Проектирование фундаментов под опору моста (стр. 2 из 10)

Для второго слоя γ_s2 =2,66∙10=26,6

, кН/м³.

Для третьего слоя γ_s3 =2,75∙10=27,5

, кН/м³.

Далее определяем нормативные значения деформационных и прочностных характеристик грунтов (модуль деформации Е, угол внутреннего трения φ_n, удельное сцепление С_n, расчетное сопротивление R₀).

Данные о физико-механических характеристиках и показателях грунтов, слагающих строительную площадку, приводятся в сводной таблице 1.7.

2. Виды нагрузок и их определение

2.1 Определение нагрузок и их сочетание

Нагрузки, действующие на опору моста, состоят из постоянных (вес пролетного строения Р₁ и опоры Р_ОП) и временных (от подвижного транспорта по проезжей части Р₂, торможения транспорта F_Т, от давления льда на опору F_Л и др.).

В курсовой работе вертикальные нагрузки Р₁ и Р₂ и горизонтальная нагрузка F_Т определяются преподавателем–руководителем курсовой работы индивидуально.

Нормативный вес опоры

Р_ОП = V_Т∙γ_В, (2.1)

где V_Т – объем тела опоры, м³;

γ_В – удельный вес бетона, равный 24 кН/м³.

Нагрузку от льда на опоры мостов при отсутствии данных по ледовой обстановке района рекомендуется определять по формуле

F_Л = ψ₁∙R_rn∙b∙t, (2.2)

где R_rn = К_n∙R_r1; R_r1 – предел прочности льда на раздробление (с учетом местного сжатия), принимается равным 735 кПа в начальной стадии ледохода (низкий ледоход) и 441 кПа – при наивысшем уровне ледохода (высокий ледоход) – для 1-го района (г. Могилев);

К_n – климатический коэффициент, равный 1;

ψ₁ – коэффициент формы опоры;

b – ширина опоры на уровне действия льда, м;

t – толщина льда t =0,8∙h_Л – расчетная толщина льда, для первого района – 0,7 м.

Равнодействующую ледовой нагрузки F_Л необходимо прикладывать в точке, расположенной ниже расчетного уровня воды на 0,3t.

Расчетные усилия необходимо вычислять с учетом коэффициентов надежности по нагрузке γ_f.

Для составления сочетаний усилий, действующих на обрез фундамента, целесообразно, свести все определенные усилия в таблицу 2.1. Затем с учетом коэффициентов сочетаний η, учитывающих уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок и коэффициентов надежности по нагрузке γ_f, позволяющих перейти от нормативных усилий к расчетным, определить усилия, входящие в сочетания, для расчета фундамента по I и II группам предельных состояний. Полученные данные свести в таблицу 2.2.

Решение

Определить усилия, действующие на уровне обреза фундамента промежуточной опоры моста (относительно центра тяжести обреза).

Исходные данные: район строительства – г. Могилев; Р₁ = 9200 кН;

Р₂ = 2400 кН; F_Т = 735 кН; h_Л = 0,7 м – наибольшая толщина льда. Размеры опоры приведены на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Размеры опор и нагрузки действующие на опоры

а) нормативный вес опоры рассчитывается по формуле 2.1.

V_Т = V₁ + V_нас (2.3)

где V_нас – объем насадки, м³;

V₁ – объем опоры, м³.

Так как опора имеет вид усеченного конуса, то ее объем равен

V₁=

, (2.4)

где А_Н и А_В – площадь сечений нижней и верхней части опоры в форме эллипса, м²; А_Н = (а₂ – b₂)b₂ + πb₂²/4 и А_В = (а₁– b₁)b₁ + πb₁²/4;

h – высота опоры.

V_нас = А_В∙h_Н, (2.5)

где h_H – высота насадки, равная 0,5 м.

А_Н = (8,6–5,1)∙5,1+3,14∙5,1²/4 = 38,27 м²;

А_В = (7,1–3,6)∙3,6+3,14∙3,6²/4 = 22,77 м²;

V₁ =

м³;

V_нас = 22,77∙0,5=11,39 м³;

V_Т = 326,03+11,39=337,41 м³;

Р_ОП = 337,41∙24=8097,89 кН;

б) нагрузка ото льда на опору моста:

– при высоком ледоходе на уровне действия льда

b_1Л = b₁ + (b₂ – b₁)

, (2.6)

b_1Л = 3,6+(5,1 – 3,6)∙6,82/10,8 = 4,55 м,

где h₁ = h – УВВ = 10,8 – 3,95 = 6,85 м,

F_1Л = 0,9∙441∙4,55∙0,7∙0,8=1011,61 кН.

– при низком ледоходе на уровне действия льда

b_2Л = b₁ + (b₂ – b₁)

, (2.7)

b_2Л = 3,6+(5,1 – 3,6)·8,2/10,8= 4,74 м,

где h₂ = h – УМВ = 10,8 – 2,6 = 8,20 м

F_2Л = 0,9∙735∙4,74∙0,7∙0,8 = 1755,47 кН.

Усилия, действующие на обрез фундамента, сводим в таблицу 2.1.

Расчетные усилия необходимо вычислять с учетом коэффициентов надежности по нагрузке γ_f .

Таблица 2.1 – Усилия, действующие на обрез фундамента

Виды усилий	Вертикальные силы, кН			Горизонтальные силы, кН			Плечо относительно оси, м		Момент относительно оси, кН∙м
	Нормативные, FVH	γf	Расчетные, FV	Нормативные, FhH	γf	Расчетные, Fh	х	у	МХ	МУ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1.Собственный вес опоры, РОП	8097,89	1,1	8907,68
2.Вес пролетных строений и проезжей части, 2Р1	18400	1,2	22080
3.Временная нагрузка АК в одном пролете, Р2	2400	1,2	2880	0,75	2160

Окончание таблицы 2.1

Виды усилий	Вертикальные силы, кН			Горизонтальные силы, кН			Плечо относительно оси, м		Момент относительно оси, кН∙м
	Нормативные, FVH	γf	Расчетные, FV	Нормативные,FhH	γf	Расчетные, Fh	х	у	МХ	МУ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
4.То же в двух пролетах, 2Р2	4800	1,2	5760
5.Сила торможения, FТ	735	1,2	882	11,3	9966,6
6.Давление льда при высоком ледоходе, F1Л	1011,61	1,2	1213,93	3,95	4795,03
7.Давление льда при низком ледоходе, F2Л	1755,47	1,2	2106,57	2,6	5477,08

При расчете опор мостов рассматривают большое число сочетаний нагрузок, однако в курсовой работе рассматривается 6 сочетаний. Составим таблицу сочетаний нагрузок, действующих на обрез фундамента (таблица 2.2).

Усилия, действующие в сечении при различном сочетании временных нагрузок, определяются умножением расчетных усилий (таблица 2.2) на коэффициент η – коэффициент сочетания, учитывающий уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок.

Таблица 2.2 – Сочетания нагрузок, действующие на обрез фундамента

Номер сочетаний	Вид усилий	Коэффициент сочетаний η	Силы, кН		Моменты, кН∙м		Эксцентриситеты, м
			FV	Fh	Мх	Му	еСХ=	еСУ=
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Вес опоры, РОПВес пролетного строения, 2Р1	1 1	8907,68 22080
	Всего постоянная нагрузка	30987,68
	Временная нагрузка АК, Р2	1	2880	2160	0,064
	Итого	33867,68	2160	0,064
2	ПостояннаяВременная 2Р2	1 1	30987,68 5760
	Итого	36747,68
3	ПостояннаяВременная:Р2FT	1 0,8 0,8	30987,68 2304	705,6	1728	7973,28	0,052	0,239
	Итого	33291,68	705,6	1728	7973,28	0,052	0,239

Окончание таблицы 2.2

Номер сочетаний	Вид усилий	Коэффициент сочетаний η	Силы, кН		Моменты, кН∙м		Эксцентриситеты, м
			FV	Fh	Мх	Му	еСХ=	еСУ=
1	2	3	4	5	6	7	8	9
4	ПостояннаяВременная:2Р2FT	1 0,8 0,8	30987,68 4608	705,6	7973,28	0,224
	Итого	35595,68	705,6	7973,28	0,224
5	ПостояннаяВременная:2Р2F1Л	1 0,8 0,7	30987,68 4608	849,75	3356,52	0,094
	Итого	35595,68	849,75	3356,22	0,094
6	ПостояннаяВременная:2Р2F2Л	1 0,8 0,7	30987,68 4608	1474,60	3833,96	0,108
	Итого	35595,68	1474,60	3833,96	0,108

Анализ данных таблицы 2.2 позволяет сделать следующие выводы: