Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста (стр. 4 из 7)

Рr= 1,5 • 7,88 • 0,5 • 10,4 • 2 = 122,93кН.

Так как суглинок находится во взвешенном состоянии, то его удельный вес

Ysb= ( 27,5-10)/(1,4+0,82) = 7,88 кН/м3.

Полная вертикальная расчетная нагрузка по подошве фундамента:

N11= 5300 + 2591,68 + 122,93 = 8014,61 кН ~ 8,02 MH.

Среднее давление под подошвой фундамента

P = N11 / А = 8,02 / (3,2 • 10,4) = =0,24 МПа = 2,4 кгс/см2.

Слева от оси фундамента строится в масштабе эпюра вертикального напряжения от собственного веса грунта. Она начинается на уровне дна водотока (без учета размыва). Таким образом, напряжение на кровле слоя суглинка равно нулю, а на уровне его подошва

= 7,88 • 2,8 = 22,06 кН/м² = 0,022 МПа

Напряжение szgoна уровне подошвы фундамента

szgo=s`zgi + Y_sb₂• h'ф

здесь

Ysb2 = ( 27,4 -10 ) / ( 1,4+ 0,73 )=8,17 кН/м3

удельный вес песка во взвешенном состоянии;

h'ф = 2,2 м — заглубление фундамента в слой глины.

Отсюда

szgo = 22,06 + 8,17 • 2,2 = 40,03 кН/м³ = 0,04 МПа.

Напряжение s'g_z,bуровне подошвы слоя глины

s '_zg₂ = s_zgl + Y_sb₂ • h₂ = 22,06 + 8,17 • 7,4 = 82,52 кН/м³ = 0,083 МПа.

Эпюра напряжения s_zg на кровле глины (водоупор) имеет скачок и определяется по формуле

s''g_{z =} Y₁• h₁+YW • h_W+ Y₂• h₂

s''g_z=19,5• 2,8 +10•2 + 19,8•7,4= 221,12 кН/м³ = 0,221 МПа.

На глубине 3,6 м от кровли песка

sg₃= 221,12 +16,05 • 3,6 = 278,9 кН/м³ = 0,279 МПа.

Y_sb₃= 7,88 + 8,17 = 16,05кН/м³

Далее эпюра szgможет быть построена продлением ограничивающий эпюру прямой, как и в рассматриваемом ранее случае.

По аналогии строится эпюра 0,2 szgсправа от оси Z в масштабе.

Строится эпюра szg дополнительных вертикальных напряжений.

Ширина фундамента b = 3,2 м, тогда максимальная толщина элементарного слоя h. < 0,4• 4 = 1,6 м. Принимаем толщину элементарных слоев равными 1,2 м.

Дополнительное вертикальное давление на основание в уровне подошвы фундамента

szpo=Pm -szgo = 0,418 – 0,04 = 0,414 МПа.

Коэффициент h=L/b=10,4/3,2= 3,25.

В рассматриваемом примере нижняя граница сжимаемой толщи B.C., получилась практически на середине 6-го элементарного слоя.

Средние дополнительные напряжения определяются в1-6 слоях, т.е. в пределах Нс =5,8м.

Так же, как и в разделе 1, определяются осадки Si, отдельных слоев в пределах от подошвы фундамента до B.C. и суммарная осадка S = 5,7 см.

Поскольку величина расчетного пролета не изменилась, то

S_доп =1,5•ÖLp= 1,5•5,74=8,62 см

В результате имеем S= 5,7 см < S_доп= 8,62 см.

Таким образом, расчет по II второй группе предельных состояний (по величине осадки) удовлетворяет требованиям СНиП 2.05.03*. «Мосты и трубы» и изменение размеров фундамента не требуется.

В том случае, если условие S < Sдоп не выполняется необходимо изменить размеры фундамента: увеличить глубину заложения или размеры в плане и повторно выполнить расчет осадки.

Таблица № 3

Помер	Глуби-	Толщи	Коэф-	Коэф-	Допол-	Сред-	Мо-	Осад-
элемен-	на Zi ОТ	на слоя	фи-	фи-	тельное	нее до-	дуль	ка
тарно-	подош-	*hi,* м	циент	циент	напря-	полни-	дефор-	слоя
го слоя	вы фун	x=2z/b	a	жение	тельное	мации	Si,m
дамен-	szp, на	напря-	Е,
та, м	глуби-	жение в	МПа
не z,	слое spiszpszp
МПа	МПа
0,00	0,00	1,000	0,414
1	1,2	0,392	35,0	0,005
1,2	0,75	0,890	0,370
2	1,2	0,330	35,0	0,006
2,4	1,5	0,694	0,290
3	1,2	0,245	35,0	0,0046
3,6	2,25	0,489	0,200
4	1,2	0,175	23,0	0,005
4,8	3,0	0,364	0,150
5	0,4	0,140	23,0	0,0036
5,2	3,25	0,310	0,130
6	5,8	0,6	(B.C.)	0,285	0,118	0,050	23,0	0,0026
6,4	4,0	0,248	0,100
7	1,2
7,6	4,75	0,199	0,080
8	1,2	åSi=S=	0,057 м	= 5,7 см
8,8	5,5	0,163	0,070
9	1,2
10,0	6,25	0,129	0,050
10	1,2
11,2	7,0	0,105	0,040
11	1,2
12,4	7,75	0,086	0,035
12	1,2
13,6	8,5	0,075	0,030
13	1,2
14,8	9,25	0,063	0,026
14	0,4

4. Проектирование свайного фундамента

4.1 Определение глубины заложения и предварительное назначение размеров ростверка

На водотоке, при глубине менее 3м следует проектировать свайный фундамент с низким ростверком.

Плита, объединяющая группу свай в единую конструкцию, называется ростверком. Обрез низкого ростверка располагается так же, как и обрез фундамента мелкого заложения на естественном основании.

Подошва низкого ростверка располагается:

в непучинистых грунтах - на любом уровне;

в пучинистых грунтах - на глубине менее d_fn + 0.25 м

в русле реки - ниже линии местного размыва.

Минимальная толщина ростверка hp = 1.5 м. Допускается заделка свай в ростверк не менее 0,15 м при условии остальной заделки выпуском продольной арматуры (длина заделки должна быть не менее 30 диаметров арматуры при арматуре периодического профиля и не менее 40 диаметров арматуры при арматуре гладкого профиля. Диаметр продольной арматуры квадратных свай от 12 до 32 мм). В курсовой работе допускается заделка свай в ростверк на 2 диаметра (стороны сваи).

Размеры ростверка по верху определяются размерами надфундаментной конструкции (нормы уширения ростверка по обрезу «С» такие же, как для фундамента на естественном основании); по низу - площадью для размещения свай. При необходимости развития подошвы ростверка (по сравнению с площадью по обрезу) оно осуществляется уступами высотой hy = 0,7 - 2,0 м и шириной не более 0,5 • hy.

Сборные железобетонные ростверки фундаментов мостов проектируются из бетона марки не ниже В25, монолитные - не ниже В15.

Принимаем глубину заложения подошвы ростверка - 3,2 м от поверхности воды, площадь-0,16 м2, высоту ростверка - 2,7 м.

4.2 Длина и поперечное сечение свай

В курсовой работе рекомендуется применять забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения. Длина сваи определяется положением подошвы ростверка и кровли прочного грунта, в который целесообразно заделывать сваи. Слабые грунты, пески рыхлые и глинистые грунты с показателем текучести IL 0.5 должны прорезаться сваями. Заглубление свай в грунтах, принятых за основание, должно быть:

при крупнообломочных грунтах, гравелистых, крупных и средней крупности песках, а также глинистых грунтах с показателем текучести

I_L < 0.1 - не менее 0,5 м;

при прочих нескальных грунтах - не менее 1,0 м.

Глубина погружения сваи от поверхности грунта не должна быть менее 4 м. Наиболее распространены в практике мостостроения сплошные сваи сечением от 30x30 до 40x40 см. Принимаем для проектирования сплошные железобетонные квадратные сваи сечением 40 х 40 см с рабочей длиной 16м.

4.3 Определение расчётной несущей способности сваи

При небольших горизонтальных и низких ростверках сваи, как правило, размещаются вертикально. Расчётную несущую способность сваи (расчётное сопротивление) определяют по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчётов принимаем меньшее полученное значение. Расчёт висячих свай по материалу, как правило, не требуется, поскольку несущая способность по материалу обычно больше, чем по грунту.

Значения fi и R находим по таблицам 4.1 и 4.2 в зависимости от глубины z, расположения середины соответствующего слоя грунта (для /,) или от глубины Z0 погружения нижнего конца сваи (для R). Глубина z отсчитывается от природной поверхности грунта на суходоле. Величина fi:hi в формуле берётся по всем слоям грунтов, пройденных сваей. При этом пласты грунтов под подошвой ростверка следует расчленять на однородные слои с hi < 2 м.

Производим расчёты:

наружный периметр сваи и = 0,4 • 4 = 1,6 м

расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи по таблице 4.1 R = 2,92 МПа расчётное сопротивление слоев грунта по таблице 4.1:

f1 = 0.026 МПа

f 2 =0.048 МПа

fз = 0.056 МПа

f4 = 0.060 МПа

f5 = 0.063 МПа

f6 = 0.046 Мпа

f7 = 0.048 Мпа

f8 = 0.050 Мпа

f9 =0.051 Mпа

Расчётное сопротивление по грунту:

F_d =A•R+U•åfi•hi

=0,16•2,92+1,6•(0,026•1,6+0,048•2+0,056•2+0,06•2+0,063•1,4+0,046•2+0,048•2+0,05•2+0,051•1 ) =1,7424

определение числа свай, их размещение и уточнение размеров ростверка.

Определяется расчётная нагрузка, допускаемая на сваю:

где - коэффициент надёжности, для фундаментов мостов при низком ростверке висячих сваях если Fd определена расчётом

= 1,4

F=1,742/1,4=1,24

Количество свай определяется по формуле:

где N1 - расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, определяемая в общем случае по формуле:

N₁=1.1•(P₀+P_n+A_min•h_рост•

_ср )+

где Рр - вес ростверка; остальные обозначения те же, что и при расчёте фундамента на естественном основании; - коэффициент, приближённо учитывающий перегрузку отдельных свай от действующего момента, принимается равным 1,2 . В курсовой работе допускается определять: ср = 0,02 МН/м3

N₁=1,1• (4,3 + 1 + 33,3•2,7•0,02) + 1.14•4,8 = 13,28