Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНДАМЕНТА УСТОЯ МОСТА
Методические указания |
||||
|
|
|
|
И |
|
к курсовой работе |
|||
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
Составитель Н.И. Барац |
||||
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Омск ♦ 2016
УДК 624.21.09 ББК 39.112.2-04 О62
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.Г. Малофеев (СибАДИ)
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний.
О62 Обеспечение устойчивости фундамента устоя моста [Электронный ресурс] :
методические указания к курсовой работе / сост. Н.И. Барац ; кафедра «Строительная механика и геотехнологии». – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2016. – URL: http:// bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Составлены в СибАДИсоответствии с действующими нормами проектирования оснований зданий и сооружений [3] и рабочей программой по дисциплине «Механика грунтов».
Рассмотрены расчеты осадки и крена фундамента устоя моста с учетом влияния примыкающей насыпи и определение давлений грунта и воды на шпунтовую стенку. Сопровождаются примерами.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Предназначены для обучающихся по направлению «Строительство» профиля «Мосты и транспортные тоннели».
Текстовое (с мвольное) издание (750 КБ)
Системные требован я : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ;
1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов
Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome
Редактор Н.И. Косенкова Издание первое. Дата подписания к использованию 30.12.2016
Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016
Введение
Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине «Механика грунтов» для обучающихся по направлению «Строительство» профиля «Мосты и транспортные тоннели».
Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков по дисциплине «Механика грунтов».
В работе необходимо рассчитать осадку и крен фундамента устоя моста и определить давление грунта и воды на шпунтовую стенку.
Работа состоит из пояснительной записки, в ней следует привес-
ти исходные данные, расчеты, чертежи, на которых в масштабе дать |
|
эпюры напряжений и расчетные схемы. |
И |
|
|
Варианты к исходным данным выдаются преподавателем. |
|
Д |
|
Курсовая работа оформляется в соответствии с действующими |
|
правилами [5].
По результатам выполнения работы и ее защиты выставляется |
|||
оценка. |
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
и |
|
|
|
С |
|
|
3
1. РАСЧЕТМЕТОДОМПОСЛОЙНОГОСУММИРОВАНИЯ ОСАДКИИКРЕНАФУНДАМЕНТАУСТОЯМОСТАСУЧЕТОМ ВЛИЯНИЯПРИМЫКАЮЩЕЙКНЕМУНАСЫПИ
Исходные данные
Схемы фундамента и насыпи с обозначениями их элементов приведены на рис. 1. Основание двухслойное. Слой 1-й – песок среднезернистый, слой 2-й – суглинок тугопластичный. Уровень подземных вод WL находится в слое 1-м на глубине 2 м.
Размеры фундамента a, b, h; параметры насыпи bн , Hн , γн ; составляющие нагрузок, приведенные к центру подошвы фундамента P0, Mу, Fх ; характеристики грунтов основания: H1 – мощность перво-
го слоя, γ1 – удельный вес грунта первого слоя, ρs1 и ρs2 – плотность
частиц грунта 1-го и 2-го слоев, е1 и е2 – коэффициенты пористости, Е1 и Е2 – модули общей деформации (табл. 1). сходные данные вы-
даются преподавателем по варианту задания. |
|
||
|
|
И |
|
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОС ДКИ ОСНОВАНИЯД |
ФУНДАМЕНТА |
||
|
А |
|
|
Осадка рассч тывается методом послойного суммирования со- |
|||
б |
|
|
|
и |
|
|
|
гласно СП 22.13330.2011[4]. Метод послойного суммирования заключается в том, чтоСосадку грунта под действием нагрузки от сооружения определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которых можно принимать в расчетах средние значения сжимающих напряжений σz . Основными предпосылками этого мето-
да расчета является условие невозможности бокового расширения грунта.
Осадка определяется послойно от уровня подошвы фундамента до нижней границы сжимаемой толщи (ВС).
Вертикальные напряжения от нагрузки зависят от размеров, формы, глубины заложения фундамента и свойств грунтов основания.
4
Таблица 1
Исходные данные
Ва- |
Размеры |
|
Характеристики |
Нагрузки |
|
|
Характеристики грунтов основания |
|
|||||||||||||||
ри- |
фундамента, м |
|
насыпи |
|
|
|
|
|
|
|
1-й слой |
|
|
|
2-й слой |
||||||||
ант |
a |
b |
|
h |
bн , |
Hн , |
|
γн , |
P0 , |
|
Fx , |
My , |
H1, |
γ1, |
|
ρs1 , |
|
e1 |
E1 , |
ρs2 , |
|
e2 |
E2 , |
|
|
м |
м |
|
кН/м3 |
кН |
|
кН |
кН∙м |
м |
кН/м3 |
|
т/м3 |
|
МПа |
т/м3 |
|
МПа |
|||||
1 |
12,0 |
4,0 |
|
3,0 |
12,0 |
3,0 |
|
18,0 |
10000 |
|
700 |
И |
19,0 |
|
2,66 |
|
0,60 |
10,0 |
2,70 |
|
0,72 |
10,0 |
|
|
|
|
6000 |
6,0 |
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
14,0 |
3,8 |
|
3,5 |
14,0 |
4,0 |
|
17,0 |
12000 |
|
720 |
5600 |
7,0 |
18,0 |
|
2,65 |
|
0,62 |
11,0 |
2,71 |
|
0,73 |
11,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
10,0 |
4,0 |
|
3,6 |
10,0 |
3,5 |
|
17,5 |
11000 |
|
690 |
5900 |
6,0 |
18,2 |
|
2,66 |
|
0,59 |
12,0 |
2,72 |
|
0,75 |
12,0 |
4 |
11,0 |
4,2 |
|
3,8 |
12,0 |
3,6 |
|
17,8 |
11500 |
|
710 |
5800 |
5,0 |
18,8 |
|
2,66 |
|
0,60 |
10,0 |
2,73 |
|
0,71 |
10,0 |
5 |
12,0 |
4,2 |
|
3,4 |
14,0 |
3,8 |
|
17,9 |
12000 |
|
680 |
5700 |
7,0 |
19,0 |
|
2,65 |
|
0,61 |
12,0 |
2,70 |
|
0,70 |
12,0 |
6 |
10,0 |
3,5 |
|
3,0 |
12,0 |
4,0 |
|
18,0 |
11000 |
|
710 |
6000 |
7,0 |
18,2 |
|
2,65 |
|
0,62 |
11,0 |
2,70 |
|
0,71 |
11,0 |
7 |
14,0 |
4,0 |
|
3,5 |
14,0 |
3,8 |
|
17,6 |
10000 |
|
700 |
5900 |
6,0 |
19,0 |
|
2,66 |
|
0,60 |
12,0 |
2,69 |
|
0,70 |
12,0 |
8 |
13,0 |
4,0 |
|
3,6 |
12,0 |
3,2 |
|
16,9 |
11000 |
|
710 |
6000 |
5,0 |
18,8 |
|
2,65 |
|
0,61 |
10,0 |
2,70 |
|
0,71 |
10,0 |
9 |
12,0 |
4,0 |
|
3,6 |
14,0 |
3,6 |
|
17,0 |
12000 |
|
700 |
5900 |
6,0 |
18,9 |
|
2,66 |
|
0,62 |
12,0 |
2,71 |
|
0,72 |
12,0 |
10 |
14,0 |
4,2 |
|
3,8 |
12,0 |
3,8 |
|
18,0 |
11000 |
|
720 |
6000 |
7,0 |
18,0 |
|
2,65 |
|
0,60 |
11,0 |
2,70 |
|
0,70 |
11,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
11 |
13,0 |
3,5 |
|
3,5 |
14,0 |
3,6 |
|
17,0 |
12000 710 |
5800 |
6,0 |
19,0 |
|
2,65 |
|
0,63 |
12,0 |
2,69 |
|
0,72 |
12,0 |
||
12 |
12,0 |
3,8 |
|
3,2 |
12,0 |
3,0 |
|
18,2 |
11000 |
|
700 |
5900 |
7,0 |
19,2 |
|
2,66 |
|
0,64 |
11,0 |
2,70 |
|
0,71 |
11,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
14,0 |
4,0 |
|
3,2 |
14,0 |
3,8 |
|
18,0 |
10000 |
720 |
5900 |
6,0 |
18,8 |
|
2,65 |
|
0,60 |
12,0 |
2,69 |
|
0,70 |
12,0 |
|
14 |
12,0 |
3,8 |
|
3,6 |
12,0 |
3,2 |
|
18,0 |
12000 |
|
700 |
5800 |
7,0 |
19,0 |
|
2,65 |
|
0,62 |
11,0 |
2,70 |
|
0,71 |
11,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
15 |
14,0 |
3,9 |
|
3,0 |
12,0 |
3,8 |
|
18,0 12000 |
720 |
5600 |
6,0 |
19,2 |
|
2,66 |
|
0,61 |
12,0 |
2,71 |
|
0,72 |
12,0 |
||
16 |
10,0 |
4,0 |
|
3,0 |
12,0 |
4,0 |
|
17,6 |
11000 |
|
710 |
6000 |
7,0 |
19,0 |
|
2,65 |
|
0,65 |
11,0 |
2,72 |
|
0,70 |
11,0 |
17 |
11,0 |
5,0 |
|
3,0 |
14,0 |
6,0 |
|
18,0 |
12000 |
|
700 |
5900 |
6,0 |
18,0 |
|
2,66 |
|
0,63 |
12,0 |
2,70 |
|
0,73 |
12,0 |
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
18 |
12,0 |
5,0 |
|
4,0 |
12,0 |
3,0 17,8 |
11500 |
|
710 |
6000 |
7,0 |
18,6 |
|
2,64 |
|
0,65 |
11,0 |
2,72 |
|
0,70 |
11,0 |
||
19 |
12,0 |
4,0 |
|
3,0 |
14,0 |
3,0 |
|
18,0 |
11000 |
|
700 |
6100 |
6,0 |
18,8 |
|
2,66 |
|
0,61 |
12,0 |
2,70 |
|
0,69 |
12,0 |
20 |
14,0 |
3,8 |
|
3,6 |
14,0 |
4,0 |
|
17,0 |
12000 |
|
710 |
6000 |
7,0 |
19,0 |
|
2,65 |
|
0,60 |
10,0 |
2,71 |
|
0,71 |
10,0 |
5
2.1. Определение напряжений от нагрузок, передаваемых фундаментом
Необходимо вычислить нормальные напряжения по горизонтальным площадкам в различных точках основания, лежащих на вертикалях, проходящих через оси подошвы фундамента 0, 1 и 2 (рис. 1).
Напряжения под центром подошвы фундамента (точкой 0) определяют по формуле
σz0 = α0 P0с,0 , |
|
(1) |
||||
где |
= P0 − γ |
|
|
|||
P |
h . |
(2) |
||||
0c,0 |
A |
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
В этих выражениях площадь подошвы фундамента А = a · b; ко- |
||||||
|
Д |
|
||||
эффициент α0 принимают по прил.1 в зависимости от |
|
|||||
a |
и m |
|
z |
И |
|
|
n = b |
= |
b |
. |
|
||
А |
|
|
||||
При вычислении напряжений по осям 1 и 2 целесообразно при- |
||||||
менить метод угловых точек [3]. Вначале определяют нормальные напряжения по подошве фундамента по осям 1 и 2, а также средние касательные:
|
|
P |
= |
P |
|
|
+ |
M y |
; |
|
|
|
|
|
(3) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
0c,1 |
|
0c,0 |
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
M y |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
P |
= P |
|
|
− |
|
; |
|
|
|
|
|
(4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
0c,2 |
|
0c,0 |
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
С |
|
τ0 |
= Fx . |
|
|
|
|
|
(5) |
||||||||
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Нормальные напряжения в основании по оси 1: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
σz1 = 2[P0c,2αy |
+(P0c,1 − P0c,2 )αТ + τ0αc ] |
|
|
|
(6) |
||||||||||||
и по оси 2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
σz2 = 2[P0c,1αy −(P0c,1 − P0c,2 )αТ −τ0αc ], |
|
|
z |
(7) |
|||||||||||||
где αy принимают по прил. 2 в зависимости от n = |
a |
|
и |
m = |
при |
|||||||||||||
2b |
b |
|||||||||||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
>b; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
Грунтовая колонка
1-й слой – песок среднезернистый
2-й слой – суглинок тугопластичный
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
WL |
А |
|
|||
|
|
б |
|
|
||
и |
|
|
|
|||
С |
|
|
|
|
|
|
1
0 2
Рис. 1. Схема насыпи и фундамента устоя моста
7
в противном случае – в зависимости от n = 2ab и m = 2az ;
αТ принимают по прил. 3 в зависимости от n = 2ab и m = bz ;
αс принимают по прил. 4 в зависимости от n = 2ab и m = bz . Вычисление напряжений следует вести, заполняя табл. 2.
Определение напряжений в основании фундамента
Напряжения по оси 0 |
Напряжения по оси 1 |
|
|
|
, кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
||
|
|
|
0c |
αy |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
α0 |
|
|
|
αT |
|
|
αc |
|
|
|||
m |
|
· P |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|||
|
|
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z0 |
б |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
σ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
и |
6 |
|
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|||
4 |
5 |
|
|
|
||||||||||
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
0,2∙b |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
0,4∙b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
… |
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(H1- |
(H1-h) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h)/b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
Напряжения по оси 2
σz2 = 2[(12)-(8)-(10)] , кПа
12 13
В тех случаях, когда n и m не соответствуют значениям, приведенным в приложениях, коэффициенты α0 , αy , αT и αc устанавли-
вают путём линейной интерполяции по n и m между их граничными значениями.
8