2 – Отметка уровня общего размыва

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

3 – Отметка уровня местного размыва

4 – Отметка кровли второго слоя грунта

(9)

где R₀ – условное сопротивление грунта, кПа; принимаемое по табл.1-3 в П.24 [4]

R – расчетное сопротивление основания осевому сжатию, кПа

– ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента, м;

при ширине более 6 м принимается = 6 м;

d – глубина рассматриваемой точки, в которой определяется R, м;

принимаемая от дна реки у опоры после понижения его уровня на глубину общего и половину местного размыва грунта;

g – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать g = 19,62 кН/м³

k₁ , k₂ – коэффициенты, принимаемые по П.4 [6].

Для глин и суглинков в основаниях фундаментов мостов, расположенных в пределах постоянных водотоков, R следует повышать на величину, равную 14,7 , кПа, где – глубина воды, м, от уровня меженных вод до уровня, от которого отчитывается глубина d

Для первого слоя грунта значение R определяют на глубине d=3м; а для второго слоя – на уровне его кровли.

Грунты, у которых R не нормируется (отсутствуют в таблицах норм), относятся к категории малопрочных (слабых). Они, как правило, не могут служить естественным основаниями фундаментов опор мостов.

Деформируемость грунтов при сжатии характеризуется модулем деформации – Е, который определяют в полевых и лабораторных условиях. Для предварительных расчетов допускается принимать модуль деформации по табл. 1.13 и 1.14 [5].

Оценка первого слоя:

;

,

где = 0,5

;

;

;

Оценка второго слоя:

;

,

где = 0,5

С увеличением глубины несущая способность грунта увеличивается, глина полутвердая обладает наиболее высокой несущей способностью (слой 2). Сжимаемость грунтов с увеличением глубины увеличивается.

2.2. Выбор отметок обреза и подошвы ростверка

Для фундаментов промежуточных опор мостов отметку плоскости обреза ростверка назначают обычно на 0,5 … 1,0 м ниже уровня меженных вод.

Отметка подошвы ростверка определяется отметкой обреза и необходимой по расчётам и конструктивным соображениям его толщиной. Толщина ростверка зависит от его размеров в плане и диаметра ствола несущих элементов. Размеры в плане определяются условием размещения необходимого количества элементов.

Первоначально толщину ростверка можно принять h _р =1,4 …2,0м при диаметре ствола свай до 0,6 м и h _р =2,0 … 3,0м при большем диаметре несущих элементов.

Отметка обреза ростверка – 1 м.

Отметка подошвы ростверка – 3 м.

2.3. Выбор типа, размеров и материала несущих элементов

Несущим элементом является железобетонная свая-оболочка d_с=0,4м. Расчётная длина столба определяется отметками подошвы ростверка и кровли несущего слоя грунта.

Сваи и столбы, как правило, должны быть заглублены в слой грунта, обладающей высокой несущей способностью. Величина заглубления несущего элемента в несущий слой определяются расчётом и должна быть не менее 0,5 м при нескальных грунтах несущего слоя, представленных крупнообломочными грунтами, гравелистыми, крупными и среднезернистыми песками, а также пылевато-глинистыми грунтами с показателем текучести J_L≤0,1. При других нескальных грунтах несущего слоя величина заглубления должна быть не менее 1,0 м.

При толщине ствола свай , они должны быть заделаны в ростверк на

- расстояние от отметки подошвы ростверка до отметки уровня местного размыва, =1,6м

Н₁ - расстояние от отметки уровня местного размыва до отметки кровли второго слоя, Н₁=11,4м

h _з – величина заглубления свай в несущий слой, h _з =1м

Т.о.

Округляя до целого получаем

Тип несущего элемента:

В качестве несущего элемента применяется железобетонная полая квадратная свая 40х40.

Материал:

Класс применяемого бетона для оболочки – В35

Класс применяемого бетона для ядра – В20

Площадь сечения = 0,16м²

Момент инерции сечения = 0,002133м⁴

Длина =17м

2.4. Определение несущей способности столба на осевую нагрузку по сопротивлению грунта

Несущую способность , висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности по формуле

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γ_с=1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемый по прил. 5 (табл. 1 СНиП 2.02.03-85*), R=2142 кПа;

А – площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто, А=0,16м²;

и – наружный периметр поперечного сечения сваи, и=0,4^.4=1,6м;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по прил. 7, , ;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по прил. 6 (табл.2 СНиП 2.02.03-85);

h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Глубина погружения нижнего конца:

При определении R и f_i глубина погружения нижнего конца сваи и средняя глубина расположения слоя грунта принимается от уровня дна реки после общего размыва (рис 2).

№		,м	,кПа
I	1	2	18,2	36,4	36,4
	2	2	23,5	47	47
	3	2	26,8	53,6	53,6
	4	2	28,1	56,2	56,2
	5	2	29,1	58,2	58,2
	6	1,4	29,6	41,44	41,44
II	7	2	69,8	139,6	139,6
	8	1,2	71,4	85,68	85,68
					518,12

Расчётное сопротивление сваи по грунту определяют по формуле:

(11)

где γ_k – коэффициент надёжности для фундаментов опор мостов γ_k =1,4. γ_с1 – коэффициент условия работы сваи или столба в грунте γ_с1=1.

Для определения количества несущих элементов в фундаменте необходимо вычислить расчётное сопротивление сваи, уменьшенное на значение её собственного веса:

(12)

– расчетное сопротивление сваи по грунту

– собственный вес несущего элемента (для висячих свай и столбов, погруженных в несвязные грунты, определяется с учетом взвешенного действия воды)

= h · A · γ _f · ·γ _b (13)

здесь h = d + l ₀ (см. рис.2.)

γ_f –коэффициент надежности 1,1

γ_b– удельный вес бетона, равный 24 кН/м³

Рис. 3. Схема к определению несущей способности сваи

2.5. Определение характеристик жёсткости несущих элементов

2.5.1. Определение характеристик сечения ствола несущих элементов

Вычисляют площадь поперечного сечения ствола сваи или столба А и момент инерции этого сечения относительно его собственной оси У. Находят произведение EA и EJ, где Е – модуль упругости бетона, зависящий от его класса, принимается равным 0,8 от значения, приведенного в табл. 10 [6].

Для полых круглых свай и свай-оболочек, заполненных бетоном другого класса, а также для трубчатых свай с металлической оболочкой ствола вычисляют приведенные значения:

Вычислим произведения ЕА и Е J . А=0,16м² и J =0,002133м⁴ (см. п. 2.3.). Е – модуль упругости бетона, зависящий от его класса (В35), принимается равным 0,8Е _b. Е _b=34,5^.10⁶ кПа.

;

;

.

2.5.2. Определение длины сжатия несущих элементов

Для висячих свай без уширенной подошвы с диаметром ствола d _с£ 0,8 м длину сжатия определяют по формуле

(14)

где S_c=0,007 м

2.5.3. Определение коэффициента деформации

Коэффициент деформации сваи или столба определяется по формуле:

a_є = (15)

где К – коэффициент пропорциональности грунта, окружающего верхнюю часть несущего элемента, принимается по приложению 8, кН/м⁴ [6];

d_p –расчетный диаметр (шири­на) ствола несущего элемента, м;

γ_с = 3.

В случае многослойных грунтов вычисляют приведенный ко­эффициент K , который определяется только для грунтов, залегающих с поверхности (от уровня местного размыва) в пределах глубины h_k , определяемой из выражения

h_k = 3,5 d_c + 1,5 (16)

где d_c –диаметр (ширина) ствола несущего элемента, м.

h_k = 3,5·0,4+ 1,5=2.9 м

Если ( ), то К=К₁=13320 кН/м.⁴

Расчетный диаметр, м, ствола свай определяют по формуле

где К_ф – коэффициент формы, равный для квадратных стволов 1.

;

.

2.5.4. Определение приведенной глубины погружения

= α_є d (18)

d – расчетная глубина погружения элемента ниже уровня местного размыва, м

=0,6078· 16.3=9.907 м

При > 4 принимается = 4,0 м.

2.5.5. Определение перемещений несущего элемента на уровне поверхности грунта от единичных усилий.

Перемещения определяются в зависимости от значения приведенной глубины и способа закрепления нижнего конца несущего элемента в грунте по формулам:

δ_FF = A_FF /( α_є³ EJ ); (19)

δ_MF = A_MF /( α_є² EJ ); (20)

δ_MM = A_MM /( α_є EJ ); (21)

где A_FF , A_MF и A_MM – безразмерные коэффициенты, принимаемые по приложению 9 [6]; в зависимости от способа закре­пления нижнего конца элемента и . Значения округляются до ближайшего табличного значе­ния. Интерполировать A_FF, A_MF и A_MM не рекомендуется.

A_FF=2,441; A_MF=1,621; A_MM=1,751

2.5.6. Определение перемещений несущего элемента от единичных усилий, приложенных на уровне подошвы ростверка

Перемещения определяются по формулам:

δ₁ = l ₀ ³ /(3 EJ ) + δ_MM l ₀ ² + 2 δ_MF l ₀ + δ_FF ; (22)

δ₂ = l ₀ /( EJ ) + δ_MM ; (23)

δ₃ = l ₀ ² /(2 EJ ) + δ_MM l _{0 +} δ_MF . (24)

δ₁ =1,6³/(3· * ) + ·1,6² +2* * 1,6+ = 0.0005716653

δ₂ = 1,6/ * + =0.00007611

δ₃ = 1,6²/(2· * ) + ·1,6 ₊ 0, = 0.000174577

2.5.7. Определение характеристик жесткости несущих элементов

Характеристики вычисляют по формулам:

ρ ₁ = E А/ l_N ; (25)

ρ ₂ = δ₂/( δ₁ δ₂ - δ₃²) ; (26)

ρ ₃ = δ₃/( δ₁ δ₂ - δ₃²). (27)

ρ ₁ = 4,416*10^6/ 27,982=0.15782*10^6

ρ ₂ = 0.00007611 /( 0.000572 · 0.00007611 – 0.0001745 ² )= 5839.665

ρ ₃ = 0.00017457 /( 0.000572 · 0.00007611 – 0.0001745 ²)=13393,686

2.6. Определение числа несущих элементов

Количество несущих элементов в фундаменте рекомендуется определять из условия их прочности на осевую нагрузку по сопротивлению грунта:

N_max ≤ P ′_Г , (28)

где – продольное усилие в голове наиболее нагруженного несущего элемента от невыгодного сочетания нагрузок, кН; – расчётное сопротивление сваи по грунту (рассчитывалось выше).

В большинстве случаев выражение является решающим для определения числа несущих элементов (в особенности для висячих свай и столбов).

В задании указано два сочетания расчетных нагрузок. При­чем заранее неизвестно, какое из этих сочетаний является невы­годным. Следует иметь в виду, что большие значения горизон­тальных сил и моментов в направлении поперек оси моста еще не означают невыгодность этого сочетания, так как и фундамент имеет более вытянутую форму в этой направлении.

Поэтому на начальном этапе одно из сочетаний нагрузок (произвольно) принимается за невыгодное. По нему находится число несущих элементов и размеры ростверка, а потом выполня­ются проверочные расчеты на второе сочетание нагрузок.