть стенку со смещением пригрузочного веса грунта засыпки 19 базирующего на сплошной фундаментной плите 7, в свою очередь пригрузочный вес грунта 19, оказывая воздействие на полотнище 1 стремится вывести из защемления как верхние части 2 полотнищ 1, заделанных внутри спаренных распределительных балок 3 так и нижние спрямленные концевые части 5 полотнищ 1, смонтированных на наклонной, в сторону откоса, верхней грани (плоскости) 6 обреза фундаментной плиты 7, при этом одновременно нагрузка от распределительных балок 3, учитывая их закрепление к вертикальным опорам 4 стремится изогнуть эти опоры, т.е. подвергнуть деформациям выше обреза 6 фундаментной плиты 7, так как нижний конец опоры 4; заделан в его тело 7. Однако, как полотнища 1, распределительные балки 3 опоры 4, фундаментная плита 7. так и конструкция в целом в заданной ее компановке находится в устойчивом состоянии как при расчете на опрокидывание, так и расчете на сдвиг, как на слабых грунтовых основаниях средней плотности и плотных основаниях. Устойчивому состоянию, как отдельных указанных конструктивных элементов так и в целом в сборе конструкции стены, способствуют ряд факторов, а именно: полотнища 1 выполненные со спрямленными концевыми участками 2,5 под острым углом друг к другу и сопряжением в средней части между нами по кривой 16, выполненной в зоне уреза фундаментной плиты 7 с направлением концевых спрямленных участков 2, 5 по фактической эпюре активного давления грунта обеспечивает высотное увеличение пригрузки грунтом и засыпки 19 фундаментной плиты 7 соответствующее высотному увеличению горизонтальных сил активного давления грунта, а также добиться равномерного воздействия на полотнища нёдопуская перенапряжения в

них, обеспечивая эксплуатационную надежность полотнищ 1. Защемление же верхних спрямленных частей 2 полотнищ 1 в распределительной спаренной балке 3 позволяет обеспечить равномерное натяжение полот- нищ 1 и упрощает процесс сборки конструкции. Надежному защемлению полотнищ 1 защемлению их нижних концевых частей 5 способствует как весовая пригрузка грунта засыпки 19, базирующаяся на фундамент- ной плите 7 так и защемление полотнищ их анкерными выпусками 15, заделанными в теле фундаментной плиты 7 на заданном расстоянии друг от друга, а также при необходимости, нанизыванием нижних спрям- ленных мастей 5 на опоры 4 их вырезами или обводкой спрямленных частей 5 в зоне опор с устройством вырезов под опоры 4 и надрезом по плоскости нижней части 5 полотнища 1 для заведения и пропуска полотнищ 1 с последующим закреплением мест надреза на соединительных элементах 14.

При этом воздействующие силы на опоры 4 передающиеся от закрепленных балок

3компенсированы не только их заданной жесткостью, но и расположением этих опор

4своими противоположными ребрами 10 в плоскости действия сил, которые не только снижают активное давление грунта, за счет смежных граней 17 расположенных под уг- лом и со стороны действия сил активного давления грунта, но и вовлекают силы пассивного отпора своими противоположными смежными гранями 18, расположенными со стороны лицевой поверхности полотнищ 1, помимо этого выполнение опор 4 с ушире- нием, в направлении сверху вниз, в своем сечении также способствует увеличению их жесткости и недопущения скалывающих напряжений в зоне сопряжения с фундамент- ной плитой 7, одновременно, расположение опор 4 противоположными ребрами 10 в плоскости действия сил активного давления грунта по граням 17 возникают силы направленные в сторону створа опор 4, в осо- бенности при квадратных опорах 4 в сечении, вызывая частичную компенсацию оползневых сил расположенных между опорами 4 по длине сооружения, что увеличивает устойчивость сооружения, помимо указанного весовая пригрузка грунта 19, расположенная по длине стены и базирующаяся на фундаментной плите 7 снижает силовое влияние на каждую из опор 4, по длине стены, со стороны активного давле- ния грунта, повышая тем самым и устойчивость конструкции стены за счет перераспределения этого давления и увеличения удерживающего момента. Важную роль в устойчивости стены играет сечение

фундаментной плиты 7, в которой наклонная верхняя грань 6 в зоне обреза фундаментной плиты 7 не только снижает горизонтальные силы активного давления но и вызывает реактивные силы от весовой пригрузки 19у компенсируя часть активного давления грунта, наклон же лицевых граней 11 фундаментной плиты 7 повышает пассивный отпор по высоте фундамента 7, а наклон подошвенной грани 12 снижает как силы горизонтального на них воздействия так и силы по подошве 12 фундаментной плиты 7, Выполнение же опор 4 на заданном расстоянии по ширине стены в сечении способствует равномерной нагрузке на подошву 12 фундаментной плиты 7. При слабых грунтах в основании под подошвой 12 фундаментной плиты 7 выполнен фундамент 7 на сваях 8, а при плотных, скальных с анкеровкой 9 фундаментной плиты 7 в скальный грунт основания, при средней плотности на фундаментной плите 7 без анкеровки 9, что способствует выбору того или иного типа закрепления стены с грунтом основания в зависимости от грунтовых условий. Выполнение стенок с заданной их компановкой обеспечит их монтаж как в обычных так и стесненных условиях строительства, что делает конструкцию универсальной. Швы 13 стыкуемых полотнищ 1 по высоте стены, выполненные на соединительных элементах 14 (арматурные скрепки, капроновая вязка или спаренные пластины из оцинкованной стали или полимерно армированных материалов на болтовых соединениях} обеспечивают строительным подразделениям выбор соединений в зависимости от наличия материала.

Использование предлагаемого технического решения позволит:

производить работы в стесненных условиях строительства за счет ликвидации рас- пластанности конструкции в своем сечении;

производить работы при любых основаниях склонов, косогоров, основаниях земпо- лотна автомобильных и железных дорог за счет анкеровки фундаментной плиты в скальный грунт при скальных основаниях и без анкеровки - при прочих плотных грунтах, а также на слабых основаниях за счет забивки свай и заделки их в фундаментную плиту;

обеспечить равномерное распределение нагрузки на полотнища за счет заданной конфигурации оболочки в сечении стены максимально приближенной к фактической эпюре активного давления грунта, не допуская тем самым и перенапряжения в полотнищах повысив их эксплуатационную надежность;

упростить процесс монтажных работ и обеспечить надежное защемление верхних и нижних спрямленных частей полотнищ за счет составных распределительных балок, и закрепление нижних частей на анкерных выпусках фундаментной плиты, с учетом пригрузки от веса грунта;

выполнение анкерной плиты в виде ленточной фундаментной плиты и смонтированной в створе опор позволяет вовлечь эту плиту в работу по обеспечению устойчивости стены как за счет заданного очертания фундаментной плиты так и перераспределения активного давления грунта со снижением силового влияния на каждую из опор;

выполнение заданного очертания фундаментной плиты обеспечивает;

а)за счет наклона передней грани фундаментной плиты в сторону склона увеличивается пассивный отпор грунта;

б)за счет наклона грани по обрезу фундаментной плиты в сторону откоса компенсируется часть активного давления грунта за счет вовлечения составляющих сил от разложения сил весовой пригрузки;

наклонная подошвенная грань фундаментной плиты в стороны от склона снижает горизонтальную составляющую активного давления грунта, а также давление по подошве фундамента;

размещение опор на заданном расстоянии по ширине фундаментной плиты обеспечивает получение равномерной нагрузки по подошве фундамента плиты;

ориентация одной пары противоположных ребер квадратных или ромбовидных опор, в направлении активного давления грунта, снижает это давление приходящееся на опоры за счет давления оказываемого на наклонные грани опор с частично взаимокомпенсацией этого давления по составляющим силам активного давления грунта, а по противоположным граням опор - приводит к вовлечению пассивного горизонтального отпора снижая гибкость самих опор;

опоры выполненные расширяющимися в направлении сверху вниз увеличивают их жесткость;

стыковка полотнищ по высоте стены на соединительных элементах (капроновая вязка, арматурные скрепки, или спаренные пластины из оцинкованной стали или полимерных материалах на болтовых соединениях) обеспечивает в зависимости от наличия материалов выполнять соединение секций оболочки;

устройство вырезов в нижней части полотнищ для нанизывания последней на опоры, с возможным огибанием опор при швах у опор дополнительно обеспечивает надеж- 5 кость защемления нижних частей полотнищ.

Формула изобретения

0 включающая вертикальные опоры четырех- угольного или круглого поперечного сечения, объединенные поверху распределительной балкой, горизонтальную плиту, парусную оболочку из объединенных между собой полот5 нищ стеклопластика, прикрепленную верхним и нижним концами соответственно к распределительной балке и горизонтальной плите, пригруженную грунтом обратной засыпки, отличающаяся тем, что, с

0 целью повышения эксплуатационной надежности и устойчивости сооружения, оболочка выполнена со спрямленными концевыми участками, расположенными относительно друг друга под острым углом,

5 открытым к опоре, а ее полотнища объединены между собой посредством соединительных элементов, распределительная балка выполнена по высоте составной из двух секций, вертикальные опоры закрепле0 ны нижними концами в горизонтальной плите, выполнены с увеличивающимся книзу поперечным сечением и при выполнении последнего четырехугольным одна из его диагоналей ориентирована в плоскости дей5 ствия сил активного давления грунта, а горизонтальная плита заанкерена в плотные грунты основания или оперта на сваи, или вмонтирована в сваи, заглубленные в слабые грунты основания, при этом верхняя

0 грань плиты расположена с уклоном к обратной засыпке, ее передняя и нижняя грани - с уклоном в противоположную сторону, верхний конец полотнища закреплен между секциями распределительной балки, а ниж5 ний конец прикреплен к верхней грани горизонтальной плиты посредством анкерных выпусков плиты и выполнен с вырезами или надрезами под стойки, причем кромки надрезов закреплены на соединительных эле0 ментах.

5 оцинкованной стали, или из полимерного армированного материала на болтовых соединениях.

-. . ..Л-- -- - л - . - - о-

-.-:-: .V. -... ; ...; - . /

. .. -ч.--. -. .. ( - /..-, . Д.-« .- :v. -- : V

v s.

s cbur.l

j

: . ...- % :

/А

3

.

s

Ч

и

фииг.2

РП

и

чг