Проектирование фундаментов под опору моста (стр. 7 из 10)

- для второго варианта

n₍₂₎=

=58,29шт.

В обоих вариантах потребуется значительно увеличить размеры ростверка, кроме того, расход материала на сваи для первого варианта составит

0,30∙0,30∙4∙118=42,48м³.

Для второго варианта расход составит

0,35∙0,35∙13∙60=95,55м³.

Поэтому целесообразно увеличить длину свай.

Увеличим длину свай для первого варианта до 10 м.

По таблице принимаем сваю марки СМ10 – 35, диаметром 35x35 см, длиной

11 м, марка бетона В20.

При ℓ_св = 11м:

Суглинок тугопластичный:

при z₁ = 4,2м; R_f1=34,04кПа; h₁=2,0м; R_f1´h₁=68,08кПа∙м;

при z₂ = 6,2м; R_f2=43,36кПа; h₂=2,0м; R_f2´h₂=86,72кПа∙м;

при z₃ = 8,2м; R_f3=46,0кПа; h₃=2,0м; R_f3´h₃=92,0кПа∙м;

при z₄ = 10,2м; R_f4=47,9кПа; h₄=2,0м; R_f4´h₄=95,8кПа∙м;

при z₅ = 11,75м; R_f4=48,7кПа; h₄=1,2м; R_f4´h₄=58,44кПа∙м

при ℓ=12,3м; R=3494,67кПа; U=1,4м; g_cf=g_cf=1; А = 0,1225 м²;

Рисунок 5.3 – К определению несущей способности свай.

F_d=1∙(1∙3494,67∙0,1225 +1,4∙501,04∙1)= 1∙(428,10 + 701,49) = 1129,56кН.

Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю

P_св =

= =806,83кН.

Определяем необходимое количество свай в кусте:

n₍₁₎=

=45,56шт.

После корректировки количества свай с соблюдением симметрии и приняв n=48шт, расход составит

0,35∙0,35∙11∙48=64,68м³.

Размещение свай в плите ростверка показано на рисунке 5.4.

Сваи размещаются в рядовом порядке с шагом не менее a> 3∙d = 3∙0,35 = =1,05м.

Рисунок 5.4 - Размещение свай в ростверке

После назначения размеров подошвы ростверка уточним его конструкцию. Так как опора моста имеет размеры 8,9´5,4 м, свесы c_o примем равными 0,5м, а развитие фундамента ограничивается углом a, предельное значение которого для фундаментов опор мостов принимается равным 30°,то ростверк будет иметь следующие размеры (рисунок 5.5):

Рисунок 5.5 - Конструирование ростверка

Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка G_р и грунта засыпки G_гр на обрезе ростверка

G_р = g_б∙V_р, (5.4)

V_р = 9,6∙6,1∙1,0 + 10,6∙7,1∙1 = 133,82м³;

G_р = 24кН/м³∙133,82м³ = 3211,68кН.

Определяем вес грунта засыпки

G_гр = g_гр∙V_гр; (5.5)

V_гр = 10,6∙7,1∙2 - (9,6∙6,1∙1,0 + 10,6∙7,1∙1,0) = 16,7м³;

G_гр = 19,0кН/м³∙16,7м³ = 317,3кН.

Определяем расчетную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка

N_d = N⁰ + 1,2∙(G_р + G_гр); (5.6)

N_d= N⁰ + 1,2∙(3211,68 + 317,3) = N⁰ + 4234,78кН.

5.3 Определение расчетной вертикальной нагрузки на сваю

Расчетную нагрузку на максимально нагруженную сваю следует определять для наихудших сочетаний нагрузок по формуле

N=

(5.7)

где N_d - расчетная вертикальная нагрузка на ростверк, кН;

, - максимальные изгибающие моменты в сочетании при P_max, кН∙м;

n - количество свай в ростверке;

X, Y- расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м;

X_i, Y_i- расстояние от центральных осей до оси каждой сваи, м.

Нагрузка на уровне обреза фундамента:

N⁰=35595,68кН; Q⁰=705,6кН;

=7973,28кН∙м.

Решение

Определим расчетную вертикальную нагрузку на ростверк

N_d= N⁰ + 4234,78 = 35595,68 + 4234,78 = 39830,46 кН.

Максимальный изгибающий момент

M

= 1,2∙ + 1,2∙Q⁰∙d_p;

M

= 1,2∙7973,28 + 1,2∙705,6∙2 =11261,38 кН∙м.

Расстояние от центральной оси до оси каждой сваи (рисунок 5.4)

Тогда

N=

.

Проверяем условие

N£P_св, (5.8)

N=1010,27 кН > P_св = 806,83 кН.

Следовательно, свайный фундамент запроектирован не рационально. Увеличим количество свай до 60 штук.

Рисунок 5.4.1 – Размещение свай в ростверке (в увеличенном количестве)

Расход материала на сваи после исправления составит

0,35∙0,35∙11∙60=80,85м³.

Проверим условие

N£P_св.

N_d=39830,46 кН;

M

=11261,38 кН∙м.

Расстояние от центральной оси до оси каждой сваи (рисунок 5.4.1)

;

Тогда

N=

.

N=780,84 кН < P_св = 806,83 кН.

Запас прочности составляет

<10%.

Следовательно, свайный фундамент запроектирован достаточно рационально.

5.4 Проверка прочности основания куста свай

Свайный фундамент с висячими сваями передаёт все нагрузки на основание, расположенное в уровне острия свай. За счёт сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом в передачи на грунт на основание участвует грунт, окружающий сваи. При этом сваи вместе с окружающим грунтом образуют условный сплошной фундамент.

Границы условного фундамента определяют следующим образом (рисунок 5.6):

а) снизу – плоскостью ВГ, проходящей через нижние концы свай;

б) с боков – вертикальными плоскостями АГ и БВ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h´tg(j

/4), но не более

двух диаметров или меньших сторон поперечного сечения сваи в случаях, когда под нижними концами свай залегают пылевато-глинистые грунты с показателем текучести J_L= 0,6;

в) сверху – поверхностью планировки грунта.

Рисунок 5.6 - К определению границы условного фундамента

Значение j

- осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

j_II,mt =

, (5.9)

где j_II,i– расчётные значения углов внутреннего трения грунта по второй группе предельных состояний в пределах слоёв h_i;

h_i - глубина погружения сваи в грунт, считаем от подошвы ростверка

, м.

В собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка, а также вес грунта в объёме условного фундамента.

Проверку несущей способности по грунту фундамента из свай как условного фундамента следует выполнять по формуле

P_max£R

, (5.10)

где P_max – максимальное давление на грунт по подошве условного фундамента;

R – расчётное сопротивление грунта основания;

g_с - коэффициент условия работы;

g_n – коэффициент надёжности по назначению сооружения.

Максимальное давление P_maxдля прямоугольного в плане условного фундамента при нагрузках, действующих вдоль оси моста, определяется по формуле

P_max=

, (5.11)

где N_c – нормальная составляющая давления фундамента на грунт, кН, (с учётом веса грунтового массива АБВГ вместе с заключённым в ней ростверком и сваями), (рисунок 5.6);

F_h, M_c – соответственно горизонтальная составляющая внешней расчетной нагрузки и её момент относительно главной оси горизонтального сечения условного фундамента в уровне расчётной поверхности грунта, кН∙м;

a_у, b_у – размеры в плане условного фундамента, м;

d – глубина заложения условного фундамента, м;

k – коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта [I, приложение 25] или таблица А.4;