ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ АРМОГРУНТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ И УСИЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЖД ПУТИ (часть 27) от 4 октября 2012 г. N 1975р
Таблица В.3 — Предельные допуски послестроительных внутренних деформаций для армогрунтовых устоев моста и стен
|
N |
Конструкция |
Деформация, % |
|
1 |
Армогрунтовая стена |
1,0 |
|
2 |
Армогрунтовый устой моста |
0,5 |
В.2 Армогрунтовые конструкции земляного полотна
Армогрунт (армогрунтовые конструкции) строительный материал, состоящий из послойно уплотненного грунта, армированного металлическими или геосинтетическими (или другими) элементами (полосами, сетками, георешетками, геоячейками).
Армирующие элементы создают дополнительные связи между частицами грунта вследствие этого армогрунты могут воспринимать растягивающие напряжения. Армирующие прослойки, работая совместно с грунтом, вызывают также перераспределение напряжений между участками массива, обеспечивая передачу напряжений с перегруженных зон и вовлекая в работу недогруженные.
Армогрунтовые конструкции земляного полотна представляют собой конструкции из грунта, внутри которых находится армирующий материал, способный воспринимать растягивающие напряжения, которые не может воспринимать обычный грунт.
Проектирование и расчеты армогрунтовых конструкций и отдельных их элементов должны выполняться в соответствии с требованиями настоящей Инструкции, Рекомендаций [18, 26].
Армогрунтовые конструкции и его элементы рассчитываются по первой группе предельных состояний:
— устойчивости откоса против глубокого сдвига по круглоцилиндрической (или иной) поверхности с учетом возможности захвата слабых слоев основания;
— устойчивости конструкции на опрокидывание и плоский сдвиг по его подошве;
— несущей способности основания;
— по прочности армирующих элементов.
С уменьшением угла наклона (70° или менее) армогрунтовой конструкции меняются методы ее проектирования — используется метода расчета устойчивости по круглоцилиндрической поверхности смещения, адаптированного для армогрунтовых конструкций.
Расчет армогрунтовой конструкции против опрокидывания необходимо выполнять для наиболее неблагоприятного сочетания постоянных и временных нагрузок.
Необходимое количество армирующих прослоек определяется из условия требуемого коэффициента запаса при расчете устойчивости насыпи по круглоцилиндрической (или иной) поверхности.
Для этого по известным методикам с применением программ для расчета на ЭВМ определяют положение центра и радиус круглоцилиндрической поверхности скольжения*, имеющей наименьший коэффициент устойчивости (рисунок В.5):
См. Рисунок В.5 — Схема к расчету устойчивости насыпи по круглоцилиндрической поверхности смещения
— При наличии ломаной поверхности скольжения Ks определяется по соотношению удерживающих сил к сдвигающим.
Mуд
Ks = —- , (В.3)
Mсд
При этом момент удерживающих сил относительно центра 0 кривой скольжения Mуд определяется
i=n
Mуд = r [SUM (Gi cos «альфа» · tg «фи» + с «Дельта» l )] (В.4)
о i=1 i iр iр i
где r — радиус кривой скольжения, м;
o
Gi — вес i-го отсека с учетом нагрузки на его поверхности, кН/м;
«альфа» — угол наклона к горизонтали хорды, заменяющей криволинейное
i
основание i-го отсека, град;
«фи» — угол внутреннего трения грунта в пределах i-го отсека, град;
ip
с — удельное сцепление грунта в пределах i-го отсека, кПа;
ip
«Дельта» l — длина хорды основания i-го отсека, м;
i
n — число вертикальных отсеков, на которое разбит сползающий массив.
Мсд — момент сдвигающих сил относительно центра 0 кривой скольжения.
* i=n
Мсд = Q h + SUM Gi r (В.5)
q i=1 i
* Второй член в правой части формулы (Д.20) можно записать как
i=n
SUM Gi sin «альфа» r (В.6)
i=1 i о
где h — плечо силы Q относительно центра 0 кривой скольжения, м;
Q
ri — плечи сил от веса отсеков Gi относительно центра 0, м.
Требуемая устойчивость может быть достигнута армированием грунта (см. рисунок В.5. 10, б)
Коэффициент устойчивости Кs = Ктр определяется по формуле**
SUM (Gi cos «альфа» · tg «фи» + C «Дельта» l ) + K · R · m
i ip ip i сн Q Q
Ктр = —————————————————————- (В.7)
SUM Gi · sin «альфа»
i
** Определение Ктр при армировании в случае ломаной поверхности скольжения вычисляется по формуле
i=n H
r [SUM (Gi cos «альфа» · tg «фи» + C «Дельта» l )] + K · R · m (— + h )
o i=1 i ip ip i сн a a 2 Q
Ктр = —————————————————————————— (В.8)
i=n
SUM Gi · r + Q · h
i=1 i Q
где m — число армирующих прослоек, необходимое для обеспечения требуемого
a
коэффициента устойчивости;
Н — высота армируемого массива, м.
Число армирующих прослоек m при этом определится по формуле
a
i=n
(Ктр — Кф)r [Q · h + SUM Gi r ]
o Q i=1 i
m = ——————————— (В.9)
a H
Kсн · Ra (— + h )
2 Q
где Ra — расчетная прочность на разрыв армирующего материала;
Ксн — коэффициент снижения прочности армирующего материала во времени (Ксн = 0,5 — 0,3).
Толщину армируемых слоев грунта «Дельта» Н (при условии равенства толщин) определяют по формуле
H
«Дельта» H = —— (В.10)
m — 1
a
Она определяется также технологией уплотнения грунта и принимается равной 0,5 м.
Армирующие прослойки заводятся за опасную поверхность скольжения на длину
заделки l (см. рисунок В.5, б), обеспечивающую их равнопрочность на разрыв и
3
выдергивание из грунта, определяемую по формуле
Ra
l = ——————— (В.11)
3 «гамма» «Дельта»Нi Kв
где «гамма» — удельный вес грунта, кН/куб.м;
«Дельта» Нi — толщина армируемого слоя;
Кв — коэффициент сопротивления выдергивания армирующего материала из грунта.
В предварительных расчетах при отсутствии опытных данных для сетчатых
материалов величина Кв может быть принята равной 1,8 tg «фи» («фи» —
н н
нормативный угол внутреннего трения грунта).
Если длина заделки l армирующих прослоек за опасную поверхность
3i
сползания, определенная по формуле, получается меньше 1 м, то l принимается
3i
равной 1 м (постоянной для всех армирующих прослоек).
Помимо приведенного выше расчета проверяется прочность армирующих прослоек на разрыв по формуле:
Na max + «Дельта» Na <= Ксн Ra, (В.12)
где Na max — наибольшее расчетное значение растягивающего усилия в армирующей прослойке;
«Дельта» Na — расчетное значение дополнительного усилия натяжения армирующей прослойки.