Условие выполняется с недогрузом 3,45%.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

После определения числа несущих элементов и схемы их размещения от нагрузок принятого направления необходимо найти N_max и N_minот нагрузок другого направления. N_max и N_min от нагрузок, действующих поперек оси моста, вычисляют по аналогичному выражению, в котором вместо b, M_yº и J_yº учитывают соответственно величины а, M_хº и J_хº.

Рассмотрим расчет на нагрузки, действующие поперёк моста

;

;

;

;

;

_x⁰= =51∙ (0,094∙14,1²+0,083) = 954,793.

Вычислим наибольшее и наименьшее усилия в элементах по формуле:

;

=(17207+3643,2)/51±0,5*14,1*19793,65/954,793;

N_min =476,575кН;

N_max =767,55 кН;

;

N_max =767,55≤861,27=Р_Г’ (Условие выполняется);

Условие выполняется с недогрузом 10,88 %.

В зависимости от общего числа несущих элементов n, числа несущих элементов в ряду уточним значения коэффициентов =1,4 и =1,0. Коэффициенты сохраняют свои начальные значения. Следовательно, не требуется пересчитывать сопротивление сваи по грунту.

Принимаю количество свай n=51(3x17).

2.7. Вычисление усилий, моментов в несущих элементах на уровне подошвы ростверка и определение его перемещений

От нагрузок, действующих вдоль и поперек оси моста, определяют продольный усилия в несущих элементах каждого ряда, изгибающие моменты и поперечные силы . Для фундаментов с вертикальными несущими элементами и получаются одинаковыми во всех элементах.

Продольное усилие в любом несущем элементе от нагрузок, действующих вдоль оси моста,

где - координата центра сечения каждого несущего элемента.

;

;

;

;

;

.

Изгибающий момент в голове элемента

.

Поперечная сила в голове элемента

.

Затем определяют перемещения ростверка: горизонтальное смещение

и угол поворота

.

Проверкой правильности вычислений служат следующие условия равновесия:

( 831,5702+622,063+412,5553)17=31725,2 31725,2 (Условие выполняется).

(1,85*831,5702+0*622,063+(-1,85)*412,5553)*17-51*22,972=1200;

12006=12006 (Условие выполняется).

;

;

719,871 ≈720 (Условие выполняется).

Продольное усилие в любом несущем элементе от нагрузок, действующих поперек оси моста.

N_i = (P^’ + G_p)/n + M_x⁰y_i/I_x⁰=622,0627+113,2473*у_i;

y₁₌7,04;

y₂₌6,16;

y₃₌5,28;

y₄₌4,4;

y₅₌3,52;

y₆₌2,64;

y₇₌1,76;

y₈₌0,88;

y₉₌ 0;

y₁₀₌-0,88;

y₁₁₌-1,76;

y₁₂₌-2,64;

y₁₃₌-3,52;

y₁₄₌-4,4

N₁ =767,3441

N₂ = 749,1840;

N₃ = 731,0238;

N₄ = 712,8636;

N₅ = 694,7034;

N₆ = 676,5433;

N₇ = 658,3831;

N₈ = 640,2229;

N₉ = 622,0627;

N₁₀ = 603,9026;

N₁₁ = 585,7424;

N₁₂ = 567,5822;

N₁₃ = 549,4221;

N₁₄ = 531,2619

N₁₅ =513,1017

N₁₆ =494,9415

N₁₇ =476,1814

y₁₅₌ -5,28

y₁₆₌-6,16

y₁₇₌-7,04

Изгибающий момент в голове элемента:

M_x^в = F_yc/n – M_x⁰d_m/I_x⁰ = 1050∙2,293/51 –19703,65∙0,083/954,793 = 45,496;

Поперечная сила в голове элемента:

Q^в = F_y/n = 1050/51 = 20,588;

Перемещение ростверка (вертикальное смещение):

u_y = F_y/(nρ₂) + M_x⁰c/(ρ₁I_x⁰) = 1050/(51∙5839,665) + +19703,65∙2,293/(157820*954,793) =0,00383;

Перемещение ростверка (угол поворота):

ω_x = M_x⁰/(ρ₁I_x⁰) = 19703,65/(157820*954,793) = 0,00013.

Проверка:

2.8. Определение моментов, поперечных и продольных сил и реактивных давлений грунта в несущем элементе ниже поверхности грунта

Эти данные необходимы для оценки прочности стволов несущих элементов и их устойчивости в грунте в сечениях ниже поверхности грунта (уровня местного размыва).

Изгибающие моменты , поперечные силы в несущем элементе и реактивные давления грунта на его боковую поверхность определяются на ПЭВМ по специально разработанной программе кафедры КОСТ-2. Программа обеспечивает получение , и на приведенной глубине с интервалом и на глубине с интервалом 0,5.

Приведенная глубина z определяется как

,

где - коэффициент деформации, 1/м;

Z– фактическая глубина от поверхности грунта (подошвы ростверка при его заглублении в грунт), Z =13,6м.

.

Исходными данными для расчета являются: перемещения несущего элемента на уровне поверхности грунта от единичных усилий , и ; изгибающий момент и поперечная сила в голове несущего элемента; свободная длина сваи ; коэффициент деформации ; жесткость сечения ствола несущего элемента EJ; коэффициент пропорциональности грунтаК; число сечений, в которых определяются силовые факторы N =18.

По вычисленным значениям , , в различных сечениях по глубине строят эпюры силовых факторов, которые дают наглядные представления об их изменениях по глубине. По эпюрам определяют наибольшие значения момента и расчетные значения реактивного давления грунта.

Помимо эпюр , , строится также эпюра продольных усилий . При построении эпюры для висячих элементов учитывается разность между приращением собственного веса элемента по глубине и расчетными силами трения, действующими по его боковой поверхности. Расчетные силы трения определяют по выражению

P_T = ( γ_c1 u/ γ_k)∑ γ_cff_ijh_ij;

P_T = (1·1,6/ 1,4)·518,12=529,1371кН;

N_z=N_max+ g_c;

N_z=767,3441+59 ,36 =826 ,7041кН ;

N_n=N_max+g_c-P_{Т ;}

N_n=767,3441+59 ,36 -327,1657=234 ,5669кН .

Рис. 3. Эпюры Мz,Qz,Pz по длине несущего

элемента при свободном его конце

2.9. Условия прочности, устойчивости и деформативности, которым должен удовлетворять запроектированный фундамент

При проектировании фундамента необходимо удовлетворить рассмотренным ниже условиям с учетом сочетаний нагрузок (действующих вдоль и поперек оси моста), которые могут повлиять на размеры фундамента и количество несущих элементов. Хотя бы одно из условий от невыгодного сочетания нагрузок должно удовлетворяться без излишних запасов.

2.9.1. Проверка несущей способности сваи или столба по сопротивлению грунта

Необходимо оценить степень использования несущей способности наиболее нагруженного элемента фундамента, %:

Вдоль оси моста:

N_max =831,57≤861,27=Р_Г’ (Условие выполняется);

Условие выполняется с недогрузом 3,45%.

Поперек оси моста:

N_max =767,55≤861,27=Р_Г’ (Условие выполняется);

Условие выполняется с недогрузом 10,88 %.

2.9.2. Проверка несущей способности и трещиностойкости материала ствола сваи или столба

Прочность и трещиностойкость железобетонных свай и столбов по материалу ствола оценивают, сравнивая действующий в сечении момент с наибольшим , воспринимаемым сечением при данном значении (расчетным сопротивлением сечения сваи по моменту):

,

где η – коэффициент, учитывающий увеличение начального ксцентриситета продольного усилия за счет прогиба сжато-изогнутого элемента и определяемый по формуле

,

где - условная критическая сила, определяемая для бетонных элементов по формуле

,

где - модуль упругости бетона, зависящий от его класса, МПа;

- момент инерции площади сечения бетона, определяется без учета трещин в бетоне, ;

- коэффициент, учитывающий влияние на прогиб длительного действия нагрузки, предварительного напряжения арматуры, ; .

Значение коэффициента следует принимать равным , где . Здесь - наибольший изгибающий момент в несущем элементе (в опасном сечении); - продольная сила в том же сечении, кН, кН. принимается большее абсолютное значение момента в голове элемента или по его длине в грунте, кНм.

;

;

;

Значение коэффициента должно быть не менее определяемого по формуле

где - расчетная длина элемента;

;

- расчетное сопротивление бетона, МПа, [3]

Расчетную длину несущего элемента на продольный изгиб для фундаментов только с вертикальными несущими элементами определяют по формуле

;

7876,361

;

;1,23000

;55,960

;

;

;

.

Принимаю армирование 12ø25, (Рис 4).

Рис. 4. График прочности для сваи 40х40

2.9.3 Оценка устойчивости грунта у боковой поверхности

несущего элемента

Эта проверка сводится к выполнению условия

,

где - давление на грунт боковой поверхностью сваи или столба на глубине zот уровня местного размыва, ,определяется согласно п. 2.8; и - коэффициенты для промежуточных опор мостов с безраспорными пролетными строениями и многорядным расположением несущих элементов, принимаются равными единице; - интенсивность разности пассивного и активного давления грунта, кПа.

При условие проверяет для глубин .

Давление определяют по формуле, полученной по теории предельного напряженного состояния грунтов:

,

где - удельный вес грунта в пределах глубины z, ; и - расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления грунта на глубине z, , ; - коэффициент, равный 0,6.

;

;

.

2.9.4. Проверка напряжений в грунте по подошве условного фундамента

Напряжение в нескальном грунте по подошве условного фундамента (см рис. 3), к которому приводится свайный или столбчатый фундамент, должны удовлетворять условиям:

;

,

где и - среднее и максимальное напряжения по подошве условного фундамента, кПа;

- расчетное сопротивление грунта на уровне нижних концов свай при ширине фундамента , ;

- коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,4;

- коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,2 при учете помимо постоянной и подвижной вертикальной нагрузок еще и других временных нагрузок.

; ;

;

м;

м;

;

;

;

;

кН;

(Условие выполняется)

,

где , - соответственно горизонтальная составляющая внешней нагрузки, кН, и её момент относительно главной оси горизонтального сечения условного фундамента в уровне расчетной поверхности грунта, кНм;

- глубина заложения условного фундамента по отношению к расчетной поверхности грунта, кНм;

, - размеры в плане условного фундамента в направлении, параллельном плоскости действия нагрузки и перпендикулярном ей, м;

k – коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта, расположенного выше подошвы фундамента, и принимаемый по табл. 11 [11], k =4156,08кН/м.

- коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента, кН/м.

кН;

.

2.9.5. Оценка деформативности фундамента в горизонтальном направлении

Деформативность фундаментов опор мостов оценивают по назначению горизонтального смещения верха опоры как вдоль, так и поперек оси моста от нормативных нагрузок; определяют через перемещения ростверка по формуле

,

где uи w– горизонтальное перемещение и угол поворота ростверка, определяются по данным п.2.7; - расстояние от подошвы ростверка до верха опоры, ; - высота опоры (см рис. 1), =20,5м;

м.

м.

2.10. Конструирование и расчет плиты ростверка

В п. 2.6. определили размеры ростверка в плане из условия размещения необходимого числа несущих элементов. Высоту ростверка назначили предварительно при выборе отметок его обреза и подошвы. Принятая толщина плиты проверяется из условия ее работы как железобетонной конструкции. Кроме того она должна обеспечивать необходимую заделку голов несущих элементов.

Соотношение выполняется следовательно ростверк можно не рассчитывать как железобетонную конструкцию.

Ростверки опор мостов устраиваются из бетона класса не ниже В20.

Необходимо также удовлетворить условию на местное сжатие бетона ростверка головами несущих элементов:

где - наибольшее продольное усилие в голове несущего элемента, кН; А – площадь поперечного сечения ствола несущего элемента, м²; - расчетное сопротивление бетона плиты на осевое сжатие по нормам проектирования мостов, кПа.

Условие выполняется при классе бетона В35.

Армирования ростверка производим из условия A_s= 10см² на 1мп, защитный слой 100 мм шаг 200 мм.

Число стержней n:

Находим диаметр арматуры d_ар:

мм

мм

Вывод: Получили квадратную сетку армирования: 93стерженей диаметром 16 мм с шагом 200 мм и 31 стержней диаметром 16 мм с шагом 200 мм. По кроям шаг арматуры уменьшаем до 100мм.

Библиографический список

1. СНиП 2.02.03.-85. Свайные фундаменты.

2. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. – М.: Госстрой России, 1998.

3. СНиП 2.05.03.-84*. Мосты и трубы.

4. Костерин Э.В. Основания и фундаменты. – М.: Высшая школа, 1990. – 431с.

5. Типовые конструкции. Железобетонные призматические сваи для мостовых опор. – Л.: Ленгипротрансмост, 1980.

6. Типовой проект предварительно напряженных железобетонных свай квадратного сечения длиною от 8 до 20 метров. – Л.: Ленгипротрансмост, 1968.

7. Костерин Э.В. Проектирование свайных и столбчатых фундаментов опор мостов: Учеб. пособие. – Омск: СибАДИ, 1983. – 84 с.

8. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры/ ЦНИИпромздаий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 195 с.

9. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений/ ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 52 с.

11. Проектирование свайных и столбчатых фундаментов опор мостов: Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Основания и фундаменты»/ Сост.: Э.В. Костерин, М.П. Мусиенко, В.А. Гриценко, М.Е. Кашицкая. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. – 47 с.