Как определить боковое давление земли в коффердаме с двойными стенками?


11

Конструкция подпорной стенки, обычно включает в себя определение бокового давления грунта с использованием либо теории Ренкина или теории Кулона. Обе теории включают мобилизацию сопротивления сдвигу треугольного клина почвы, простирающегося на значительное расстояние от основания стены.

В случае коффердама с двойными стенками, такого как тот, что на рисунке ниже, короткое расстояние между двумя стенами не позволит такому разрушающему клину простираться до самого дна. В каком случае, как можно определить давление грунта из материала, заполненного песком, между двумя стенами?

коффердам с двойными стенками


Коффердам - ​​намного более сложная структура, чем подпорная стена. Жесткость стальных внутренних и наружных стен и свойства станины, в которую они загнаны, играют важную роль. Материал наполнителя между стенками обеспечивает определенную механическую связь между ними в зависимости от свойств сдвига и текучести. Все это в совокупности становится довольно сложной краевой задачей. Но, в конечном счете, «удерживаемый» материал - это вода!
Дэйв Твид

Ответы:


6

Из того, что я прочитал, вы смотрите на давление, которое оказывает на них песок между шпунтовым шпунтом. В этом случае я вижу две возможности: (1) логарифмический анализ или (2) упругий анализ Буссинеска .

Лог-спиральный анализ

Анализ бревенчатой ​​спирали предполагает, что давление почвы мобилизуется почвенной массой, которая имеет форму кривой бревенчатой ​​спирали. Это обычно используется для раскопанных траншей, и кривая массы должна пересекать поверхность в перпендикуляре. Анализ не является детерминированным, поэтому рекомендуется использовать метод проб и ошибок (масштабированный), но мы разработали компьютерный алгоритм, который выполняет этот процесс проб и ошибок в вычислительном отношении.

В этом случае, однако, в своем анализе проб и ошибок вы можете считать, что кривая должна происходить в геометрических пределах расстояния между сложенными стенами. Так что это может представлять собой реалистичное условие.

Предполагается, что бревенчатая спираль применима ко всем проблемам пассивного удержания почвы. Я думаю, что это предположение будет применимо к вашей ситуации, но это то, что должно быть проверено.

Теория упругости Буссинеска

Теория Буссинеска может использоваться для рассмотрения проблем бокового (и вертикального) давления, где деформация не происходит. В вашем случае деформация, скорее всего, произойдет, но при условии, что она не может привести к более высоким напряжениям / давлениям, чем ожидалось (в теории нет расслабления), поэтому это будет консервативный результат.

Также существует предположение об упругом полупространстве в теории Буссинеска. Как ваша система ограничена гидростатическим давлением, то можно считать себя в качестве упругого полупространства. Но потребуется больше информации.

Другие соображения

Очень хорошим, всеобъемлющим, но устаревшим источником информации является Руководство по проектированию стальных шпунтовых свай (1984) . Сотовые коффердамы и анализ давления включены, однако, и копию можно посмотреть на scribd.com здесь .


На предоставленной фотографии нет никаких сомнений в том, что по области между сваями будет проходить строительство. Я использовал Boussinesq (с изменениями) специально для этой цели в предыдущих проектах, чтобы структура могла выдержать эти нагрузки. Это еще один очень важный вопрос, который необходимо изучить - он потребует анализа конкретного оборудования, схем пути и нагрузок - в основном данных производителей оборудования. Ваш анализ также должен быть тесно скоординирован с программой строительства, чтобы включать номера и возможные конфигурации оборудования, которое будет использоваться. Задача не из легких.


Схема предлагаемого анализа

На рисунке ниже показан предложенный подход. Конечно, не известны все условия, например, расположение дна моря / реки, гидростатические условия между удерживающими элементами из шпунтовых свай и т. Д.

сочетание буссиннеска и бревенчатой ​​спирали

Строительные нагрузки в верхней части секции могут быть смоделированы с использованием шаблонов / следов гусениц и соответствующих нагрузок. Теория Буссинеска используется для вычисления боковых напряжений в удерживающей структуре, как показано желтой и зеленой оболочками напряжений, и они могут быть наложены, чтобы приспособиться к любой конфигурации нагрузки поверхности, которая желательна.

Однако анализ бревенчатой ​​спирали представляет собой итерационный процесс, в котором начало кривой в точке O должно быть возмущено так, чтобы кривая всегда пересекала точку A под прямым углом, а также пересекала точку C в основании выемки. Это приводит к серии почвенных конвертов в пределах ABC , которые достигают максимальное значение , как показано на кривой и точки выше точки А .

Обратите внимание, что это учитывает изогнутую поверхность отказа. Предположение о пассивных условиях трудно оценить, но вблизи углов коффердама эффект коробки должен обеспечивать достаточную жесткость. В отношении центра сторон коробки это предположение требует дальнейшего изучения.

Традиционный способ проведения анализа спирального бревна - графический. То есть , чтобы построить шаблон журнала спиральной шкале в соответствии со шкалой чертежа и переместить его вокруг рисунка при ограничениях точек A и C . Площадь ABC рассчитывается для каждого испытания, пока не будет достигнут четкий максимум. Однако мы разработали алгоритм, который будет выполнять это в вычислительном отношении, поэтому графический анализ не требуется.

В зависимости от вашей геометрии, вы не можете столкнуться максимум, вместо этого вы можете быть ограничены точкой D . В этом случае конверт, определенный DBC, будет представлять интерес.

Одним из наиболее сложных аспектов такого анализа будет определение базового условия наихудшего случая . Потребуется тщательное рассмотрение, чтобы определить, какие события могут совпадать, с точки зрения конфигурации оборудования, колебаний уровня воды и других проблем, таких как потенциальные риски обезвоживания. Можно посоветовать подход, основанный на оценке риска, который оправдывает больше, чем традиционный фактор методов безопасности.


Вместо обзора было бы полезно, если бы вы могли предоставить простой пример того, как можно рассчитать давление на грунт на основе одного из предложенных вами методов. Можете ли вы также указать мне соответствующие страницы для расчета давления земли в коффердаме с двойными стенками в Руководстве по проектированию стальных шпунтовых свай? Благодарю.
Вопрос переполнен

@QuestionOverflow Руководство US Steel полезно для определения принципов, лежащих в основе наиболее распространенных методов расчета бокового давления применительно к шпунтовым сваям. Я включил это в случае, если была особая озабоченность по поводу структуры почвы (деформации). Используя предложенные упругие методы, не учитывайте взаимодействие структуры почвы, и поэтому, поскольку релаксации нет, прогнозируемые давления будут выше - это по своей природе консервативно.
AsymLabs

@QuestionOverflow Мне неизвестен конкретный код или процедура, которая решает именно эту проблему. Лог Спираль может быть применена, потому что огибающую разрушения можно считать реалистичной, поскольку плоскость разрушения песка между двумя стенами будет ограничена геометрией. Boussinesq полезен для любого упругого материала, и уравнения / входные данные могут быть изменены для конкретных задач, чтобы учесть вопросы, связанные с основными допущениями. Другим методом может быть моделирование системы с использованием FEM, но прогнозируемый результат может быть не лучше предложенных методов,
AsymLabs
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.