Фундамент под мостовую промежуточную опору

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Оценка инженерно-геологических условий района строительства и определение строительных свойств грунтового основания.

инженерный фундамент грунтовой

Сводная таблица физико-механических свойств грунтов по скважине №11

Показатели	Обозначение и размерность	Номер геологического слоя	Формулы для расчета
		1	2	3
Плотность частиц	сs, т/м3	2,75	2,66	2,77	из задания
Плотность грунта	с, т/м3	2,01	2,01	2,04	из задания
Удельный вес грунта	г, кН/м3	20,1	20,1	20,4
Природная влажность	W, доли ед.	0,241	0,244	0,253	из задания
Плотность грунта в сухом состоянии	сd, т/м3	1,620	1,616	1,628
Коэффициент пористости	е, доли ед.	0,696	0,646	0,701
Удельный вес грунта, взвешенного в воде	гsb, кН/м3	-	10,1	-
Степень влажности	Sr, доли ед.	0,952	1	0,999
Влажность на границе текучести	Wl, доли ед.	0,339	-	0,501	из задания
Влажность на границе раскатывания	Wр, доли ед.	0,199	-	0,191	из задания
Число пластичности	Jр, доли ед.	0,140	-	0,310
Показатели текучести	JL, доли ед.	0,3	-	0,2
Нормативный модуль деформации	Е, кПа	14000	11000	31000	из задания
Нормативный угол внутреннего трения	цn, град	19	26	18	из задания
Нормативное сцепление	Сn, кПа	13	2	82	из задания
Наименование грунта по ГОСТ 25100-95		Суглинок бурый (тугопластичный)	Песок светло-серый (мелкий, ср. плотности)	Глина черная (полутвердая)
Условное сопротивление по СНиП 2.05.03-84	R0, кПа	196	98	270
Коэффициенты	К1, К2	0,04/2,0	0,06/2,0	0,04/2,0

2. Определение расчетных нагрузок в уровне обреза фундамента

2.1 Основное сочетание нагрузок

где - расчетная вертикальная нагрузка на основное сочетание нагрузок по обрезу фундамента, кН

=1,1 - коэффициент надежности для постоянной нагрузки

Q_п - собственный вес опоры, кН (8700)

Р_n - собственный вес пролетного строения, кН (4000)

=1,2 - коэффициент надежности для временной нагрузки

Р_вр - временная нагрузка от подвижного состава, кН(6400)

2.2 Невыгодное сочетание нагрузок

2.3 Горизонтальные силы поперек моста

, где W₃ - давление поперечного ветра на опору



, где W₄ - давление поперечного ветра на опору

2.4 Горизонтальные силы вдоль моста

, где Т - тормозная сила

, где W₂ - давление продольного ветра на опору

3. Проектирование фундамента мелкого заложения

3.1 Определение размеров фундамента

Фундамент имеет конструкцию трехступенчатой формы с углом уширения б?30°, что обеспечивает работу материала фундамента на сжатие и исключает его скол и изгиб.

Высоту ступени примем равной

Ширина ступени определяется по формуле:

Площадь подошвы фундамента

3.2 Расчетная нагрузка на основное сочетание в уровне подошвы фундамента

где - расчетная вертикальная нагрузка на основное сочетание нагрузок по обрезу фундамента, кН

- собственный вес фундамента, кН

- собственный вес грунта на уступах фундамента, кН

=1,1 - коэффициент надежности для постоянной нагрузки

G^н - гидростатическое давление воды (так как подошва фундамента расположена в водоупоре, G^н=0)

=0,9 - коэффициент надежности для гидростатического давления

= 22 кН/м² - удельный вес кладки

=20 кН/м³ - приведенный удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента



3.3 Проверка напряжений под подошвой фундамента на основное сочетание нагрузок

где - среднее давление по подошве фундамента, кПа

R - расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы фундамента, кПа

=1,4 - коэффициент надежности по назначению сооружения

- условие выполняется.

3.4 Проверка напряжений под подошвой фундамента на невыгодное сочетание нагрузок

где - расчетная вертикальная нагрузка на основное сочетание нагрузок по обрезу фундамента, кН

M - максимальный момент относительно главной оси в плоскости подошвы фундамента, кН*м

W - момент сопротивления относительно главной оси в плоскости подошвы фундамента, м³

=1,2 - коэффициент условий работы

Вдоль опоры:



Поперек опоры:

3.5 Расчет осадки фундамента

Проверка по второму предельному состоянию должна быть проведена для всех случаев, когда фундамент опирается на нескальное основание.

Суть расчета сводится к выполнению следующего условия:

где S_р - расчетная осадка, определяемая методом послойного суммирования от действия только постоянно - нормативных нагрузок

Толща грунта ниже подошвы фундамента разбивается на подслои, однородные по сжимаемости. Мощность каждого слоя:

где b - меньшая сторона подошвы фундамента.

Глубина разбивки должна быть ?3 b. Границы выделенных подслоев должны совпадать с границами геологических слоев и W_L.

Давление от собственного веса находятся на границе каждого подслоя

где г_i - удельный вес грунта в i - том подслое, kH/м³

h_i - толщина подслоя, м

Построение эпюры давления от грунта

Определение дополнительного давления на грунт от веса сооружения на границах выделенных подслоев

Для этого находим среднее давление под подошвой фундамента от нормативных постоянных нагрузок:

Значения ординат эпюры дополнительного давления вычисляются по формуле:

Определение бытового, дополнительного давлений и активной зоны

№ сечения	a/b	zi, м	z/b	бi	уzpi, кН/m2	уzgi, кН/м2	0,2 уzgi, кН/м2
0	1.4	0	0	1	138,6	90,45	18,09
1		0,5	0.06	0.993	137,6	100,5	20,1
2		3,36	0.4	0.848	117,5	129,4	25,88
3		6,72	0.8	0.532	73,7	163,3	32,66
4		8.5	1., 01	0.414	57,38	261	52,2
5		10,08	1.2	0.325	45,05	293,2	58,64

Расчет конечной осадки.

Расчетный подслой	, кПа	, м	, кПа	, м
0-1	138,1	0,5	14000	0,0039
1-2	127,6	2,86	11000	0,0265
2-3	95,6	3,36	11000	0,0234
3-4	65,54	1,78	11000	0,0085
4-5	51,2	1,58	31000	0,0021

=0,0644 м =6,44 см

6,44 см < 9,945 см. Условие выполняется.

10584

3.6 Проверка несущей способности подстилающего слабого слоя грунта

Эта проверка выполняется в том случае, если под несущим слоем грунта лежит грунт менее прочный. На кровле слабого подстилающего слоя грунта должно выполняться условие:



- условие выполняется.

4. Проектирование свайного фундамента

Свайные фундаменты сооружают в тех случаях, когда в верхних слоях земли (до 6-7 м) залегают грунты, имеющие низкую прочность и высокую сжимаемость.

Свайные фундаменты состоят из погруженных в грунт свай и плиты-ростверка. Основное назначение свай - передавать нагрузку от сооружения на более глубокие плотные слои грунта, обладающие необходимой несущей способностью и малой сжимаемостью.

Ростверк объединяет головы свай, обеспечивает передач нагрузки от сооружения (мостовой опоры) на все сваи и препятствует горизонтальному перемещению верхних частей свай.

Минимальная толщина ростверка 1,2 - 1,5 м. Обычно под мостовые опоры проектируются ростверки из железобетона, марка бетона не ниже 200.

4.1 Определение размеров ростверка

Принимаем С = 0,5 м - ширина обреза,

h_р=1,5 м - высота ростверка.

В плане ростверк имеет прямоугольную одноступенчатую форму. Размеры ростверка поверху определяются размерами опоры и принятой ширины обрезов.

Объем ростверка

4.2 Назначение глубины погружения, типа и размеров свай

Применяются забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения.

, марка бетона 400.

Длина сваи определяется положением подошвы ростверка и прочного слоя грунта, в который заглубляются сваи.

4.3 Определение расчетной несущей способности одиночной сваи.

где F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, кН

г_к - коэффициент надежности, г_к = 1,4

Несущая способность висячей сваи, работающей на осевую нагрузку

где г_с - коэффициент условий работы сваи в грунте, г_с = 1,0

А - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, м²

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м

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

hi - толщина i - того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м

г_cr,г_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, для сплошных забивных свай г_cr = г_cf = 1,0

4.4 Определение числа свай, их размещение, уточнение размеров ростверка

где - расчетная вертикальная нагрузка в уровне обреза фундамента (понизу опоры), кН

- вес ростверка, кН

Р_св - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН

з - коэффициент, учитывающий перегрузку отдельных свай от горизонтальных сил и принимаемый 1,1 - 1,3

,

где г_жб = 25 кН/м³, если подошва ростверка находится в водопроницаемом слое



Принимаем К=30 свай.

4.5 Проверка свайного фундамента по несущей способности грунтов основания

Продольное усилие в свае

где М - расчетный момент горизонтальных сил относительно главной оси в плоскости подошвы ростверка, кНм

К_св - число свай в фундаменте

К_р - число рядов свай

x_i - расстояние от главной центральной оси до каждой сваи, м

x_max =1,5 м - расстояние от главной оси до оси крайнего ряда свай



- условие выполняется при допустимом перенапряжении 0,27%

4.6 Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайного фундамента как условного массивного производится аналогично расчету осадок фундамента мелкого заложения на естественном основании.

Границы условного фундамента определяются:

снизу - плоскостью ad, проходящей через нижние концы свай;

с боков - вертикальными плоскостями ab и dc, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии

;

сверху - плоскостью bc (отметкой поверхности грунта);

,

где ц_i - угол внутреннего трения в разнородных слоях;

_li - толщина разнородных слоев;

l - глубина погружения свай в грунт.

Среднее давление определяется по формуле:

где - нормативная постоянная нагрузка по подошве условного фундамента, кН

Толща грунта ниже подошвы фундамента разбивается на подслои, однородные по сжимаемости. Мощность каждого слоя:

где b_у - меньшая сторона условной подошвы фундамента.

Давление от собственного веса находятся на границе каждого подслоя



где г_i - удельный вес грунта в i - том подслое, kH/м³

h_i - толщина подслоя, м

Построение эпюры давления от грунта

Значения ординат эпюры дополнительного давления вычисляются по формуле:

Определение бытового, дополнительного давлений и активной зоны

№ сечения	a/b	zi, м	z/b	бi	уzpi, кН/m2	уzgi, кН/м2	0,2 уzgi, кН/м2
0	1.3	0	0	1	179,5	326,3	65,3
1		3,0	0.4	0,839	150,6	387,5	77,5
2		6,0	0.8	0.514	92,3	448,7	89,7
3		8,8	1.2	0.310	55,6	505,8	101,2

Расчет конечной осадки.



Расчетный подслой	, кПа	, м	, кПа	, м
0-1	165	3,0	31000	0.0013
1-2	121,5	3,0		0.0094
2-3	74	2,8		0.0053

= 0,016 м =1,6 см

1,6 см < 9,945 см. Условие выполняется.

Размещено на Allbest.ru