Оценка несущей способности основания опоры моста

1. Исходные данные для проектирования

Описание местных условий строительства и характеристики сооружения.

В соответствии с заданием необходимо дать оценку несущей способности основания фундамента мелкого заложения промежуточной пойменной опоры моста. Схема опоры представлена на рис. 1. Размеры опоры моста представлены в табл. 1.

Таблица 1

№ вар.	a0, м	b0, м	h0, м
16	11,0	2,0	12

Нормативные нагрузки на опору представлены в табл. 2.

Таблица 2

№ вар.	Nпост кН	Nвр кН	Fhx кН	Mу кНм	Mх кНм	Пролёт моста, м
16	5400	4500	450	3840	1920	33

Строительство моста предполагается на восточном участке БАМа. Глубина промерзания грунта на строительной площадке – 2,65 м. Глубина размыва дна водотока в пределах опоры – 0,5 м. Геологический разрез строительной площадки представлен в табл. 3.

Таблица 3

№ вар.	№ слоёв грунтов мощность слоя, м
16	44 2,7	29 6,0	33 12,0	11

1.2. Анализ грунтовых условий строительной площадки.

Физико-механические характеристики грунтов строительной площадки представлены в табл. 4

Гранулометрический состав сыпучих грунтов приведен в табл. 5.

Таблица 5

№ гр.	10 мм	10-5 мм	5-2 мм	2-1 мм	1-0,5 мм	0,5-0,25 мм	0,25-0,1 мм	0,1 мм
11		1	13	13	15	11	30	17

Геологическая колонка представлена на рис. 2

№ слоя	Отметка подошвы слоя	Мощность слоя	Литологический разрез			Наименование и характеристика грунта
1	2	3	4			5
44	-2,7	2,7				Суглинок текучепластичный
29	-8,7	6,0				Суглинок тугопластичный
33	-20,7	12,0				Суглинок тугопластичный
11	-	-				Песок ср. крупности, ср. плотности, насыщенный водой

Рис. 2

Э

пюра условных сопротивлений представлена на рис. 3.

Рис. 3

Расчётные характеристики грунтов представлены в табл. 6. Они определены по формуле:

Расчётные характеристики обозначаются:

при расчётах по несущей способности – γI, φI, CI

при расчётах по деформациям – γII, φII, CII

Таблица 4

№ геологического слоя	Мощность слоя, м	Исходные физико-механические характеристики грунта								Характеристики, определённые при анализе свойств грунта								Условное сопротивление грунта R0, кПа	К1 м-1	К2
		Плотность частиц грунта ρS, т/м3	Плотность частиц грунта ρ, т/м3	Влажность ω в долях единицы	Граница текучести ωL, %	Граница раскатывания ωP, %	Угол внутреннего трения φ, град.	Удельное сцепление С, кПа	Модуль деформации Е, кПа	Удельный вес частиц грунта γS, кН/м3	Удельный вес грунта γ, кН/м3	Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γSb, кН/м3	Число пластичности IP, %	Показатель текучести IL	Коэффициент пористости, е	Степень влажности Sr	Наименование грунта и его состояние
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
44	2,7	2,7	1,92	0,31	32	19	14	8	6500	27	19,2	14,11	13	0,92	0,84	0,996	Суглинок текучепластичный	0
29	6,0	2,7	1,91	0,21	30	16	21	25	16000	27	19,1	15,2	14	0,36	0,71	0,8	Суглинок тугопластичный	165	0,02	1,5
33	12,0	2,73	2,05	0,25	35	19	22	28	19000	27,3	20,5	15,8	16	0,375	0,665	0,85	Суглинок тугопластичный	168	0,02	1,5
11	-	2,66	1,97	0,17	-	-	36	-	28000	26,6	19,6	15,46	-	-	0,656	0.89	Песок ср. крупн., ср. плотн., насыщ. водой	245	0,1	3,0

Таблица 6

№ слоёв грунта	γ	γI	γII	φ	φI	φII	C	CI	CII	E
	γg	1,1	1,05	γg	1,1	1,05	γg	1,5	1,1	кПа
44	19,2	17,45	18,3	14	12,7	13,3	8	5,3	7,3	6500
29	19,1	17,4	18,2	21	19,1	20	25	16,7	22,7	16000
33	20,5	18,6	19,5	22	20	20,95	28	18,7	25,45	19000
11	19,7	17,9	18,8	36	32,7	34,3	-	-	-	28000

2. Оценка несущей способности основания

2.1. Выбор материала фундамента и назначение его размеров в плане

Примем материал фундамента - бетон класса В20. Принимаем отметку обреза фундамента на 0,5 м ниже поверхности грунта см. рис. 4.

Принимаем минимальные размеры в плане (

):

2.2. Определение глубины заложения фундамента

Назначаем глубину заложения из условий:

а) глубины залегания несущего слоя

б) глубины промерзания грунта

в) глубины размыва дна водотока

В первом приближении принимаем d=3,2м.

2.3. Определение размеров подошвы фундамента

В первом приближении размеры подошвы фундамента принимаем равными минимальным:

2.4. Расчёт основания по несущей способности.

Принятые размеры подошвы фундамента должны удовлетворять следующим условиям:

а)

, ,

;

379,9>210,7 на 80,3%, следовательно увеличивая размеры подошвы и глубину заложения фундамента, принимаем:

d=4,5 м.,

тогда имеем:

, ,

;

252,9<264,1 на 4,2% - условие выполняется.

б)

;

, ,

331>316,9 на 4,3% - условие выполняется.

Принимаем размеры подошвы и глубину заложения фундамента для дальнейших расчётов(см. рис.5), равными:

,

d=4,5 м..

2.5. Конструирование фундамента

2.6. Проверка давления на подстилающий слой

Так как несущая способность подстилающего слоя выше, чем у несущего слоя, данная проверка не производится.

2.7. Расчёт основания по деформациям

Производится в следующем порядке:

1. Определяем среднее давление на грунт под подошвой фундамента:

2. Определяем вертикальное давление от собственного веса грунта по подошве фундамента:

3. Определяем дополнительное вертикальное давление на основание:

4. Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на элементарные слои, толщиной

5. Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе однородных слоёв

6. Определяем дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине zi от подошвы фундамента:

7. Устанавливается нижняя граница сжимаемой толщи грунта

Эта граница соответствует глубине

ниже подошвы фундамента, на которой выполняется условие:

8. Осадка основания S с использованием расчётной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется по формуле:

, где

Результаты вычислений сведены в таблицу 7.

Таблица 7

Номер слоя	Глубина слоя от подошвы фундамента z, м	Толщина слоя h, м	Удельный вес грунта γII,i кН/м3	γII,ih, кПа	zg, i, кПа	Относительная глубина, 	Коэффициент i	zp, i , кПа	Среднее значениеzp, i , кПа	Модуль деформации грунта Ei, кПа	Осадка слоя Si, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	0	0	18,2	0	82,2	0	1	93,2		16000
1	1,26	1,26	18,2	22,9	105,13	0,4	0,975	90,886	92,04	16000	0,58
2	2,52	1,26	18,2	22,9	128,06	0,8	0,868	80,86	85,87	16000	0,541
3	3,78	1,26	18,2	22,9	151,0	1,2	0,721	67,2	74,03	16000	0,466
4	5,04	1,26	19,5	24,6	175,57	1,6	0,584	54,424	60,81	19000	0,323
5	6,3	1,26	19,5	24,6	200,14	2	0,47	43,87	49,13	19000	0,261
, см											2,171

Исходя из условия

, проверяем принятые размеры подошвы фундамента и глубину заложения:

где L – пролёт моста (L=3300см)

, следовательно условие выполняется и принятые размеры подошвы фундамента и глубина заложения подобраны верно.

Окончательно принимаем:

,

d=4,5 м..

Содержание:

1. Исходные данные для проектирования

Описание местных условий строительства и характеристики сооружения.............................................................................................2

Анализ грунтовых условий строительной площадки.....................2

2. Оценка несущей способности основания

2.1. Выбор материала фундамента и назначение его размеров в плане....................................................................................................................5

2.2. Определение глубины заложения фундамента................................6

2.3. Определение размеров подошвы фундамента.................................6

2.4. Расчёт основания по несущей способности.....................................6

2.5. Конструирование................................................................................8

2.6. Проверка давления на подстилающий слой.....................................8

2.7. Расчёт основания по деформациям...................................................8

Литература....................................................................................................11

Литература:

Методические указания по курсовому проектированию фундаментов мостовых опор/ Сост. Бахарев И. И., Грачёва Н. П. – Хабаровск: ХабИИЖТ, 1987 – 61 с.

Цытович Н. А. Механика грунтов (краткий курс): Учебник для студентов строительных вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1983. – 288 с.

3. СниП 2.05.03-84. Мосты и трубы/ Госстрой СССР: Введ. С 01.01.86. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 200 с.

Министерство путей сообщения

Российской Федерации

Дальневосточный Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра: «Железнодорожный путь

основания и фундаменты»

Расчётно-пояснительная записка

к курсовой работе

«Оценка несущей способности основания опоры моста»

КР. 2911. 81. 439

Разработал:

Киршев И. Ф.

Руководитель:

Бахарев А. А.

1999 г.