794
.pdf
lx лев Cy |
b0 |
Cy lx прав |
x лев
b |
lу |
Cy |
а0 |
Cy |
lу |
hx прав |
hу |
hу |
|
||
|
|
а |
Рис. 1.4. Схема конструирования фундамента
8.Определение веса фундамента и веса грунта на его уступах: а) вес фундамента
Gф сVф ф ,
где с – коэффициент условия работы, с =1,1; Vф – объем фундамента, м3;ф– удельный вес материала фундамента, ф=24 кН/м3;
б) вес грунта на уступах
GГ ГVГ ,
где Г – удельный вес грунта на уступах, Г q(кН/м3); VГ – объем грунта на уступах.
9. Проверка напряжений под подошвой фундамента: а) вдоль оси моста
1 P Gф GГ М у R,
АWy
2 P Gф GГ Му >0,
АWy
где А – площадь подошвы |
фундамента, А = а∙b; |
Wy – |
момент |
|||||||||
сопротивления подошвы фундамента в направлении оси х, |
Wy |
ab2 |
||||||||||
|
. |
|||||||||||
6 |
||||||||||||
Оценка степени недогруза фундамента |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Г |
100(R 1) |
% ; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||
б) поперек оси моста |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
P Gф GГ |
|
М |
х |
1,2R, |
|
|
|
||||
|
А |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Wх |
|
|
|
||||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 P Gф GГ Мх >0,
АWх
где Wх − момент сопротивления подошвы фундамента в направлении оси
у, Wх = a2b.
6
10. Проверка устойчивости фундамента на сдвиг
Fy c / п Р Gфв GГв , |
|
|||||
где Gфв – вес фундамента с учетом |
взвешивающего действия |
воды, |
||||
Gфв 0,9Vф ф Vф w; GГв– |
вес |
грунта |
на уступах с учетом |
|||
взвешивающего действия воды, |
GГв 0,9VГ вз ; |
вз |
q( s w) |
; |
– |
|
|
||||||
|
|
|
|
1 e |
|
|
коэффициент сдвига (трения) материала фундамента по грунту: глины:
во влажном состоянии……...0,25
сухие…………………………0,30
суглинки и супеси………………0,30
пески……………………………..0,40
гравийные и галечные грунты….0,50
Пример
Исходные данные
|
|
|
|
Данные о размерах фундамента и нагрузках |
|
|
Таблица 1.3 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Нагрузки вдоль оси моста |
|
|
Нагрузки поперек оси |
|
|||||||||
|
Размеры |
|
|
|
|
|
|
моста |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
№ |
опоры, м |
|
|
Постоянные |
Постоянные + |
|
|
Постоянные + |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
временные |
|
|
|
|
временные |
|
|
||||||
варианта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
а0 |
в0 |
Рп, |
|
М уп' , |
Fхп' , |
Р' , |
|
M у' , |
|
Fx' , |
|
Р' , |
|
M x' , |
|
Fу' , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
кН |
кН∙м |
кН |
кН |
|
кН∙м |
|
кН |
|
кН |
|
кН∙м |
|
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 |
15,0 |
4,5 |
31000 |
|
16500 |
800 |
40100 |
|
26000 |
|
1800 |
|
40100 |
|
31000 |
|
1700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.4
Данные о грунтовых условиях
5
|
1. Отметка обреза фундамента. |
|
|
(hw=1,0м), отметку |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
Так |
как |
местность |
покрыта |
водой |
обреза |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пром |
|
|
м |
воды |
|
|
|
|
|
|
Грунтовые условия основания |
|
|
|
|
|
|||||||
варианта№ |
Высота |
меженнойводы, h |
заложенияГлубинагрунтовой м |
МощностьI слоя, м |
грунтавид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
грунтавид |
|
|
|
|
|
|
|
промерзанияГлубина h |
||||||
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I слой |
|
|
|
|
|
|
|
II слой |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
s , |
, |
|
е |
|
JP |
JL |
|
|
s , |
|
, |
|
е |
JP |
JL |
|
|
|
|
|
|
|
т/м3 |
т/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
т/м3 |
|
т/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1,0 |
0 |
2,0 |
супесь |
2,7 |
2,0 |
|
0,7 |
|
6 |
0,55 |
|
Песок среднезернистый |
2,65 |
|
2,1 |
|
0,6 |
– |
– |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
назначаем ниже УМВ на 0,5 м. 2. Отметка подошвы фундамента:
а) h=h1+0,1=2,0+0,1=2,1м (т.к. более прочным является II слой);
б) h=hпром +0,25=1+0,25=1,25м;
в) h=2,5м – из условия размыва.
Отметку подошвы выбираем по наибольшей глубине h=2,5м – 3,5м.
3.Высота фундамента hф=3,5-0,5=3,0 м.
4.Положение центра подошвы
f |
16500 |
|
800 |
3 0,61м. |
|
31000 |
|||
31000 |
|
|
||
5. Нагрузки в центре подошвы фундамента: а) вдоль оси моста
Fx 1800кН; M у 26000 1800 3 40100 0,61 6939кН∙м;
б) поперек оси моста
Fу 1700 кН; Mх 31000 1700 3 36100 кН∙м.
6. Размеры подошвы фундамента: а) минимальная ширина подошвы
bmin 4,5 2 0,3 2 0,61 6,32м;
б) расчетное сопротивление грунта для песка средней крупности
R0=245 кПа ( табл.П.2 ),
k1=0,1м-1, k2=3,0м-1 (табл. П.3);
6
k2 ср h 3 =0, т.к. h < 3м; 14,7 hw=0, т.к. грунт является водопроницаемым,
R 1,7 2451 0,1 6,32 2 596,43 кПа;
в) длина подошвы фундамента
а40100/6,32 6 6939/6,322 20м;
1596,43/1,4 22,5 2,5
w hв 0, т.к. грунт водопроницаемый,
г) проверка достаточности высоты фундамента
Су' 20 15,0 2,5м, 2
1,43 2,5 3,575> hф=3м.
Условие не выполняется. Увеличиваем размер b. b=6,9м.
Пересчитываем расчетное сопротивление грунта:
R 1,7 2451 0,1 6,9 2 620,585 кПа.
Пересчитываем длину подошвы фундамента:
а 40100/6,9 6 6939/6,92 17,28 18м, 1 620,585/1,4 22,5 2,5
Су' 18 15 1,5м, 2
1,43 1,5 2,145<hф=3м.
Условие выполняется. Принимаем b=6,9 м; а=18,0 м. 7. Конструирование фундамента:
а) размеры уступов вдоль оси моста
lx лев 0,5 6,9 2 0,61 4,5 2 0,3 1,51м; lxправ 0,5 6,9 2 0,61 4,5 2 0,3 0,29м;
hx лев 1,43 1,51 2,16м, hxправ 1,43 0,29 0,415м.
Принимаем: lxлев =1,5м; lxправ =0,3м; hxлев =2,25м; hxправ =0,45м;
б) размеры уступов поперек оси моста
lу 0,518 15 2 0,3 1,2м; |
hу 1,43 1,2 1,72м. |
Принимаем: lу =1,2м; hу =1,8м. |
|
в) конструирование фундамента |
|
7
1,5 |
0,3 |
4,5 |
0,3 |
0,3 |
1,5 |
0,45 |
3,0 |
|
0,61 |
|
|
6,9 |
|
1,2 |
0,3 |
15,0/2 |
1,8 |
18,0/2 |
Рис.1.5. Окончательная конструкция фундамента
8. Определение веса фундамента и веса грунта на его уступах: а) вес фундамента
Vф=0,45∙6,9∙18+(1,5-0,45)∙(6,9-0,3)∙18+(18-1,5)∙(4,5+2∙0,3)∙18+ +(3-1,8)∙(4,5+2∙0,3)(15+2∙0,3)=303,642м3
Gф 1,1 303,642 24 8016,15кН;
б) вес грунта на уступах
VГ =6,9∙18∙3-303,642=68,958 м3;
GГ 9,81 2,0 68,958 1353 кН. 9. Проверка напряжений под подошвой фундамента:
а) вдоль оси моста
|
|
А =18 ∙6,9=124,2 м2; |
Wy |
18 6,92 |
142,83м3; |
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
6 |
|
|||
1 |
|
40100 8016,15 1353 |
|
|
6939 |
446,88 R 620,585кПа; |
||
|
142,83 |
|||||||
|
124,2 |
|
|
|
||||
2 398,3 48,58 349,72кПа>0;
б) поперек оси моста
А =124,2 м2; Wy 6,9 182 372,6м3; 6
1 40100 8016,15 1353 36100 495,19 1,2R 744,7кПа. 124,2 372,6
2 398,3 96,89 301,4>0 .
Проверяем степень недогруза
Г 620,585 446,88 100% 30 % 620,585
8
Г 744,7 495,19 100%=35 % . 744,7
10. Проверка устойчивости фундамента на сдвиг
Gфв 0,9 303,642 24 303,642 9,81 3579,94кН;
вз 9,81(2,65 1) 10,12кН/м3; 1 0,6
GГв 0,9 68,958 10,12 628,07 кН;1/1,4 40100 3579,9 628,07 0,4 12659,42 кН;
Fy =1700кН<12659,42 кН.
Условие устойчивости выполняется.
Задание № 2. Определение несущей способности буровой сваи теоретическим методом
Исходные данные
Свайный фундамент с высоким ростверком возводится на местности
покрытой водой (рис. 2.1). |
|
а) |
б) |
Рис. 2.1. Схема к определению несущей способности сваи: а) – грунтовая колонка; б) – ОПР – отметка подошвы ростверка; 1 – уровень общего размыва; 2 − уровень местного размыва; 3 − отметка кровли второго слоя; lc – длина сваи; dc – диаметр ствола сваи
Данные о размерах сваи и высотных отметках приведены в табл. 2.1, в табл. 2.2 – характеристики грунтов основания
9
|
|
|
|
|
Данные о размерах свай и высотных отметках |
|
|
|
Таблица 2.1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
№ вари- |
|
Высотные |
|
отметки |
|
|
|
Размеры |
|
сваи, м |
|||||||||
анта |
ОПР |
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
lс |
|
|
dс |
||||||
1 |
|
4,0 |
|
5,0 |
|
|
6,5 |
|
17,0 |
|
21,0 |
|
|
|
1,0 |
|
|||
2 |
|
3,0 |
|
5,0 |
|
|
7,0 |
|
12,5 |
|
18,0 |
|
|
|
1,5 |
|
|||
3 |
|
2,5 |
|
2,8 |
|
|
3,3 |
|
18,3 |
|
27,0 |
|
|
|
1,7 |
|
|||
4 |
|
3,5 |
|
4,0 |
|
|
6,0 |
|
20,0 |
|
22,5 |
|
|
|
2,0 |
|
|||
5 |
|
4,0 |
|
4,9 |
|
|
5,5 |
|
15,5 |
|
25,0 |
|
|
|
1,5 |
|
|||
6 |
|
4,5 |
|
5,6 |
|
|
6,2 |
|
14,7 |
|
15,5 |
|
|
|
1,0 |
|
|||
7 |
|
3,6 |
|
4,2 |
|
|
5,0 |
|
21,5 |
|
25,0 |
|
|
|
2,0 |
|
|||
8 |
|
2,8 |
|
3,5 |
|
|
4,0 |
|
10,8 |
|
16,5 |
|
|
|
1,7 |
|
|||
9 |
|
4,2 |
|
4,5 |
|
|
5,1 |
|
13,6 |
|
19,0 |
|
|
|
1,5 |
|
|||
10 |
3,2 |
|
3,7 |
|
|
4,6 |
|
20,6 |
|
30,0 |
|
|
|
2,0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Варианты грунтовых условий |
|
|
|
Таблица 2.2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
варианта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Грунты основания |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
грунта |
I слой |
град |
|
кН/м3 |
|
грунта |
|
град |
кН/м3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II слой |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Вид |
|
|
JL |
|
ц, |
|
гI , |
|
Вид |
JL |
|
ц, |
гI , |
|
||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Песок пылеватый |
|
|
_ |
|
28 |
|
8,9 |
Суглинок полутв. |
0,15 |
|
_ |
19,2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Супесь пластич. |
|
|
0,55 |
|
_ |
|
10,3 |
Глина тугопласт. |
0,30 |
|
_ |
10,1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
|
Песок мелкий |
|
|
_ |
|
29 |
|
11,5 |
Песок ср. круп- |
_ |
|
33 |
10,9 |
|
||||
|
|
|
|
|
ности |
|
|
||||||||||||
4 |
|
Песок |
средней |
|
_ |
|
32 |
|
9,7 |
Суглинок |
0,20 |
|
_ |
11,5 |
|
||||
|
крупности |
|
|
|
|
тугопластичный |
|
|
|||||||||||
5 |
|
Суглинок |
|
|
0,45 |
|
_ |
|
10,0 |
Суглинок твердый |
-0,1 |
|
_ |
18,7 |
|
||||
|
мягкопластичный |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
6 |
|
Песок пылеватый |
|
|
_ |
|
25 |
|
11,0 |
Супесь пластич. |
0,20 |
|
_ |
9,8 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
Глина |
|
|
|
0,30 |
|
_ |
|
10,5 |
Глина полутвердая |
0,10 |
|
_ |
20,0 |
|
|||
|
тугопластичная |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
8 |
|
Супесь пластич. |
|
|
0,60 |
|
_ |
|
9,5 |
Песок крупный |
_ |
|
35 |
11,9 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
9 |
|
Глина |
|
|
|
0,60 |
|
_ |
|
10,6 |
Суглинок |
0,40 |
|
_ |
10,5 |
|
|||
|
мягкопластичная |
|
|
|
|
тугопластичный |
|
|
|||||||||||
10 |
|
Песок мелкий |
|
|
_ |
|
33 |
|
9,2 |
Песок крупный |
_ |
|
37 |
11,0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требуется: определить несущую способность висячей буровой сваи по грунту основания теоретическим методом в соответствии со СНиП 2.02.03
– 85. «Свайные фундаменты».
Методические указания
10
Несущая способность Fd , кН, буровой сваи определяется по формуле
Fd = гc( гcR∙∙R∙A + U У гcf fi hi), |
( 2.1) |
где гc – коэффициент условий работы сваи, гc = 1; гcR – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, гcR = 1; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое для пылевато-глинистых грунтов по табл. П.4 и по формуле (2.2) для песчаных грунтов; А – площадь опирания сваи, м2; U – периметр поперечного сечения ствола сваи, м; гcf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый по табл. П.6; fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по табл. П.5; hi – толщина i- го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью грунта, м.
Глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта ( табл. 2.1 и 2.2 ) в водоеме следует принимать от уровня дна после общего размыва.
Расчетное сопротивление R грунта под нижним концом сваи для
песчаных грунтов |
|
R = 0,75б4 ( б1 гI′ d + б2 б3 гI h ), |
( 2.2 ) |
где б1 ,б2 , б3 , б4 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. П.7 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения; гI′ − расчетное значение удельного веса грунта, кН/м3, в основании сваи ( при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды); гI – осредненное ( по слоям ) расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м3, расположенных выше нижнего конца сваи ( при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды ); d – диаметр буровой сваи, м, d= dс; h – глубина заложения нижнего конца сваи, отсчитываемая от дна водоема после общего размыва, м.
На элементарные слои толщиной hi ≤ 2 м разбивают грунт боковой поверхности сваи от уровня местного размыва до нижнего конца сваи.
Пример
Исходные данные
Размеры сваи: lс = 20 м; dс = 1,7 м.
Грунты: І слой – супесь JL = 0,5; гI1 = 10,5 кН/м3.
11
ІІ слой – песок средней крупности ц = 330;
гI2 = 11,2 кН/м3.
Рис. 2.2. Схема расположения сваи в грунте
1. Отметка нижнего конца сваи
-3,5 + ( -20 ) = -23,5. 2. Глубина заложения нижнего конца сваи
h = | -23,5 – ( -4,5 )| = 19 м. 3. Осредненный удельный вес грунта.
Осредненный удельный вес определяем в пределах от УМР до нижнего конца сваи
Iср= ( 10,5 · 11 + 11,2 · 8 )/ 19 = 10,79 кН/м3.
4.Коэффициенты б по табл. П.7.
Для грунтов с ц = 330 : б1 = 48,6 , б2 = 87,6
при |
h |
|
19 |
11,2 |
3= 0,74; при dc = 1,7 |
4= 0,236. |
|
|
|||||
|
d 1,7 |
|
|
|
||
5. Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи
R = 0,75·0,236 ( 48,6 · 10,79 · 1,7 + 87,6 · 0,74 · 11,2 · 19 ) = 2599,43 кПа.
6. Расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи
(табл. 2.3).
Разбиваем боковую поверхность сваи от отметки -6,0 до -23,5 на элементарные слои.
12
Рис.2.3. Схема к определению несущей способности сваи
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
|
Промежуточный расчёт несущей способности сваи по боковой поверхности |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Наименование слоя |
hi |
di |
fi |
гcf |
гcf fi hi |
|
грунта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
2,5 |
18,5 |
0,6 |
22,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
4,5 |
23 |
0,6 |
27,6 |
|
Супесь JL = 0,5 |
|
|
|
|
|
|
2,0 |
6,5 |
25,25 |
0,6 |
30,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
8,5 |
26,25 |
0,6 |
31,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
10,25 |
27,05 |
0,6 |
24,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
12,0 |
67,8 |
0,6 |
81,36 |
|
Песок средней |
|
|
|
|
|
|
2,0 |
14,0 |
70,6 |
0,6 |
87,72 |
|
|
крупности |
|
|
|
|
|
|
2,0 |
16,0 |
73,4 |
0,6 |
88,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
18,0 |
76,2 |
0,6 |
91,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
У гс f
ihi=484,55кН/м
7.Несущая способность сваи по грунту.
А= рd2 / 4 = 3,14 · 1,72 / 4 = 2,27 м2 ;
U = рd = 3,14 · 1,7 = 5,338 м;
Fd = 1 ( 1 · 2599,43 · 2,27 + 5,338 · 484,55 ) = 8487,23 кН.
f
13