2130

hш – толщина стыковочного омоноличиваемого шва равная 0,01

м.

Полная длина трубы Lтр определяется по формуле

где bпс– ширина портальной стенки – 0,35 м; lок – длина откосного

крыла, м (табл.4); – угол растекания =45°.

Укрепление подводящего и отводящего русел – важнейший конст-

руктивный элемент водопропускной трубы. Для территории II – V до- рожно-климатических зон рекомендуется пять типов конструкции укрепления русел [8]. Тип укрепления русла назначают с учетом скорости протекания воды и допускаемых скоростей потока.

Отметка обреза фундамента водопропускной трубы назначается ниже отметки дневной поверхности грунта на 0,20 м (см. рис.1).

2.3.Оценка несущей способности и сжимаемости грунтов основания

Несущая способность грунтов основания оценивается послойно сверху вниз (рис. 2).

10

Для первого слоя грунта значение R определяют на глубине d1 = 3 м, если d1 <3 м; при d1 >3 м d1 принимается равным расстоянию от середины насыпи (Hн/2) до середины первого слоя грунта основания, а для второго и третьего слоев грунта соответственно на уровне их кровли (d2, d3).

Для каждого i-го слоя грунта основания (нескального) определяют расчетное сопротивление осевому сжатию R согласно СНиП

где R0 – условное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по прил. 2 и 3 в зависимости от вида грунта и его физических характеристик (табл.3); k1 и k2 – коэффициенты, принимаемые по прил. 4; di – глубина, м, на которой определяется Ri, принимаемая от середины высоты насыпи (см. рис.2); – средний удельный вес слоев грунта, без учета взвешивающего действия воды принимается равным 19,62 кН/м3; bлб – ширина подошвы лекального блока, м (табл. 4).

Грунты, у которых R0 не нормируется, относятся к слабым. Они, как правило, не могут служить естественными основаниями фундаментов. В этом случае необходимо для улучшения основания проводить такие мероприятия, как замена грунта, улучшение его физикомеханических свойств, применение свайных фундаментов. В курсовой работе рассматривается замена грунта.

Численные значения Ri на соответствующих глубинах показывают на рис. 1. Здесь же приводят значения модулей деформации грунтов Еi из табл. 2. Для слабых грунтов на разрезе рис. 2 указывается: ''R не нормируется''.

На основе анализа полученных значений Ri должно быть сделано заключение о характере распределения несущей способности грунтов по глубине и выделен грунт, обладающий максимальной несущей способностью. Необходимо послойно оценить сжимаемость грунтов по значению Еi , выделив слабый грунт.

2.4. Определение нагрузок, действующих на основание фундамента трубы

Cогласно СНиП 2.05.03 [4], параметры фундамента мелкого заложения устанавливаются расчетами по первой группе предельных состояний на основе сочетания расчетных (постоянных и временных) нагрузок.

11

Кпостоянным нагрузкам относятся: давление от веса насыпи, собственный вес конструкции трубы и гидростатическое давление.

Квременной нагрузке – давление от подвижной нагрузки.

2.4.1.Определение расчетного вертикального давления на звенья трубы от веса насыпи

Схема к определению расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема к определению расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок

1. Расчетное вертикальное давление грунта (кПа) на звенья трубы

[4].

где f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке; p – нормативное вертикальное давление, кПа.

Нормативное вертикальное давление грунта (кПа) от веса насыпи на звенья трубы определяют по формуле 4 .

12

где hн – высота засыпки от верха дорожного покрытия до верха звена, м; н – удельный вес грунта засыпки, кН/м3, принимаемый 17,7кН/м3; сv – коэффициент вертикального давления грунта, определяемый для железобетонных звеньев трубы по формуле

угол внутреннего трения грунта засыпки трубы, равный 30 град; d – внешний диаметр звена водопропускной трубы, м; а – расстояние от основания насыпи до верха звена трубы, м; S – коэффициент, принимаемый равным 1,0; п – коэффициент нормативного бокового давления грунта для звеньев трубы, определяемый по формуле

где Vзв – объём 1п.м звена, м3 (см. табл. 4); b – удельный вес железобетона (24 кН/м3); f – коэффициент надежности по нагрузке ( f =1).

3. Нагрузка от веса 1 п.м лекального блока фундамента, кН,

Gлбp =Vлб b f, (19)

где Vлб – объём лекального блока, м3 (см.табл.4).

4.Погонная нагрузка от гидростатического давления, кН

(см. рис. 3)

где dо – внутренний диаметр трубы, м;w – удельный вес воды (9,81 кН/м3).

13

2.4.2.Определение вертикального давления на звенья трубы от подвижной нагрузки

Расчетное вертикальное давление грунта от подвижного состава на звенья трубы вычисляют по формуле [4]

где f =1,0 – коэффициент надежности по нагрузке [4]; (1+ ) – динамический коэффициент, который при нагрузке НК-80 определяется по формуле [4]

(1+ )=1,35-0,05d. (22)

Нормативное вертикальное давление, кПа, на звенья трубы от подвижной нагрузки вычисляют по формуле

где – линейная нагрузка, определенная по СНиП 2.05.03 [4], для нагрузки НК-80 при высоте засыпки 1м и более равна 186 кН/м; а0 – длина участка распределения, определенная по СНиП 2.05.03 для нагрузки НК-80, при высоте засыпки 1м и более равна 3 м; hн – расстояние от верха дорожного покрытия до верха звена, м (см. рис.3).

2.5. Обеспечение морозоустойчивости водопропускной трубы

Отметка подошвы грунтовой подушки под оголовочным звеном и открылками назначается на 0,25 м ниже расчетной глубины промерзания df .

Фундаменты или грунтовые подушки средних звеньев одноочковых труб отверстием до 2 м допускается закладывать без учета глубины промерзания грунтов.

Для районов, где глубина промерзания 2,5 м, её расчетное зна-

где d0 – величина, принимаемая равной, м, для суглинков и глин – 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28; Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме | TM | абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур оС за зиму, принимаемых по СНиП 23.01-99 [6] (прил. 9); kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима трубы принимается равным 1,1.

14

2.6. Проверка достаточности ширины подошвы фундамента по прочности несущего слоя и несущей способности подстилающего слоя

Достаточность ширины подошвы фундамента bлб определяют, исходя из обеспечения условия:

где р – давление под подошвой фундамента, кПа; Р – расчетная вертикальная нагрузка действующая на уровне обреза фундамента, кН; R – расчетное сопротивление грунта основания сжатию под подошвой фундамента, определенное по формуле (12); n – коэффициент на-

где Gзвp – нагрузка от веса 1 п.м звена трубы, определяется по формуле

(18) ; Gлбp – нагрузка от веса 1 п.м лекального блока фундамента опре-

деляется по формуле (19); GГp– погонная нагрузка от гидростатиче-

ского давления определяется по формуле (20); pvp– определяется по формуле (13); pvp – определяется по формуле (19); d= do+ 2 –

внешний диаметр трубы, м; Проверку несущей способности подстилающего слоя грунта сле-

дует производить исходя из условия, регламентируемого СНиП

2.05.03[4] (рис.4):

где p –давление на грунт, действующее под подошвой фундамента, кПа, см. формулу (25); – среднее (по слоям) значение расчетного удельного веса грунта, расположенного над кровлей проверяемого подстилающего слоя грунта (допускается принимать =19,62 кН/м3); h

– заглубление подошвы фундамента от дневной поверхности грунта, м (см. рис.4); zi– расстояние от подошвы фундамента до поверхности проверяемого подстилающего слоя грунта, м; – коэффициент затухания напряжений, принимаемый по прил.7; R – расчетное сопротивление подстилающего грунта, кПа, определенное на глубине расположения кровли проверяемого слоя грунта (ИГЭ 2) по формуле (12) с

15

учетом ширины условного фундамента (см.рис.4) bусл = bлб/ ; n – коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,4.

Выполнение условия (25) и (27) достигается заменой слабой толщи грунта на грунтовую подушку, расчет параметров которой рассматривается в п. 2.7.

Рис. 4. Схема к проверке несущей способности подстилающего слоя: HH – высота насыпи; h – глубина заложения фундамента;zc– интенсивность давления от сооружения на уровне кровли подстилающего слоя; пс– природное давление на уровне кровли подстилающего слоя; 1 – эпюра дополнительного давления от сооружения zc; 2 – эпюра природного давления грунта пc; 3 – кровля подстилающего слоя грунта; 4 - подошва подстилающего слоя грунта; 5 – граница ширины подошвы условного фундамента; 6 – эпюра распределения напряжений от фундамента

16

2.7. Расчет параметров грунтовой подушки

Грунтовая подушка воспринимает давление от фундамента, передает его нижележащему грунту, распределяя на большую площадь.

Максимальная высота грунтовой подушки hп 3,0 м.

При устройстве грунтовых подушек используют крупнозернистые и среднезернистые пески, щебень, гравий, техногенные грунты.

В курсовой работе рассматривается грунтовая подушка из песка. Модуль деформации Е крупнозернистого песка составляет 30 МПа;

среднезернистого 20 МПа.

Коэффициент уплотнения грунтовой подушки должен составлять не менее 0,95.

При заложении оголовков труб на дренирующую грунтовую подушку необходимо предусматривать противофильтрационный экран. В курсовой работе экран из рассмотрения исключен.

При расчете грунтовой подушки (рис.5) определяют ее высоту hп , ширину bп и длину в плане ап. Высоту подушки находят из условия прочности песчаной подушки по формуле

где n – определяется по величине коэффициента R (прил. 7, для проме-

жуточных значений R величина n определяется по интерполяции).

R = R/Rп

где R – расчетное сопротивление грунта слабого слоя, кПа, определенное по формуле (12).

Rп – расчетное сопротивление грунта песчаной подушки, кПа, (прил. 2). Ширина bп и длину aп песчаной подушки определяют по формулам

(рис.5):

где угол (рис. 5) распределения давления: для среднезернистого песка равен 300, крупнозернистого песка – 45°.

17

Рис. 5. Схема к определению высоты hп и ширины bп грунтовой подушки:

1 – грунтовая подушка;

2 – шпунтовое крепление

стенок котлована

Котлованы под фундаменты водопропускных труб в слабых грунтах обычно устраивают с вертикальными стенками, что позволяет уменьшить размеры котлована в плане и снизить объём грунтовой подушки. При глубине котлована более 1,5 м для обеспечения устойчивости стен котлованов необходимо устраивать их крепление.

Наиболее распространены в строительной практике закладные и шпунтовые крепления.

При расположении уровня вод ниже дна котлована устраивается закладное крепление, а выше – шпунтовое.

Шпунтовое крепление состоит из вертикальных элементов – шпунтин, системы обвязок и распорок, придающих всему креплению требуемую прочность и устойчивость. Шпунтины изготавливают из дерева, железобетона или металла [1].

2.8. Расчет осадки фундамента

Расчет осадки фундамента производится методом послойного суммирования согласно СНиП 2.02.01 [2], который позволяет учесть неодно- род-ность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации грунта по глубине основания. Для горизонтальных площадок, лежащих на

18

вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента, вычисляют природное давление от веса грунта пр и давление от веса сооружения z (рис. 6).

На осадку фундамента влияет толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определённой мощности hсж , которая подлежит определению.

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где дополнительные напряжения от сооружения z составляют 20% от природного давления в основании пр. Эту границу можно найти графически путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления, уменьшенного в 5 раз.

Сжимаемую толщу делят на элементы, толщина которых hi не должна превышать 0,4bлб . Границы элементов необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта и подушки, т.к. модули деформации грунтов различны.

Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок по элементам слоёв (табл. 7):

где – безразмерный коэффициент, равный 0,8; i – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-ом слое грунта от веса сооружения и действующих нагрузок, кПа; hi и Ei – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта; n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Напряжение от давления, создаваемого сооружением, под центром подошвы фундамента на глубине z от его подошвы вычисляется по формуле

где – коэффициент, учитывающий затухание напряжений по глубине основания, принимается по прил. 7.

Напряжение по подошве фундамента, влияющее на осадку, определяют по формуле

где p – давление по подошве фундамента при высоте насыпи Hн 2,0 м, определенное по формуле (25); если Hн 2,0 м, то р=р-р ; ’– удельный вес грунта первого слоя, кН/м3; h – глубина заложения фундамента, м.

n

Природное напряжение на глубине z hi от дневной поверхности