144827 (Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста), страница 3

Q = 1.1 • T

Q =м•{0,9•[ P0+ Pп +(А • hф • ср )]+ f • Pk },

где Q - предельная удерживающая сила; м - коэффициент трения, принимаем равным - 0,25; с -коэффициент условий работы, с = 0,9; n-1 - коэффициент надёжности по назначению сооружения.

Производим расчёты: Q = 1,1• 0,48 = 0,528

Qz= 0,25• 14,07 = 3,518

0,528 / 3,518 = 0,15 < 0,9

Устойчивость фундамента на сдвиг обеспечена

3.6 Расчёт осадки фундамента при наличии водотока

Метод послойного суммирования рекомендуется для расчёта осадок фундаментов. Величина осадки фундамента определяется по формуле:

где - безразмерный коэффициент, равный 0,8; - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i-M слое грунта; hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i- го слоя грунта; п - число слоев, на которые разбита, сжимаемая толща основания.

Техника расчёта:

1. Сжимаемую толщу грунта, расположенную ниже подошвы фундамента, разбиваем на элементарные слои толщиной hi , где b – ширина подошвы фундамента. Границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунта и уровнем подземных вод. Глубина разбивки должна быть примерно равна 3*b.

2. Определяем значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и на границе каждого подслоя.

Где - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента,

= d* '; ';

удельный вес грунта i-го слоя; hi -толщина i-го слоя грунта; '- среднее значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод или ниже воды в реке, но выше водоупора, следует определять с учётом взвешивающего действия воды. В водоупоре напряжение от собственного веса грунта в любом горизонтальном сечении определяют без учёта взвешивающего действия воды.

Водоупором принимают слой суглинка или глины с I₁ 0.25.

По результатам расчёта строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта

3. Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле:

=P_m11-

Среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок:

N11=P0+Pn+Pf+Pq+Pw

Значения ординат эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте вычисляются по формуле:

=

где - коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной

Вычисления и для любых горизонтальных сечений ведутся в табличной форме. По полученным данным сг_щ и a _zp строятся эпюры.

4. Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи (В. С.). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:

5. Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:

где = 0.8 - безразмерный коэффициент для всех видов грунтов; - - среднее дополнительное вертикальное напряжение в i - м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, толщиной hi.

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя в пределах HC- Она не должна превышать предельно допустимой осадки сооружения данного типа, определяемой по формуле:

где Su - предельно допустимая осадка, см; lр - длина меньшего примыкающего к опоре пролёта, м.

Затем следует выполнить проверку условия:

S S_U

Выполним расчёты:

Нормативная вертикальная нагрузка от собственного веса опоры по обрезу фундамента Ро = 4,3 МН ; расчетный пролет для примыкающих к опоре пролетных строений Lp = 33 м; нормативная вертикальная нагрузка на опору от пролетных строений Рп = 1 МН ; глубина водотока 2 м; возможная глубина размыва грунта — 0,5 м.

Определяем полную вертикальную расчетную нагрузку Nn по подошве фундамента. Нагрузка по обрезу фундамента

N = po + рп = 4,3+1 = 5,3 МН .

Поскольку фундамент врезан в водопроницаемый грунт, учитывается взвешивающее действие воды на фундамент. Тогда при удельном весе материала фундамента (бетон) во взвешенном состоянии

у_sЬф = у_ь - y_w = 24 - 10 =14 кН/м³, получим

Р_ф = 14 • (2,2 • 3 • 10,4 + 3,2 • 3,5 • 10,4) = 2591,68 кН

Так как фундамент находится в водопроницаемом и водонасыщенном грунте, то вода не будет оказывать давление на уступы фундамента Рв = 0.

Давление суглинка на нижние уступы фундамента определяется с учетом взвешивающего действия воды

Рr= 1,5 • 7,88 • 0,5 • 10,4 • 2 = 122,93кН.

Так как суглинок находится во взвешенном состоянии, то его удельный вес

Ysb= ( 27,5-10)/(1,4+0,82) = 7,88 кН/м3.

Полная вертикальная расчетная нагрузка по подошве фундамента:

N11= 5300 + 2591,68 + 122,93 = 8014,61 кН ~ 8,02 MH.

Среднее давление под подошвой фундамента

P = N11 / А = 8,02 / (3,2 • 10,4) = =0,24 МПа = 2,4 кгс/см2.

Слева от оси фундамента строится в масштабе эпюра вертикального напряжения от собственного веса грунта. Она начинается на уровне дна водотока (без учета размыва). Таким образом, напряжение на кровле слоя суглинка равно нулю, а на уровне его подошва

= 7,88 • 2,8 = 22,06 кН/м² = 0,022 МПа

Напряжение zgo на уровне подошвы фундамента

zgo=`zgi + Y_sb2 • h'ф

здесь

Ysb2 = ( 27,4 -10 ) / ( 1,4+ 0,73 )=8,17 кН/м3

удельный вес песка во взвешенном состоянии;

h'ф = 2,2 м — заглубление фундамента в слой глины.

Отсюда

zgo = 22,06 + 8,17 • 2,2 = 40,03 кН/м³ = 0,04 МПа.

Напряжение 'g_z,b уровне подошвы слоя глины

'_zg2 = _zgl + Y_sb2 • h₂ = 22,06 + 8,17 • 7,4 = 82,52 кН/м³ = 0,083 МПа.

Эпюра напряжения _zg на кровле глины (водоупор) имеет скачок и определяется по формуле

''g_{z =} Y ₁• h₁+YW • h_W + Y ₂• h₂

''g_z =19,5• 2,8 +10•2 + 19,8•7,4= 221,12 кН/м³ = 0,221 МПа.

На глубине 3,6 м от кровли песка

g₃ = 221,12 +16,05 • 3,6 = 278,9 кН/м³ = 0,279 МПа.

Y_sb3 = 7,88 + 8,17 = 16,05 кН/м³

Далее эпюра zg может быть построена продлением ограничивающий эпюру прямой, как и в рассматриваемом ранее случае.

По аналогии строится эпюра 0,2 zg справа от оси Z в масштабе.

Строится эпюра zg дополнительных вертикальных напряжений.

Ширина фундамента b = 3,2 м, тогда максимальная толщина элементарного слоя h. < 0,4• 4 = 1,6 м. Принимаем толщину элементарных слоев равными 1,2 м.

Дополнительное вертикальное давление на основание в уровне подошвы фундамента

zpo =Pm -zgo = 0,418 – 0,04 = 0,414 МПа.

Коэффициент =L/b=10,4/3,2= 3,25.

В рассматриваемом примере нижняя граница сжимаемой толщи B.C., получилась практически на середине 6-го элементарного слоя.

Средние дополнительные напряжения определяются в1-6 слоях, т.е. в пределах Нс =5,8м.

Так же, как и в разделе 1, определяются осадки Si, отдельных слоев в пределах от подошвы фундамента до B.C. и суммарная осадка S = 5,7 см.

Поскольку величина расчетного пролета не изменилась, то

S_доп =1,5•Lp= 1,5•5,74=8,62 см

В результате имеем S = 5,7 см < S_доп = 8,62 см.

Таким образом, расчет по II второй группе предельных состояний (по величине осадки) удовлетворяет требованиям СНиП 2.05.03*. «Мосты и трубы» и изменение размеров фундамента не требуется.

В том случае, если условие S < Sдоп не выполняется необходимо изменить размеры фундамента: увеличить глубину заложения или размеры в плане и повторно выполнить расчет осадки.

Таблица № 3

4. Проектирование свайного фундамента