Фундамент промежуточной опоры моста

 

	E	S
112,38	17200	0,0105
96,51	17200	0,0054
73,93		0,0108
51,30	11000	0,0075
40,82 h=0,58	11000	0,0017
	Итого	0.0358

 

 

 Осадка фундамента равна 0.0358м (3,58 см ) .

Эпюры показаны на Рис. 2.

 

Проверим допустимую неравномерность  осадок опор. Различные по величине осадки соседних опор не должны вызывать появления в продольном профиле дополнительных углов перелома, превышающих  для автодорожных мостов 2 .

Расчет производим по формулам:

2      и      2         (4.28)

Где: S – расчетная осадка опоры фундамента, см

       ,   - осадки левой и правой соседних опор моста.

       , - расчетные размеры левого и правого пролетов, см

= 4.96 см ,   =5.46 см ;   =2400 см ,   =3600 см.

Проверим условие (5.20)

(3,58-3,4) / 2400 = 0.08 ≤ 0.2

(3,58-3,76) / 3600 = 0.05 ≤ 0.2

Условие выполняется.

 

 

 

Окончательные размеры подошвы  фундамента 5.36 х 11.66 м.  
Схема фундамента приведена на Рис.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Фундамент мелкого заложения

Рис.2  Эпюры напряжений.

 

 

 

5. Проектирование свайного фундамента

 

5.1 Определение основных  размеров ростверка

 

Свайный фундамент под мостовую опору может быть запроектирован с  высоким  или  низким  ростверком.   На  мелководье  и   суходоле  более рационально устройство фундамента с низким ростверком, а при глубине воды 4-6 и более метров - фундамента с высоким ростверком.

Отметку обреза ростверка массивной  опоры назначают так же, как  и отметку обреза фундамента мелкого  заложения.

Глубина заложения подошвы низкого  ростверка в русле водотока назначается  ниже уровня местного размыва не менее, чем на 25 см.

Подошва высокого ростверка должна располагаться не менее, чем на 25 см глубже нижней кромки льда при низком ледоставе.

Отметка подошвы плиты ростверка определяется также отметкой обреза и необходимой толщиной плиты. Высота ростверка устанавливается не менее  1.5 -2 м. Высокий ростверк обычно делают с вертикальными боковыми гранями; низкий ростверк может выполняться с уступами. Ширину уступов принимают не более половины их высоты.

Минимальные размеры ростверка  в уровне обреза назначают так  же, как и для фундаментов мелкого  заложения.

Размеры ростверка в уровне подошвы  зависят от количества свай и размещения их в плане.

Сваи размещают в плане рядами или в шахматном порядке. Минимальное расстояние между сваями в плоскости их острия принимается: для забивных свай - 3d (между осями).

Расстояние от края ростверка до грани ближайшей сваи должно быть не менее 25 см.

Головы свай должны быть жестко заделаны в плиту ростверка: при диаметре свай до 60 см - на два диаметра, а при диаметре более 60 см - не менее, чем на 120 см; для призматических свай -не менее половины периметра. При использовании тампонажной подушки, уложенной подводным способом ниже подошвы ростверка, глубина заделки отсчитывается от низа бетона ростверка, уложенного насухо.

Допускается заделка свай в ростверке  с помощью выпусков стержней продольной арматуры длиной, определяемой расчетом, но не менее 30 диаметров стержней при арматуре периодического профиля и 40 диаметров стержней при гладкой арматуре. При этом сваи должны быть заведены в ростверк или насадку не менее чем на 10 см.

Бетонный ростверк в промежутках  между сваями любого типа армируют вблизи подошвы, а при наличии тампонажного слоя бетона – над этим слоем. Толщину тампонажной – водозащитной подушки принимают не менее 1 м – при укладке бетонной подушки на опалубку из досок или плит, не менее 1.5 м – при укладке бетона на грунтовое дно..

В проекте примем свайный фундамент с низким ростверком. Размеры ростверка назначаем минимальные из конструктивно возможного, для наименьшего стеснения русла реки.

12х2,75х2 метра. Головы свай  заделаны в ростверк на 1 метр. Также под ростверком устраиваем  тампонажную подушку высотой 1 м и размерами 14.7х6.0 м.

 

5.2. Выбор размеров  и типов свай.

 

Сваи заглубляем в несущий слой грунта на 1 метр, исходя из этого необходимая длина сваи – 16 м. В наших условиях сваи работают как висячие сваи или сваи трения. 
Размеры сваи примем по ГОСТ 19804-91 «Сваи забивные железобетонные»

СМ16-35. : длина сваи – 16м, сечение 35х35 см , площадь сечения А=0,1225м , площадь рабочей арматуры А =37,7 см , бетон класса В 30 .

 

 

 

 

5.3. Расчет свайного фундамента по первой группе предельных состояний.

5.3.1. Определение расчетной  нагрузки, допускаемой на сваю

 

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, определяется как наименьшая по двум условиям:

   а) из условия сопротивления  материала сваи

   б) из условия сопротивления грунта основания сваи

 

Расчетная нагрузка, допускаемая  на сваю из условия сопротивления  материала сваи.

Nм= φ(Rв* Aв+ Rs* As)

φ =0.85 - коэффициент продольного изгиба

Rв=15500 кПа –сопротивление бетона на сжатие

Rs= 265000 кПа - сопротивление арматуры

As= 0.00377 - площадь арматуры

Aв= 0.1225-0.00377=0.11873 - площадь сжатого бетона

Nм= 0.85*(15500*0.11873+265000*0.00377)=2413.46 кН

 

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю из условия сопротивления грунта основания сваи.

 

                          (5.1)

Где: N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю ( продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании)

      - расчетная несущая способность сваи по грунту основания, определяемая по СНиП 2.02.03-85

         - 1.4 так как подошва низкого ростверка опирается на грунт с модулем деформации больше 5 МПа.

 

  - несущая способность по  грунту свай трения определяется  по формуле :

, кН    (5.2)

Где γ_с=1- коэффициент условий работы сваи в грунте

      γ_сr - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта (равен 1).

       γ_cf - коэффициент учитывающий условие забивки свай (равен 1)

       R=5720 - расчетное сопротивление грунта определяется по таблице 1 СНиП 2.02.03-85

       u=1.4 - наружный периметр поперечного сечения сваи, м

      A= 0.1225 -  площадь опирания на грунт сваи, м²

       f_i – сопротивление по боковой поверхности сваи определяется по таблице 2 СНиП 2.02.03-85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Грунт	hi	Hcp	fi
Суглинок ( )	2	1	35
	2	3	48
	1	4.5	54.5
Песок пылеватый	2	6	31
	2	8	33
	2	10	34
	2	12	35.6
	2	14	37.2
	2	16	38.6
Глина( )	1.3	17.65	53.65

F_d =1^. ( 1 ^. 4200 ^. 0.1225+1.4 ^. 709 )=1507.1 (кН)

Допустимая нагрузка на сваю: N  = 1507.1 / 1,4 = 1076.5 (кН)

Р_гр=1507.1 Nм = 2413.46 условие выполняется.

 

5.3.2. Расчет свайного  фундамента с низким ростверком.

 

Ориентировочное количество свай определяется по формуле :

        (5.3)

Где: - максимальная расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза ростверка.

        - расчетный вес ростверка и грунта на его обрезах.

        - коэффициент, учитывающий действие момента на фундамент, равен 1,3.

        = 1,4.

=(9х2,7х2)х(24,5-9,81)+ Gw(9x2,7-8х1,7) = 713.94 + 52.48 кН

= 1,4х1,3х(10000+766.42)/1507.1 = 13.01 14 свай.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема расположения свай дана на следующей  странице..

 

 

 

 

 Определение нагрузок, действующих  на сваи от воздействия расчетных сочетаний нагрузок.

+ G_св∙γ_{f   ,} кН                                    (5.4)

 

Где  X,Y - координаты оси наиболее и наименее нагруженной  сваи, относительно главных осей.

        ∑   и ∑ - сумма квадратов координат всех свай

        ∑Ма_I =  Мa + Ta*hр ,кНм

        ∑Мb_I =  Мb + Tb*hр ,кНм

        n – количество свай

                                                                                         (5.5)

- вес ростверка во взвешенном состоянии. =713.93 ,кН

Gw – вес воды на уступах ростверка.

- вес сваи во взвешенном  состоянии.

= , кН

 

Для I сочетания γ_f, γ_f1 = 1,1 ; для II – IV сочетаний γ_f, γ_f1 = 0,9

 

I Сочетание.

кН

= 10000+ (1.1 x 713.93)+52.49=10837.81 кН

= 1060 кНм

= 140 кНм

= 10837.81/14 + (1060 х 3.75)/87.5 + (140 х 0,675)/6.38+34.16 х 1,1 = 774.13+45.43+14.81+37.58 = 871.95 кН

     871.95 1076.5

Условие выполняется.

 

II Сочетание.

кН

= 8100+ 0,9x 713.93+367.38=9109.92 кН

= 470 кНм

= 2000+250х2=2500 кНм

= 9109.92/14 + (470 х 3.75)/87.5 + (2500 х 0,675)/6.38+34.16 х 0,9 = 966.09 кН

     966.09 1076.5

Условие выполняется.

 

III Сочетание.

кН

= 7100+ (0,9x 713.93)+262.42=8004.96 кН

= 4400+510х2 = 5420 кНм

= 650 кНм

= 8004.96/14 + (5420 х 3.75)/87.5 + (650 х 0,675)/6.28+34.16 х 0.9 = 903.58кН

     903.58 1076.

Условие выполняется.

 

IV Сочетание.

кН

= 3110+ (0,9x 713.93)+262.42=2604.96 кН

= 800+2x340 = 1480 кНм    = 0 кНм

= 2604.96/14 + (1480 х3.75)/87.5 + 0 = 186.07+63.43=249.5 кН

     249.5 1076.5 кН

Условие выполняется.

5.3.3. Проверка несущей  способности основания в уровне  низа свай.

 

Давление по подошве условного  фундамента определяют, рассматривая свайный фундамент как массивный прямоугольный параллелепипед, размеры которого определяются исходя из схемы. (Рис. 5.2.)

 

Рис. 5.2. Схема определения размеров условного фундамента.

 

 

 

Средний угол внутреннего трения, значение которого используется для  определения размеров условного фундамента определяется по формуле :

                                                             ,                                         (5.6)

         Где          ,

                        - нормальный угол внутреннего трения;

   - коэффициент надежности;

=1.1 - для песка      =1.15 – для глинистых грунтов;

 h_i - толщина i-го слоя;

                        Σh_i – расстояние от условного массива до подошвы ростверка.

 

φ_п1 =26   φ_п2 = 30 φ_гл = 20

 

Тогда получаем:

Определяем размеры условного  фундамента:

 

 

Расчетное сопротивление грунта под  подошвой условного фундамента определяем по формуле  (4.2)

, d = 17 м

 

R = 1.7[ (201(1+0.02(5.76-2))+1,5x19.62(17-3))=1.7[216.16+450.28]=1067.83 кПа

 

Несущую способность основания  проверяют по формулам:

 

            (5.7)

  = 1 – для I сочетания нагрузок, 1,2 – для II – IV сочетания нагрузок.

 

Для I сочетания:

 

P 1067,83/1.4 = 762.73 кПа , Р 762.73 кПа

 

Для II – IV сочетаний:

 

P 1067,87/1.4 = 762.73 кПа , Р (1067,83 х 1,2)/1,4 = 915,28 кПа

 

Где:  P и P   - среднее и максимальное давление на грунт по подошве условного фундамента, определяемые по формулам (2) и (3) приложения 25 СНиП 2.05.03-84.

 

 , кПа                (5.8)

, кПа              (5.9)

, кПа              (5.10)

Где:   k – коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной  коэффициента    постели грунта, расположенного выше подошвы фундамента, и принимаемый по таблице приложения 25 СНиП 2.05.03-84. k = 5096,4 кН/м