1.ДИПЛОМ Алексеев М.О. 455гр (1207710), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 2.4 Схема внутренних сил действующих на отсек: Е - сила, заменяющая действие на i-й отсек вышележащего массива, Н/м; Е_i - сила, заменяющая действие на i-й отсек нижележащей части массива, Н/м; R_i - нормальная реакция основания, Н/м; R_i - тангенциальные реакции основания, Н/м; c_i, l_i - сила сцепления (c_i - удельное сцепление грунта, Па; l_i - длина основания отсека в плоскости чертежа); f_i - коэффициент внутреннего трения грунта; φ_i – угол внутреннего трения грунта, °.

После того, как внешние и внутренние силы системы будут спроецированы на поверхность возможного смещения, коэффициент устойчивости приобретет вид [25]:

, (2.5)

Уравнение (2.5) получено Г. М. Шахунянцем для расчета модели с предопределенной поверхностью смещения.

Кроме коэффициента устойчивости важным параметром, который необходимо определить, является оползневое давление. Его величину можно вычислить по формуле (2.6).

(2.6)

2.2 Расчеты устойчивости по предопределенной поверхности возможного смещения методом Г.М. Шахунянца

Для определения расчетных характеристик грунта земляного полотна (угла внутреннего трения φ и удельного сцепления С) выполнен расчет устойчивости по методу Г.М. Шахунянца по предопределенной поверхности сдвига для поперечного профиля ПК 2+40. Выбор предопределенной поверхности сдвига основывается на материалах инженерно-геологических изысканий. При расчете параметры C и φ подобраны так, чтобы значение коэффициента устойчивости оказалось равным единице.

Результаты расчета приведены в таблице 2.1. Исходные данные приведены в табл. 2.2. Поперечный профиль приведен на рис. 2.5.

Таблица 2.1

Расчет по предопределенной поверхности смещения на КМ8704 ПК 2+40

№ отсека	sinβi	cosβi	ωн, м2	Qнi,кН	Qi, кН	Ni, кН	Fн, кН	li, м	Сн, кН	Tсдв, кН	Kуст
1	0,798	0,60266	5,19	91,66	91,66	55,24	15,53	1,17	6,79	73,14	1,00
2	0,215	0,97661	1,28	22,6	22,6	22,07	6,2	0,74	4,29	4,86
3	0,215	0,97661	2,02	35,67	35,67	34,84	9,79	1,67	9,69	7,67
4	0,215	0,97661	1,16	20,49	20,49	20,01	5,62	1,13	6,55	4,41
5	0,215	0,97661	0,76	13,42	13,42	13,11	3,69	0,92	5,34	2,89
6	0,215	0,97661	1,16	20,49	20,49	20,01	5,62	2,97	17,23	4,41
							46,45		49,89	97,38

Таблица 2.2

Исходные данные

γн, кН/м3.	γ0, кН/м3.	φн, °	φ0, °	cн, кПа.	c0, кПа.
17,66	19,62	15,7	16	5,8	21,58

Таким образом, в результате расчета уточнены прочностные параметры грунта насыпи: С = 5.8 кПа, φ = 15.7^°.

2.3 Расчеты устойчивости по круглоцилиндрической поверхности возможного смещения

Для проверки был выполнен расчет по круглоцилиндрической поверхности смещения. Ее положение выбрано так, чтобы она максимально близко прилегала к предопределенной поверхности смещения.

При решении задачи предполагается, что массив грунта представляет собой целое недеформируемое тело. Смещение грунта рассматривается как вращение вокруг оси "О" круглого цилиндра. Условие равновесия массива грунта относительно точки "О" выглядит следующим образом

, (2.7)

Отношение суммы удерживающих моментов сил к сумме сдвигающих сил называется коэффициентом устойчивости откоса.

, (2.8)

При К_уст = 1 откос насыпи находится в состоянии предельного равновесия (при малейшем приложении силы произойдет сдвиг откоса). Поэтому необходимо при проектировании земляного полотна чтобы К_уст = 1.2.

Подставив в выражение (2.2) [16] значения моментов сил получим

, (2.9)

где и - соответственно силы трения и сцепления, действующие на поверхности смещения грунта; R - радиус кривой поверхности смещения грунта.

Сократив выражение (2.9) на R получим:

, (2.10)

У всех отсеков, расположенных слева от вертикального радиуса (рис.П.2 Приложения) [16] тангенциальная составляющая веса отсека будет сдвигающей силой Тсдвi, а справа от вертикального радиуса - удерживающей силой Тудi.

Результаты расчета приведены в табл. 2.3. Исходные данные приведены в табл. 2.4. Поперечный профиль приведен на рис. 2.5.

Рис. 2.5 Поперечный профиль КМ8704 ПК 2+40

Таблица 2.3

Расчет по круглоцилиндрической поверхности смещения на КМ8704 ПК 2+40

Таблица 2.4

Исходные данные

В результате расчета коэффициент по круглоцилиндрической поверхности получился 1,06. Разница не превышает 6%, поэтому для дальнейших расчетов приняты такие же прочностные параметры: С = 5.8 кПа, φ = 15.7 º.

2.4 Расчеты устойчивости земляного полотна методом конечных элементов

2.4.1 Методика расчета земляного полотна методом конечных элементов

Метод конечных элементов (МКЭ) – это численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, возникающих при решении задач прикладной физики. Метод широко используется для решения задач механики деформируемого твердого тела. Суть метода заключается в разбиении области, в которой ищется решение дифференциальных уравнений, на конечное количество элементов.

Элементы имеют общие точки, называемые узлами. Процесс деления модели на малые части называется созданием сетки.

Поведение каждого элемента по всем возможным сценариям опоры и нагрузки хорошо известно. Метод конечных элементов использует элементы различных форм.

Характеристики

Список файлов ВКР