Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Геология, основания и фундаменты»

Фундамент промежуточной опоры

однопутного железнодорожного моста

Курсовая работа

по дисциплине «Основания и фундаменты»

Пояснительная записка

Руководитель Разработал

студент группы С-412

К.В. Королев В.Н. Шабанов

2006 г.

Содержание

1 Исходные данные для проектирования и их анализ...................................

1.1 Исходные данные для проектирования.....................................................

1.2 Анализ инженерно-геологических условий..............................................

1.3 Сочетания нагрузок.....................................................................................

2 Проектирование массивных фундаментов мелкого заложения.................

2.1 Назначение основных размеров фундамента и его конструирование....

2.1.1 Выбор глубины заложения фундамента.................................................

2.1.2 Предварительное определение основных размеров фундамента........

2.1.3 Конструирование фундамента мелкого заложения.............................

2.1.4 Приведение нагрузок к подошве фундамента......................................

2.1.5 Проверка положения равнодействующей внешних нагрузок............

2.2 Расчеты оснований и фундаментов по первой группе предельных состояний………………………………………………………………………………..

2.2.1 Проверка несущей способности основания под подошвой фундамента………..…………………………………………………………………………..…

2.2.2 Проверки устойчивости положения фундамента.................................

2.3 Расчеты оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний..........................................................................................................................

2.3.1 Определение осадки основания фундамента.......................................

2.3.2 Проверка горизонтального смещения верха опор...............................

3 Проектирование свайных фундаментов......................................................

3.1 Назначение основных параметров фундамента......................................

3.1.1 Выбор основных отметок и размеров фундамента...............................

3.1.2 Определение несущей способности сваи..............................................

3.1.3 Предварительное определение необходимого числа свай и конструирование фундамента....................................................................................................

3.1.4 Приведение нагрузок к подошве ростверка.........................................

3.2 Расчет усилий в сваях.................................................................................

3.2.1 Общие сведения о расчетной схеме.......................................................

3.2.2 Порядок определения усилий в сваях....................................................

3.3 Расчеты свайного фундамента по первой группе предельных состояний.................................................................................................................................

3.3.1 Проверки несущей способности свай на вдавливание в грунт и выдергивание из грунта...................................................................................................

3.3.2 Проверка прочности ствола сваи..........................................................

3.3.3 Проверка устойчивости грунта, окружающего сваю..........................

3.3.4 Проверка прочности опорного и подстилающего слоев основания...

3.4 Расчеты свайного фундамента по второй группе предельных состояний…………………………………………………………………………………….

3.4.1 Проверка по отклонению верха опоры..................................................

3.4.2 Расчет осадки основания свайного фундамента...................................

Список литературы…………………………………………….……………….

1 Исходные данные для проектирования и их анализ

1.1 Исходные данные для проектирования

Схема опоры с обозначением действующих на нее нагрузок, совмещенная с геологической колонкой основания приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Опора моста, тип IV

Нормативные нагрузки, действующие на опору моста, приведены в

таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Нормативные нагрузки на опору моста и геометрические параметры (тип IV, вариант 1)

Наименование	Обозначение	Значение
Расчетный пролет, м	l0
Вес опоры до обреза фундамента, кН	PA
Нагрузка от веса пролетных строений, кН	PF
Нагрузка от подвижного состава в двух пролетах, кН	Pv
Нагрузка от торможения или силы тяги, кН	Pvh
Продольная ветровая нагрузка на опору, кН	Pw2
Расстояние от обреза фундамента до линии действия сил Pvh, Pw1, м	l1	16,75
Расстояние от обреза фундамента до линии действия силы Pw2, м	l2	7,95

Физико-механические характеристики грунтов, а также данные о гранулометрическом составе для песчаных грунтов приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Физико-механические и классификационные показатели грунтов

Номер грунта	Удельный вес частиц γs, кН/м^3	Удельный вес грунта γ, кН/м^3	Естественная влажность w	Влажность на границе текучести wL	Влажность на границе пластичности wh	Модуль деформации Е, МПа	Угол внутреннего трения φ, град.	Удельное сцепление с, кПа	Содержание частиц воздушно-сухого грунта, %, размером
>2 мм	>0,5 мм	>0,25 мм	>0,1 мм
	27,0	20,0	0,259	0,291	0,25				-	-	-	-
	27,3	21,5	0,185	0,317	0,097				-	-	-	-
	26,5	21,1	0,186	-	-

1.2 Анализ инженерно-геологических условий

Для всех грунтов, слагающих основание, рассчитываются следующие дополнительные характеристики:

– коэффициент пористости грунта:

, (1.1)

где ρ – плотность грунта, т/м³,

,

ρ_s – плотность частиц грунта, т/м³,

ρ_w – плотность воды,

т/м³;

– степень влажности:

. (1.2)

Для глинистых грунтов необходимо вычисляются следующие классификационные показатели:

– число пластичности:

; (1.3)

– показатель текучести:

. (1.4)

Данные расчеты сводятся в таблицу 1.3.

По вычисленным показателям устанавливается полное наименование грунтов каждого слоя основания.

Тип песчаных грунтов определяется в зависимости от их гранулометрического состава, плотность сложения – от коэффициента пористости, разновидность – от степени влажности.

У глинистых грунтов определяется тип и их характеристика по консистенции.

Кроме того, для каждого слоя основания определяется условное сопротивление грунта R₀ и значения коэффициентов k₁ и k₂.

Произведем расчеты:

Грунт №14

Грунт №28

Грунт №5

Таблица 1.3 – Дополнительные характеристики грунтов

Номер слоя	Номер грунта	e	Sr	Ip	IL	Наименование грунта	R0	k1	k2
		0,7	1,0	4,0	0,2	супесь пластичная		0,06	2,0
		0,5	1,0	22,0	0,4	глина тугопластичная		0,02	1,5
		0,49	1,0	–	–	песок средней плотности, насыщенный водой		0,10	3,0

1.3 Сочетание нагрузок

Нагрузки, действующие в плоскости xOz, приводятся к вертикальной составляющей , горизонтальной составляющей и моменту M⁰.

В данном проекте используются следующие сочетания нагрузок, действующих в уровне обреза фундамента:

Сочетание 1

, (1.5)

кН;

, (1.6)

кН;

, (1.7)

кН∙м.

Сочетание 2

, (1.8)

кН;

,

кН;

,

кН∙м.

Сочетание 3

, (1.9)

кН;

, (1.10)

кН;

, (1.11)

кН∙м.

Сочетание 4

, (1.12)

кН;

;

.

Результаты вычислений сводятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Нагрузки, действующие в плоскости обреза фундамента

Обозначения усилий	Нагрузки для расчетов по первой группе предельных состояний	Нагрузки для расчетов по второй группе предельных состояний
Сочетание 1	Сочетание 2	Сочетание 3	Сочетание 4
, кН
, кН	190,3	190,3
M^0, кН∙м	2461,5	2461,5	2078,75

2 Проектирование массивных фундаментов мелкого заложения

2.1 Назначение основных размеров фундамента и его конструирование

2.1.1 Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента зависит от глубины залегания несущего слоя грунта в основании, который должен являться надежным с точки зрения безопасного восприятия им внешних нагрузок.

При наличии размыва дна реки подошву фундамента назначают на отметке 2,5 – 6 м ниже отметки местного разыва.

2.1.2 Предварительное определение основных размеров фундамента

К основным относятся размеры подошвы фундамента b и a (соответственно вдоль и поперек моста), а так же глубина ее заложения d, отсчитываемая от расчетного уровня поверхности грунта с учетом размыва и высота фундамента h.

Размеры подошвы находятся в границах:

; , (2.1)

где

; ; (2.2)

; , (2.3)

где b₀, a₀ – размеры опоры в плоскости обреза фундамента вдоль и поперек моста,

с₀ = 0,2…1,0 м,

, (2.4)

м,

м,

м,

м,

м.

Принимается 8,95 м, тогда а приближенно определяется по формуле:

, (2.5)

где , , M⁰ из первого сочетания нагрузок,

γ_c = 1,2, γ_n = 1,4 – коэффициенты условий работы и надежности,

γ_F = 23 кН/м³ – расчетный удельный вес материала фундамента с грунтом на его уступах,

R – расчетное сопротивление грунта несущего слоя основания, кПа, которое определяется по формуле:

, (2.6)

где γ средний в пределах глубины заложения d удельный вес грунта, кН/м³,

, (2.7)

где ρ – средняя плотность грунта в пределах той же глубины, которую допускается принимать равной 2 т/м³.

При ширине подошвы b = 8,95 м в формуле (2.6)

кПа,

м.

Подбор размеров заканчивается a = 13,8 м, b = 8,9 м.

2.1.3 Конструирование фундамента мелкого заложения

Развитие размеров массивного фундамента мелкого заложения от обреза к подошве выполняется в форме ступеней. Высота ступеней обычно принимается одинаковой в пределах 1…2 м. Угол развития фундаментов не должен превышать 30^о. По общей высоте фундамента, определяется количество ступеней и их размеры.

На рисунке 2.1 приведена конструкция фундамента в трех проекциях.

2.1.4 Приведение нагрузок к подошве фундамента

Вертикальная сила, действующая в уровне подошвы фундамента определяется по формуле:

, (2.8)

где – расчетные значения веса соответственно фундамента, грунта и воды, расположенных на уступах фундамента,

– взвешивающая сила давления воды на подошву фундамента;

; ; , (2.9)

где – объемы соответственно фундамента, грунта и воды на его уступах,

– удельный вес бетона,

– удельный вес грунта,

для сочетания 1, для сочетания 2, для сочетаний 3 и 4;

, (2.10)

где – расстояние от уровня меженных вод до подошвы фундамента.

Момент в уровне подошвы фундамента определяется по формуле:

, (2.11)

Горизонтальная сила остается без изменений, т.е. .

,

,

кН,

Сочетание 1

кН,

кН∙м.

Сочетание 2

кН,

кН,

кН∙м.

Сочетание 3

кН,

кН∙м.

Сочетание 4

кН.

Результаты расчета нагрузок сводятся в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Нагрузки, действующие по подошве фундамента

Обозначения усилий	Нагрузки для расчетов по первой группе предельных состояний	Нагрузки для расчетов по второй группе предельных состояний
Сочетание 1	Сочетание 2	Сочетание 3	Сочетание 4
, кН
, кН
M, кН∙м

2.1.5 Проверка положения равнодействующей внешних нагрузок

С целью равномерного загружения подошвы фундамента требуется проверить положение равнодействующей внешних нагрузок относительно центра тяжести подошвы по формуле:

. (2.12)

Относительный эксцентриситет определяется выражением:

; ; , (2.13)

где и M – нагрузки из второго сочетания нагрузок;

W – момент сопротивления.

Величина в данном случае равна 1,0.

м,

м,

.

2.2 Расчеты оснований и фундаментов по первой группе предельных состояний

2.2.1 Проверка несущей способности основания под подошвой фундамента

Провека выполняется от первого сочетания нагрузок вдоль моста по формулам:

, (2.14)

, (2.15)

где и – среднее по подошве и максимальное под краем фундамента давление, кПа,

и М – расчетная вертикальная сила (кН) и момент (кН∙м) из первого сочетания нагрузок,

– коэффициент условий работ,

– коэффициент надежности по назначению сооружения,

R – расчетное сопротивление грунта несущего слоя для принятых размеров подошвы фундамента и глубины ее заложения, определяемое по формуле (2.6), кПа.

кПа,

кПа,

кПа > p.

кПа,

кПа > .

2.2.2. Проверка несущей способности слабого подстилающего слоя основания.

Если несущий слой грунта подстилается более слабым грун­товым слоем, у которого условное расчетное сопротивление R₀ меньше, чем у несущего, необходимо проверить напряжение в уровне кровли этого слоя, находящейся на глубине z от подошвы фундамента, по условию

(2.14)

где γ - осредненный по глубине (d + z) удельный вес грунта кН/м³, допускается принимать у = 20 кН/м³;

а - коэффициент рассеивания напряжений в основании от дополнительного дав­ления по подошве фундамента, принимается по прил. Д в зави­симости от соотношения размеров подошвы фундамента a/b и отношения z/b

p - среднее давление на грунт по подошве фун­дамента от первого сочетания нагрузок

уn - то же, что и в формуле (2.12)

R - расчетное со­противление подстилающего слоя грунта, определяемое для глу­бины расположения кровли этого слоя (d + z) от поверхности и ширины подошвы фундамента bпо формуле

(2.15)

где R₀, к_1, к₂- условное сопротивление и коэффициенты для грунта слабого слоя.

R = 1,7{147[1+0,02*(6-2)]+2,5*20(3+2,5-3)}=397,4

20(3+2,5)+0,9251(278-20*3)≤ 397,4;

311,7≤397,4

Условие выполняется

2.2.3 Проверка устойчивости положения фундамента

1) Проверка устойчивости фундамента против опрокидования

Эта проверка производится на возможность опрокидования фундамента вокруг одного из нижних ребер от действия нагрузок в плоскости моста (второе сочетание нагрузок) по условию:

, (2.16)

где – момент опрокидывающих сил относительно соответствующего ребра фундамента, принимается равным моменту из второго сочетания нагрузок,

– момент удерживающих сил относительно того же ребра:

, (2.17)

где – вертикальная сила из второго сочетания нагрузок,

m – коэффициент условий работы.

кН∙м,

кН∙м,

< 96628,1 кН∙м.

2) Проверка устойчивости фундамента против сдвига в плоскости его подошвы

Эта проверка выполняется по условию:

, (2.18)

где – сдвигающая сила, котора принимается равной из второго сочетания нагрузок, кН,

– удерживающая сила, кН.

, (2.19)

где – коэффициент трения накладки материалла фундамента по грунту.

кН,

кН,

< 7328,5 кН.

2.3 Расчеты оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний

2.3.1 Определение осадки основания фундамента

Рисунок 2.1 – Схема к расчету осадки основания фундамента

Равномерная осадка основания фундамента определяется по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальных нагрузок (четвертое сочетание нагрузок). При этом рекомендуется пользоваться методом послойного суммирования, придерживаясь следующего порядка расчета (рисунок 2.1).

1) Определяется среднее давление (кПа) по подошве фундамента:

, (2.20)

кПа.

2) Определяется природное напряжение в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта:

, (2.21)

где – средний по глубине удельный вес грунта (кН/м³) при средней в пределах этой глубины плотности грунта с учетом взвешивающего воздействия воды на грунт во всех случаях, кроме суглинка и глины,

– глубина заложения фундамента от природной поверхности грунта или дна водотока (без учета размыва), м.

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего воздействия воды определяется по формуле:

, (2.22)

кН/м³,

кПа.

3) Определяется избыточное над природным среднее давление по подошве фундамента:

, (2.23)

кПа.

4) Разбивается групповая толща ниже подошвы фундамента на отдельные

слои толщиной (0,2…0,4) b, но не более 2 м.

5) Определяются напряжения от собственного веса лежащего выше грунта на границах выделенных слоев под центром тяжести подошвы фундамента:

, (2.24)

где – удельный вес грунта i -го слоя с учетом гидростатического взвешивания, кН/м³,

– толщина i -го слоя грунта,

n – число слоев.

При наличии водоупора на его границе и ниже к напряжениям добавляется давление воды, равное , где и имеют те же значения, что и п. 2.

По вычисленным значениям на рисунке 2.2 строится эпюра этих напряжений.

6) Определяются напряжения, дополнительные к природным, на тех же уровнях, что и в п. 5:

, (2.25)

где – коэффициент рассеивания напряжений.

На рисунке 2.2 по вычисленным значениям строится эпюра дополнительных напряжений до той глубины, где:

, (2.26)

Граница, где выполняется это условие, принимают за нижнюю границу расчетной зоны сжатия основания.

7) Определяется среднее в каждом i -м слое дополнительное напряжение:

, (2.27)

где и – дополнительные напряжения по верхней и нижней границам -го слоя.

8) Определяется осадка (м) каждого выделенного слоя от давления по формуле:

, (2.28)

где 0,8 – безразмерный коэффициент,

– модуль деформации грунта в i -м слое, кПа.

9) Вычисляется полная осадка основания по формуле:

, (2.29)

где n – число слоев в пределах сжимаемой толщи основания.

10) Расчетная осадка S не должна превосходить предельно допустимую для данного сооружения осадку S_и,которую для опор балочных разрезных мостов рекомендуется принимать равной:

, (2.30)

где – длина меньшего пролета, примыкающего к опоре, но не менее 25 м.

м.

Вычисление осадки сводится в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Расчет осадки

Номер слоя	Толщина слоя hi, м	Расстояние от подошвы фундамента до границы слоя zi, м	Бытовое давление на границе слоя σzg,i, кПа		Коэффициент рассеивания напряжений α	Дополнительные напряжения на границе слоя σzp,i, кПа	Среднее давление в i -м слое, кПа	Модуль деформации грунта в i -м слое Еi, кПа	Осадка i -го слоя si, м
	1,5	1,5	58,24	0,1685	0,9772	225,54	228,17		0,00944
	1,0	2,5	153,44	0,2809	0,9251	213,51	219,53		0,00606
	1,5	4,0	183,44	0,4494	0,8154	188,19	200,85		0,01722
	1,4	5,4	211,44	0,6067	0,6905	159,37	173,78		0,01390
	1,5	6,9	241,14	0,7753	0,5672	130,91	145,14		0,00697
	1,5	8,4	270,84	0,9438	0,4651	107,35	119,13		0,00572
	1,5	9,9	300,24	1,1124	0,3823	88,23	97,79		0,00469
	1,5	11,4	330,24	1,2472	0,3275	75,59	81,91		0,00393
	1,5	12,9	359,94	1,4494	0,2631	60,72	68,16		0,00327
									0,0712

2.3.2 Проверка горизонтального смещения верха опор

Горизонтальное смещение верха опоры определяют по формуле:

, (2.31)

где – горизонтальное перемещение опоры за счет деформации изгиба тела опоры и фундамента, которое при жесткой конструкции опоры и фундамента разрешается считать равным нулю,

, h – высота опоры и фундамента,

– угол поворота фундамента (крен).

Крен прямоугольного фундамента в плоскости моста (третье сочетание нагрузок) определяется по формуле:

, (2.32)

где – безразмерный коэффициент,

– средние в пределах расчетной зоны сжатия основания значения коэффициента Пуассона и модуля деформации грунтов.

	0,5	0,3	0,21	0,16	0,131	0,11	0,10	0,09	0,08	0,07

,

м.

Горизонтальное перемещение верха опоры, вычисленное по формуле (2.31), ограничивается предельно допустимым его значением , которое назначается равным:

, (2.33)

м,

. Условие не выполняется.

Общий вывод: в данных инженерно-геологических условиях использование фундамента мелкого заложения не целесообразен.

2.4.3. Проверка горизонтального смешения верха опор

Горизонтальное перемещение верха опоры определяю по формуле

(2.31)

где u_оп — горизонтальное перемещение опоры за счет деформа­ции изгиба тела опоры и фундамента, которое при жесткой кон­струкции опоры и фундамента разрешается считать равным ну­лю

hоп, h- высота опоры и фундамента

w - угол поворота фундамента (крен)

Крен прямоугольного фундамента определяется в плоскости моста (третье сочетание нагрузок) по формуле

(2.32)

где k_b — безразмерный коэффициент

vm, E_m - средние в пределах расчетной зоны сжатия основания значения коэффициента Пуассона и модуля деформации грунтов

Значения коэффециентов

.

Горизонтальное перемещение верха опоры, вычисленное по формуле (2.31), ограничивается предельно допустимым его зна­чением U_и, которое назначается равным [2], см

(2.33)

3 Проектирование свайных фундаментов

3.1 Назначение основных параметров фундамента

3.1.1 Выбор основных отметок и размеров фундамента

Свайный фундамент характеризуется тремя основными отметками: обреза фундамента ОL, подошвы ростверка FL и нижних концов свай РL. В курсовой работе отметка обреза задана. Поэтому при проектировании свайного фундамента можно варьировать лишь отметкой подошвы ростверка и нижних концов свай.

При фиксированной отметке обреза фундамента отметка подошвы ростверка определяется его высотой h_p. Минимальное значение этой высоты складывается из величины необходимой заделки свай в ростверк t₁ и минимально допустимой толщины бетона над головами свай t₀ (h_p ≥ t₁ + t₀).

По действующим нормам величина t₁ принимается не менее половины периметра призматической сваи. Минимально допустимую толщину бетона над головами свай в данной работе разрешается принимать не менее 0,5 м.

Размеры плиты ростверка в плане, на уровне ОL, как и в случае фундаментов мелкого заложения, должны быть больше размеров опоры на ширину обреза с₀ = 0,2…0,6 м в каждом направлении.

В курсовой работе рекомендуется использовать сваи мостовые СМ, железобетонные, сплошного квадратного сечения, с ненапрягаемой арматурой. При этом длину свай по возможности следует назначать так, чтобы их нижние концы были заглублены в достаточно прочный несущий слой основания на величину t₂, принимаемую для мелких песков не менее 1 м.

Длину свай округляют в большую сторону до ближайшей стандартной длины, т.е. до целых метров. При этом во всех случаях погруженная в грунт (с учетом размыва) длина сваи должна быть не менее 4 м.

С учетов вышесказанного принимаются сваи марки СМ 13–35.

м.

3.1.2 Определение несущей способности сваи

Несущая способность по грунту на вдавливание F_d (кН) забивных висячих свай сплошного поперечного сечения определяют по формуле:

, (3.1)

Рисунок 3.1 – Схема к расчету несущей способности сваи по грунту фундамента с высоким ростверком

где γ_с – коэффициент условия работы сваи в грунтах, принимаемый равным 1,

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,

А – площадь поперечного сечения сваи, м²,

U – периметр поперечного сечения сваи, м,

f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа,

h_i – толщина i-го слоя грунта, м,

n – число слоев,

γ_сR, γ_cfi – коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые равными 1.

Суммирование в формуле (3.1) распространяется на все пройденные сваей слои грунта (с учетом размыва).

Расчетная схема представлена на рисунке 3.1. При подсчете сопротивлений f_i геологические слои основания, пройденные сваей, разбиваются на однородные расчетные слои толщиной, не превышающей 2 м. Подсчет сил трения по боковой поверхности сваи сводится в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Расчет несущей способности сваи

Номер слоя основания	Наименование грунта	Номер расчетного слоя	hi, м	Li, м	fi, кПа	fihi, кПа м
	Супесь пластичная		2,0	1,7	39,9	79,8
	2,0	3,7	51,35	102,7
	1,5	5,45	56,625	84,94
	Суглинок тугопластичный		2,0	7,2	32,2	64,4
	0,9	8,65	33,325	29,99
	Песок средней крупности насыщенный водойсредней плотности		1,95	10,075	65,105	126,95

кН.

Несущая способность сваи на выдергивание из грунта F_du (кН) определяется по формуле:

, (3.2)

где обозначения те же, что в формуле (3.1), но γ_С=0,8.

кН.

Кроме несущих способностей сваи на вдавливание в грунт и выдергивание из грунта устанавливается расчетная нагрузка на сваю из условия прочности её ствола на растяжение: кН.

3.1.3 Предварительное определение необходимого числа свай и конструирование фундамента

В данной работе фундамент проектируется с простейшей рядовой расстановкой свай, симметричной относительно плоскости моста и плоскости опоры, общее количество свай ориентировочно определяется по формуле (с округлением до целого числа):

, (3.3)

где – наибольшая вертикальная сила в плоскости обреза фундамента (первое сочетание нагрузок), кН,

G_p – вес ростверка с учетом взвешивания водой, кН,

k_м – коэффициент неравномерного загружения свай за счет действия моментов, принимается в пределах 1,3…1,5,

γ_k – коэффициент надежности принимаемый для фундаментов с высоким ростверком в зависимости от числа свай в фундаменте: γ_К = 1,4 при n ≥ 21, γ_К = 1,55 при n = 11…20, γ_К = 1,65 при n = 6…10.

При проектировании фундамента с высоким ростверком коэффициент надежности предварительно назначается γ_К = 1,4, затем после определения числа свай корректируется и расчет повторяется.

Для предварительного определения числа свай по формуле (3.3) вес ростверка вычисляется по его минимальным размерам:

, (3.4)

где – коэффициент надежности по нагрузке,

– минимальные размеры ростверка в плане по обрезу и его минимальная высота.

кН,

.

Конструирование свайного фундамента заключается в эффективной расстановке необходимого числа свай в ростверке и его конструктивном оформлении.

При размещении свай в фундаменте необходимо выполнять требования норм проектирования: расстояние между осями соседних свай в уровне подошвы ростверка должно быть не менее 1,5 d_p, а в уровне нижних концов свай – не менее 3 d_p, где d_p – размер стороны поперечного сечения сваи. Минимальное расстояние между гранью сваи и гранью ростверка в плоскости его подошвы должно быть не менее 0,25 м.

Сваи в фундаменте могут быть вертикальными и наклонными. Наклоны свай указываются в форме заложения m: 1, где m назначается целым числом в пределах от 3 до 8. Схема расположения свай в плане и в разрезах с указанием всех размеров, отметок и геологического строения основания представлена на рисунке 3.2.

3.1.4 Приведение нагрузок к подошве ростверка

Прежде чем приступить к расчетам предварительно запроектированного фундамента, необходимо привести нагрузки к плоскости подошвы ростверка, первоначально уточнив его вес с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

, (3.5)

где V_p – объем ростверка, вычисленный по уточненным размерам, м³.

К вертикальной составляющей сочетаний нагрузок добавляется сила G_p, рассчитанная для первого сочетания при γ_f = 1,1, для второго сочетания при γ_f = 0,9, для третьего и четвертого сочетаний при γ_f = 1. Горизонтальные силы во всех сочетаниях остаются без изменений.

К моменту любого сочетания нагрузок добавляется величина ΔМ = , где – горизонтальная сила из того же сочетания нагрузок.

Перечисленные нагрузки сводятся в таблицу 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема расположения свай в плане и перпендикулярно плоскости моста (М 1:150)

Рисунок 3.2 – Схема расположения свай в плоскости моста

кН,

кН,

кН.

Таблица 3.2 – Нагрузки, действующие по подошве ростверка

Обозначения усилий	Нагрузки для расчетов по первой группе предельных состояний	Нагрузки для расчетов по второй группе предельных состояний
Сочетание 1	Сочетание 2	Сочетание 3	Сочетание 4
, кН
, кН	1172,8	1172,8
M, кН∙м

3.2 Расчет усилий в сваях

3.2.1 Общие сведения о расчетной схеме

Свайный фундамент в расчетах рассматривается как многоточечная рама, в которой стойками являются сваи, а ригелем служит ростверк. Для определения усилий в сваях применяется известный метод перемещений. При этом ростверк считается абсолютно жестким телом, а сваи – упругими стержнями, расположенными в среде Фусса–Винклера, податливость которой характеризует коэффициент постели, изменяющийся пропорционально глубине:

, (3.6)

где К – коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от вида грунта,

z – глубина расположения сваи в грунте, для которой определяется коэффициент постели,

– коэффициент условий работы, принимаемый равным 3.

При многослойном основании коэффициент К определяется по грунту, расположенному ниже уровня размыва в случае высокого ростверка на глубину (в м):

, (3.7)

м,

кПа.

Деформируемость свай в грунте зависит от упругих свойств грунта, жесткости ствола сваи EI, длины погруженной части сваи l и характеризуется приведенной глубиной погружения:

, (3.8)

где a_e – коэффициент деформации, м , определяемый по формуле:

, (3.9)

где b_у – условная ширина сваи, м, принимаемая по зависимости:

, (3.10)

Дата добавления: 2015-11-04