Фундамент промежуточной опоры моста

 

 

 

Грунты с расчетным сопротивлением R менее 200 кПа и модулем деформации менее 15 МПа для фундаментов опор мостов считаются слабыми.

Оценка несущей способности  грунтов зависит от конструкций  проектируемого сооружения и от величины и характера передаваемых нагрузок. Так, для мостов внешне статистически  неопределимых систем наиболее    подходящими    являются   малосжимаемые             скальные    и полускальные грунты.

Для разрезных мостов требования к  основаниям более мягкие. Здесь могут  оказаться приемлемыми и более  сжимаемые и менее прочные  грунты. Однако и в этом случае не следует принимать в качестве несущего слоя просадочные, заторфованные грунты, рыхлые пески, супеси текучие, суглинки и глины с консистенцией больше 0,5. Не рекомендуется принимать в качестве несущего слоя грунты, модуль деформации которых менее 15 МПа.

Проанализировав полученные данные можно сделать  предварительный вывод, что наиболее благоприятным грунтом для фундамента мелкого заложения будет 1-ый слой – суглинок полутвердый, а для свайного фундамента 3-ий слой – тугопластичная глина. 2-й слой – пылеватый песок является менее благоприятным для фундамента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение размеров  опоры и отметки верхнего обреза  фундамента.

 

Пролеты
Lп=36м	40см	70см	50см	25см	60см
Lл=24м	30см	70см	30см	15см	50см

 

 

 

Рис.1 Схема промежуточной опоры моста вдоль оси моста, вид сбоку.

Рис.2 Схема промежуточной опоры моста поперек оси моста, вид спереди.

Ширину оголовка опоры определим по формуле (2.1) :

 

               (2.1)

см

 

 

Данные для габарита Г8+2х1,0

 

Длина оголовка	10 м.
Длина консоли	1,0	1,5
Высота оголовка	0,3	0,4
Высота оголовка	0,4	0,6

 

 

Размеры тела опоры в плане:

 

Длина -  м  (2.2)

Ширина - см=1,75м   (2.3)

 

 

Отметка нижнего обреза фундамента должна быть ниже не менее, чем на 0,5м ниже ГМВ и на 0,25м ниже ГПЛ.

 

ГПЛ -

- 0,25=27.2 - 0.7 - 0.25 = 26.25м

ГМВ – 0,5 = 26.2 - 0.5 = 425.7м

 

За отметку обреза фундамента выберем минимальное значение, т.е. 25.7м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение нагрузок, действующих на фундамент промежуточной опоры моста.

 

3.1 Сбор нагрузок.

Основания фундаментов должны быть рассчитаны как по несущей способности (по I группе предельных состояний), так и по деформациям ( по II группе предельных состояний). Расчет по прочности является основным, так как достижение первого предельного состояния приводит к аварии сооружения. Расчет по I группе предельных состояний необходимо вести по наиболее неблагоприятным сочетаниям нагрузок с учетом соответствующих коэффициентов перегрузок. Расчет по II группе предельных состояний служит проверкой эксплуатационной надежности сооружений. Он производится на нормативные нагрузки.

При расчете учитывают следующие  виды постоянных и временных силовых  воздействий: собственный вес опоры Q₀; опорные давления от веса пролетных строений Q и Q_np и покрытия проезжей части и q_np; опорные давления от временной подвижной нагрузки А , А_пр ; опорные давления от толпы на тротуаре Р , Р_пр; тормозные силы временной подвижной нагрузки П и П_пр- давление льда Н; нагрузки от навала судов С; ветровые нагрузки на пролетные строения и опору.

Нагрузки, воздействия и их сочетания  указаны в табл. 5 [СНиП 2.05.03-84.]

При расчете различают:

  а)  основные сочетания, включающие одну или несколько из следующих нагрузок:

постоянные нагрузки и временную  подвижную вертикальную нагрузку;

  б)  дополнительные сочетания, составляемые из постоянной, временной подвижной вертикальной и одной или нескольких временных других нагрузок;

  в)   особые   сочетания,   включающие   сейсмическую   или   строительные нагрузки совместно с другими.

При определении давлений, передаваемых подвижной нагрузкой (автомобильной, толпой на тротуарах), рассматривают три возможных ее положения; на обоих пролетах, только на правом и только на левом. Загружения пролетов порознь дают возможность выявить влияние эксцентричного приложения опорных давлений в направлении продольной оси моста. По ширине проезжей части нагрузку ставят так, чтобы получить наибольший изгибающий момент в направлении поперек оси моста. Поэтому при симметричных опорах нагрузку сдвигают к борту низового тротуара.

Тормозные силы или силы тяги от автомобильной  нагрузки прикладывают в уровне центров опорных частей. Тормозные силы полностью передаются через неподвижные опорные части. Если на опоре расположены разноименные опорные части, то через подвижные опорные части условно передают 25% тормозной силы при катковых и валковых опорных частях и 50% при скользящих. Суммарная сила, передаваемая обоими видами опорных частей, не должна превышать тормозной силы, собирающейся с большего пролета по п. 2.20[СНиП 2.05.03-84.]. Поперечные удары от временной подвижной нагрузки считают действующими в уровне верха покрытия проезжей части.

Давление льда может быть направлено как поперек, так и вдоль оси  моста. Поперечное давление считают  приложенным к опоре в уровне первой подвижки льда и уровне высокого ледохода, продольное давление - в уровне высокого ледохода. Нагрузка от навала судов может действовать как поперек, так и вдоль оси моста и принимается на уровне расчетного судоходного горизонта.

Кроме рассмотренных эксплуатационных нагрузок, основания фундаментов  опор могут испытывать опасные воздействия в строительный период. К таким воздействиям относится давление льда на промежуточную опору с еще не установленными пролетными строениями.

Возможны наиболее невыгодные сочетания нагрузок для фундаментов  опор балочных разрезных мостов (приведены в табл. 7[Мосты и сооружения на дорогах]) Таких сочетаний оказывается больше десяти. В курсовой работе, с целью уменьшения объема вычислительной работы, расчеты по сбору нагрузок упрощены и сокращены. Сбор нагрузок в курсовой работе производится только для тех сочетаний,

которые перечислены ниже.

I - сочетание. В него включены нагрузки, вызывающие наибольшее вертикальное воздействие на фундамент: все постоянные нагрузки, временная вертикальная от колонн автомобилей и веса толпы на тротуарах (временная автомобильная нагрузка в виде полос АК расположена на обоих пролетах по всей ширине проезжей части, а от толпы - на обоих i тротуарах по всей длине примыкающих пролетов). Расчетный уровень воды - ГМВ.

II - сочетание. В него включены нагрузки, вызывающие наибольший изгибающий момент в плоскости оси моста: все постоянные нагрузки, временная вертикальная от автомобильной и веса толпы на тротуарах, расположенных на большем пролетном строении; тормозная сила, приложенная к этому же пролетному строению. Расчетный уровень воды - ГВВ.

III -сочетание. В него включены нагрузки, вызывающие наиболее неблагоприятное воздействие поперек оси моста: все постоянные нагрузки, временная вертикальная на обоих пролетах (нагрузка от автомобилей придвинута к низовому бордюру тротуара; нагрузка от толпы расположена на низовом тротуаре), давление льда при низком или высоком ледоходе (выбирается случай, дающий больший изгибающий момент); поперечный удар автомобилей. Расчет следует вести на одну колонну автомобилей при габарите моста Г-8 и на две колонны при Г-9, Г-10 и выше. Расчетный уровень воды - ГПЛ или ГВЛ.

IV - сочетание. В него включены нагрузки, вызывающие наиболее неблагоприятное воздействие поперек оси моста в строительный период: собственный вес фундамента и опоры с еще не установленными пролетными строениями; давление льда поперек оси моста. Расчетный уровень воды -ГПЛ или ГВЛ.

Схемы к четырем указанным сочетаниям:

 

   При использовании схем принять:

 1) положительный момент действует по направлению часовой стрелки;

 2) большее пролетное строение расположено справа от опоры;

 3) индексом «л» обозначены нагрузки, собираемые с левого (меньшего) пролетного строения; индексом «пр» - то же с правого пролетного строения.

Вычисление нагрузок производится в соответствии с [СНиП 2.05.03-84] п. 2.1 - 2,3.2, Приложения 2,10.

Постоянные нагрузки, действующие  на фундамент промежуточной опоры моста, зависят от конструкций пролетных строений, типа опоры моста, зависят от конструкций пролетных строений, типа опоры.

Составляя сочетание расчетных  нагрузок, необходимо нормативные значения величин умножить на коэффициент  надежности по нагрузке , который может быть больше или меньше единицы. Коэффициенты надежности меньше единицы применяют в расчетах тогда, когда это приводит к более неблагоприятным условиям работы фундамента или основания.

Коэффициенты надежности по нагрузкам для постоянных и временных нагрузок даны в табл. 8, 14,17 [СНиП 2.05.03-84].

При определении веса опоры и  фундамента следует принимать удельные веса: железобетонных конструкций - 24.5 кН/м³, бетонных - 23.5 кН/м³.

Для частей фундамента и опор, расположенных ниже уровня воды, необходимо учитывать взвешивающее действие воды. Взвешивающее действие воды на водонепроницаемые грунты учитывается во всех случаях, а в глинах только тогда, когда это создает более неблагоприятные условия для работы фундаментов и оснований. Уровень воды принимается невыгоднейший - наинизший или наивысший.

Удельный вес грунта на уступах  фундамента без учета взвешивания  следует принимать 18кН/м .

Временные нагрузки от подвижного состава  и пешеходов прикладываются к опоре в виде вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Нормативную временную вертикальную нагрузку АК от подвижного состава  на автодорогах принимают в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью V =0.98 К, кН/м (на обе колеи) и веса одной двухосной тележки с осевой нагрузкой Р=9.81 К,кН/м.

Класс нагрузки К принимают равным 14 для мостов на дорогах I-III категорий и IV в городах, К=8 для малых и средних мостов на дорогах IV и V категорий.

На каждой полосе устанавливают  только одну тележку в самое невыгодное положение по длине загружения.

По ширине моста полосы нагрузки АК располагают в пределах проезжей части параллельно продольной оси  моста в количестве не больше числа  полос движения.

Расстояние между осями соседних полос не менее 3 метров. Расстояние от оси крайней полосы до кромки проезжей части не ближе 1.5 м.

При определении наиболее неблагоприятных  сочетаний от двух и более полос  нагрузки АК. самую неблагоприятно расположенную нагрузку (полосу)_: вводят в расчет с коэффициентом S =1.0, а для остальных полос вводят коэффициент S =0.6 к распределенной нагрузке и S = 1 - для тележек.

Нормативная временная равномерно распределенная вертикальная нагрузка от толпы на тротуарах определяется по формуле:

Р = 3,92 - 0,0196

, кПа     (3.1)

(Р = 400-2

,кгс/м²), но не менее 1.96 кПа (200 кгс/м²),

где - длина загружения (сумма длин при загружении двух участков и более), м.

 

Длина загружения участков принимается  различной в зависимости от рассматриваемого сочетания нагрузок.

Полная нормативная временная  нагрузка от толпы на тротуаре одного из пролетов определяется по формуле:

P = T х L/2, кН                    (3.2)

где Т— ширина тротуара, м.

Нормативная горизонтальная продольная (вдоль оси моста) нагрузка от торможения   или  сил   тяги   подвижного   состава   при   расчете   опор   и фундаментов мостов принимается равной   части от равномерно распределенной нагрузки АК (вес тележек не учитывается), 5-% от веса нормативной временной подвижной нагрузки, но не менее 7.8 К,кН и не более 24.5 К,кН.

Для одной из полос принимают  коэффициент S - 1.0, а для других полос S = 0.6.

Продольная нагрузка прикладывается в уровне проезда, а при балочно-пролетных  строениях может быть приложена  в уровне центра опорных частей промежуточных  опор (в последнем случае влияние момента от переноса нагрузки допускается не учитывать).

Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку от ударов подвижного состава  независимо от числа полос движения по мосту следует принимать:

а) от автомобильной нагрузки АК - в виде равномерно распределенной нагрузки, равной 0.39К, кН/м, или сосредоточенной силы, равной 5.9К, кН, приложенных в уровне верха покрытия проезжей части, где К=11 (при Г-10, Г-П.5),К=8(приГ-8).

Нормативную ледовую нагрузку определяют в соответствии с приложением   10[СНиП 2.05.03-84].   Равнодействующая   ледовой   нагрузки  F (или F ) прикладывается к точке опоры, расположенной ниже расчетного уровня воды на 03t, где t- расчетная толщина льда, равная