2. Определение расчетных нагрузок на сваи фундаментов. Окончательное назначение числа свай и размеров ростверка.

Расчетная нагрузка, передаваемая на i-ую сваю фундамента, для вертикальных свай определяется по формуле:

(3.8)

y_i – расстояние от главных осей инерции фундамента до оси рассматриваемой оси инерции сваи;

n_св – принятое количество свай: n_св = 18;

N_п – расчетная вертикальная нагрузка на свайный фундамент, включая вес ростверка и грунта на его уступах:

M_п – расчетный момент, действующий на фундамент в плоскости подошвы ростверка при данной комбинации нагрузок:

Необходимо проверить выполнения условия (3.2):

Условие (3.2) выполняется.

3. Определение осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайного фундамента производится как для условного фундамента ABCD на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 [1] методом послойного суммирования. Этот фундамент передает равномерно распределенное давление от сооружения на грунт в плоскости, проходящей через острия свай.

Определение границ условного фундамента

φ_ср – средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

(3.9)

φ₁, φ₂, … φ_n – расчетные значения углов внутреннего трения грунта при расчете по II-ой группе предельных состояний в пределах соответствующих участков сваи l₁,l₂, …,l_n.

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения под левой и правой опорой моста равно:

Угол распространения давления под ростверком равен:

(3.10)

Для левой и правой опоры моста угол распространения давления равен:

Размеры условного фундамента и площадь подошвы:

условная глубина d_y = (d_р+L_св): d_{y лев} = 16.5 м, d_{y пр} = 16.5 м;

условная ширина b_y = 3.3 + 2∙L_св∙tgα: b_{y лев} = 6.85 м, b_{y пр} = 6.60 м;

условная длина l_y = 12 + 2∙L_св∙tgα: l_{y лев} = 15.55 м, l_{y пр} = 15.30 м;

условная площадь подошвы A_y = l_y ∙ b_y : A_{y лев} = 106.5 м², A_{y пр} = 101 м².

Вес условного фундамента abcd определяется по формуле:

(3.11)

γ_i – удельный вес i-го слоя грунта основания;

l_i – толщина i-го слоя грунта.

G_{y лев} = 106.5∙(1.85∙5.5 + 1.91∙5 + 1.76∙1 + 1.98∙2.5) = 2815.33 тс

G_{y пр} = 101∙(1.85∙2.5 + 1.91∙3 + 1.76∙5 + 1.98∙3.5) = 2634.56 тс

Средний удельный вес грунта условного фундамента определяется:

(3.12)

Расчетное сопротивление грунта на уровне dc определяется по формуле:

(3.13)

γ_с1 , γ_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по [5]: γ_с1 =1.25, γ_с2 =1;

k – коэффициент, зависящий от прочностных характеристик грунта: k = 1.1;

M_γ , M_q , M_c – коэффициенты, принимаемые по [5]: M_γ=0.98, M_q=4.93, M_c=7.40;

k_z – коэффициент, зависящий от b_у: k_z = 1;

b_у – ширина подошвы условного фундамента;

γ_ср – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента: γ’_ср = 2.03 тс/м³;

γ’_ср – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента: γ_{ср лев} = 1.6 тс/м³, γ_{ср пр} = 1.58 тс/м³;

d_у – глубина заложения условного массива фундамента: d_у = 16.5 м;

d_b – глубина подвала от уровня планировки до пола подвала: d_b = 0;

c_II – расчетное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента: c_II = 3 тс/м³.

R_лев = 188.61 тс/м²

R_пр = 186.20 тс/м²

Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента определяется по формуле:

(3.14)

Фактическое давление по подошве фундамента p, должно не превышать расчетного сопротивления грунта R по условию (2.6):

Условие (2.6) для левой и правой опоры моста выполняется.

Расчет осадки свайного фундамента производится по формуле (2.12).

Определяем дополнительное вертикальное давление условного фундамента на основание по формуле (2.14):

Определив p₀ , строим график распределения по оси z для левого и правого фундамента (соответственно рис. 3, 4), при этом вычисления ведутся в табличной форме (таблицы 9, 10).

Таблица 9: Расчет , и для левого фундамента

z	0	0,5	1	2	3,5	5	8	12
ξ	0	0,25	0,5	1	1,75	2,5	4	6
α	1	0,986	0,953	0,814	0,592	0,433	0,248	0,136
σzpoi	13,11	12,93	12,49	10,67	7,76	5,68	3,25	1,78
σzg	26,40	27,39	28,39	30,39	33,39	36,57	42,93	51,41
0.2∙σzg	5,28	5,48	5,68	6,08	6,68	7,31	8,59	10,28

Таблица 10: Расчет , и для правого фундамента

z	0	1,5	2,5	3	5	7,5	8	12
ξ	0	0,75	1,25	1,5	2,5	3,75	4	6
α	1	0,916	0,734	0,66	0,433	0,271	0,248	0,136
σzpoi	13,80	12,64	10,13	9,11	5,98	3,74	3,42	1,88
σzg	26,07	29,04	31,02	32,02	36,02	41,02	42,08	50,56
0.2∙σzg	5,21	5,81	6,20	6,40	7,20	8,20	8,42	10,11

Точка пересечения графиков определяет сжимаемую толщу основания H_с, в пределах которой происходит сжатие грунта.

По рисункам 3, 4 определяем активную сжимаемую толщу:

H_с(л) = 4.0 м, H_с(пр) = 4.3 м

Вся активная толща H_с разбивается на слои таким образом, чтобы в пределах одного слоя грунт бы однородным. В середине каждого слоя по определяются значения и вычисляется осадка i-ого слоя грунта.

Вычисления S_i ведутся в табличной форме для левого и правого фундамента (соответственно таблицы 11, 12).

Таблица 11

№	zсер, м	hi, м	σzpoi, тс/м²	Ei, тс/м²	Si, м
1	0,25	0,5	13,04	2400	0,0022
2	0,5	1	12,49	3000	0,0033
3	0,5	1	10,67	3000	0,0028
4	0,5	1	8,65	3000	0,0023
5	0,25	0,5	7,35	7500	0,0004
				S = ΣSi	0,0110

Осадка левого фундамента составляет: S = 1.1см.

Таблица 12

№	zсер, м	hi, м	σzpoi, тс/м²	Ei, тс/м²	Si, м
1	0,625	1,25	13,56	2400	0,0057
2	0,625	1,25	11,79	2400	0,0049
3	0,45	0,9	9,2	3000	0,0022
4	0,45	0,9	7,63	3000	0,0018
				S = ΣSi	0,0146

Осадка правого фундамента составляет: S = 1.5см.

Предельно допустимая осадка для мостов составляет: S_u = 20 см.

S = 1.1 см < S_u = 20 см

S = 1.5 см < S_u = 20 см

Условие (2.17) выполняется для левого и правого фундаментов.

Расчет относительной неравномерности осадок

Необходимо проверить выполнение условия (2.18):

Условие (2.18) по предельной относительной неравномерности осадок выполняется.