Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста (стр. 5 из 7)
n=h• N1 / F = 1,2•13,28 / 1,24 = 12,85 » 13 свай.
Полученное кол-во свай умножим на 1,3 и получим » 20 свай.
Расстояние от края подошвы ростверка до ближнего края первой сваи должно быть не менее 0,25 м. Расстояние между осями вертикальных свай должно быть не менее 0,3 • d и не более 0,6 • d , где d - размер поперечного сечения сваи. После размещения свай в плане окончательно назначают размеры ростверка.
Принимаем Amin=33,3 м2 bmin=3,2 мlmin=10,4 мymin=1,15 м =yi
4.5 Проверочный расчёт свайного фундамента по несущей способности (по первому предельному состоянию)
Обычно проверяют расчётную нагрузку на крайнюю сваю со стороны наибольшего сжимающего напряжения.
При этом распределение вертикальных нагрузок между сваями фундаментов мостов определяют расчётом их как рамной конструкции. В курсовой работе разрешается проверить фактическое усилие в свае Fфакт с учётом действия по заданию одной горизонтальной силы T (в плоскости вдоль моста) по следующей упрощённой методике:
Fфакт=
где Mu - расчётный момент в плоскости подошвы ростверка от сил торможения, определяется по формуле Mu=1.1*T*(1.1 + h0+hp), hpвысота ростверка; умах-расстояние от главной центральной оси инерции подошвы фундамента до оси крайнего ряда свай в направлении действия момента M11 (в плоскости вдоль моста); уi - расстояние от той же оси до оси каждой сваи в фундаменте; n-число свай; N1 -полная расчётная вертикальная нагрузка с учётом веса свай, определяемая по формуле:
N1 / n = 1,1•( 4,3+ 1+33,3•2,7•0,02+20•0,16•16•0,024 ) +5,472 / 20 =0,73
Mu • ymin /å yi 2 • n= 1,1 • 0,48 • (1,1 + 6,4 + 2,7) • 1,15 / (1,15) 2•20 = 0,23
Fфакт=0,73+0,23=0,96
Если условие Fфакт
Fне удовлетворяется, то необходимо пересчитать несущую способность сваи, увеличив её длину или поперечное сечение.0,96<1,24
Условие Fфакп
F выполняеся4.6 Расчёт свайного фундамента как условного массивного
Первоначально определяют границы условно массивного фундамента. Для этого находим средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов т, пройденных сваями:
b`=2• ymax =2•1,15=2,3
by = b`+2 lp•tgjm=2,3+2•16•0,11=5,86
ly = l`+2 lp•tgjm=10,8+2•16•0,11=14,32
где i - расчётные значения углов внутреннего трения отдельных пройденных сваями слоев грунта; hi -толщина этих слоев; ly и bу - длина и ширина условного массивного фундамента;
Проверка напряжений по подошве условного фундамента производится по формулам Pm£R
Pm = 1,1•[ Po+ Pn+ by• ly•( lp+ hрост ) •0,02] +
f-Pk/ by• ly==1,1•[4,3+1+5,86•14,32•(16+2,7) •0,02]+5,47 / 5,86•14,32=0,51
Ry =1,7•{Roy•[1+K1 •(by-2)] + K2•0,02(lp+ hрост -3)} / 1,4=
=1,7•{0,3•[1+0,02•(5,86-2)]+1,5•0,02•(16+2,7-3)} / 1,4=0,96
0,51<0,96 -- Условие выполняется.
R - расчётное сопротивление грунта в уровне подошвы условного массивного фундамента; lр - расстояние от подошвы низкого ростверка до нижних концов свай, без учёта острия; k - коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта, расположенного ниже подошвы фундамента, и принимается по таблице 4.3; cb - коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента, кН/м3, при d 0 м cb =10k; при d>10м-cb=k-d.
Произведём проверку:
Pmax= Pm+6• ly (3•[1,1•T•( 1,1+ho+ lp+ hрост )] +2T• hрост ) /ly•( lp+ hрост ) •( hрост)*4+(3 ly)*4 £ 1,2• Ry
Pmax =0,51+6•14,32(3•[1,1•0,48(1,1+6,4+16+2,7)]+2•0,48•2,7/5,86•2,842
+126151,76= 0,54
1,2• Ry = 1,2• 0,96 = 1,15
5. Технология сооружения фундамента и техника безопасности
5.1 Основные положения
Независимо от типа свай и оболочек, за исключением набивных и буровых, фундаменты сооружают по общей технологической схеме, состоящей из изготовления несущих элементов, погружения их в грунт и устройства плиты. При возведении фундаментов из набивных и буровых свай отпадают работы, связанные с погружением, поскольку их изготавливают в грунте.
Работы по сооружению фундаментов начинают с разметки (закрепления) на местности контура котлована и положения в плане несущих элементов. Затем погружают в грунт до проектной отметки сваи, срезают их верхнюю часть на проектной отметке, устанавливают арматуру и опалубку плиты и бетонируют её.
Практика строительства фундаментов показывает, что около половины затрат стоимости и труда связано с работами по устройству или погружению несущих элементов в грунт. Поэтому технология сооружения фундамента, по существу, определяется этим видом работ, оказывающим решающее влияние на способ и последовательность устройства крепления и разработки котлована, необходимость применения и конструкцию подмостей для установки на них и перемещения сваепогружающего оборудования, выбор типа крана для обслуживания всех операций и т. п.
Сваи погружают в грунт преимущественно при помощи молотов и вибраторов; значительно реже практикуют задавливание, установку в предварительно пробуренные скважины и другие методы.
Обычно для сокращения сроков строительства и повышения степени использования технологического оборудования (копров, молотов, вибропогружателей, кранов и т. п.) при минимальном его количестве работы одновременно производят на нескольких фундаментах: на первом бетонируют плиту, на втором погружают сваи, на третьем разрабатывают котлован.
5.2 Устройство крепления
Котлованы в шпунтовом ограждении устраивают: на открытых водотоках; на местности, не покрытой водой в неустойчивых и водоносных грунтах и в стеснённых условиях возведения опор вблизи действующих транспортных или других сооружений. Для шпунтовых ограждений в качестве материала используется дерево или прокатный металл специального профиля. Ограждения из деревянного шпунта применяют при глубине погружения его в грунт до 4-6 м при отсутствии в грунте включений, препятствующих погружению шпунта.
Шпунт следует изготовлять из леса хвойных пород не ниже 2-го сорта. При длине шпунта не более 3 м допускается применение шпунта из лиственных пород (берёзы, осины). Наилучшая форма гребня и паза шпунта - прямоугольная. Гребень треугольной формы применяют при толщине шпунта не более 8 см.
Для удобства погружения деревянный шпунт сплачивают в пакеты из двух-трёх шпунтин, скрепляемых скобами впотай через 100-150 см, а по концам -через 50 см. Скобы (диаметр 14-16 мм) забивают в шпунт под углом 45 градусов попеременно в противоположных направлениях. Головы шпунтин срезают перпендикулярно их продольной оси и объединяют бугелем прямоугольной формы, а концы заостряют на правильный клин длиной от одной (для тяжёлых грунтов) до трёх (для лёгких грунтов) толщин шпунта. Грань клина заострения со стороны гребня скашивают для обеспечения плотного прижатия забиваемого пакета к ранее забитому. Забивку шпунта всегда ведут гребнем вперёд. Направляющие для забивки шпунта рекомендуется прикреплять к маячным сваям, размещаемым снаружи шпунтовой стенки, через 2-3 м по её длине и к одной из угловых шпунтовых свай, забиваемой одновременно с маячными. Остальные угловые шпунтовые сваи погружают по ходу забивки ограждения. Внутренние направляющие прикрепляют к маячным сваям через деревянные прокладки, удаляемые по мере забивки шпунта. Перед снятием прокладки направляющие прикрепляют к ближайшей забитой шпунтовой свае. Шпунт погружают в грунт сваебойными молотами или с помощью вибропогружателей.
5.3 Разработка котлована
Разрабатывать грунт в котлованах, устраивать в них фундаменты и засыпать пазухи грунтом нужно без нарушения несущей способности грунта основания и в предельно сжатые сроки. При выполнении работ зимой необходимо принимать меры против промерзания грунта в основании. В зависимости от гидрогеологических условий грунт в котлованах разрабатывают механическим или гидромеханическим способом. Разработка грунта в котлованах ручным способом допускается как исключение на работах с весьма небольшим объёмом, а также при зачистке дна котлована перед кладкой фундамента. Для разработки грунта в котлованах используют одноковшовые экскаваторы, которые открывают котлован с недобором до проектной отметки 30 см, и скреперы, бульдозеры и многоковшовые экскаваторы с недобором не менее 10 см. Окончательную зачистку дна котлована выполняют ручным способом перед кладкой фундамента. При разработке котлована в скальных грунтах после удаления разрушенного слоя подошву котлована необходимо освидетельствовать отстукиванием и, удалив каменную мелочь, промыть сильной струёй воды, а в холодное время продуть сжатым воздухом.
5.4 Погружение свай
Для удержания в заданном положении, в пространстве свай в процессе их погружения в грунт применяют направляющие устройства. К таким устройствам относят копры, направляющие стрелы, подвешиваемые к кранам разных конструкций, каркасы и кондукторы.
Копер представляет собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из направляющей стрелы подкосов и рамы, на которую установлены приводные лебёдки, предназначенные для подъёма и установки на место сваи, молота или вибропогружателя. В копрах простейшей конструкции направляющая стрела закреплена неподвижно. В более совершенных стрелу можно наклонять назад, вперёд и в стороны, обеспечивая тем самым возможность погружения свай в наклонном положении. Применяемые строительными организациями копры являются узкоспециализированным оборудованием, предназначенным для погружения свай. При небольшом количестве свай или в случае отсутствия копров для погружения свай могут быть использованы направляющие стрелы, навешиваемые на кран. Направляющий каркас представляет собой плоскую или пространственную жёсткую неизменяемую конструкцию с ячейками для установки в них свай. Расположение направляющих ячеек в плане каркаса соответствует размещению свай в фундаменте. В зависимости от количества свай, их размеров и требуемой точности расположения в плане применяют деревянные и стальные каркасы. На суше и на водоёмах глубиной до 5 м сваи в заданном положении удерживают при помощи копров и направляющих стрел, подвешиваемых к кранам. На водотоках глубиной свыше 5 м для фиксирования свай, как правило, используют направляющие каркасы различных конструкций. После установки и закрепления в проектном положении направляющего каркаса или кондуктора приступают к работам, непосредственно связанным с погружением в грунт свай.