книги из ГПНТБ / Кабулов В.К. Автоматизированная система проектирования мостовых переходов на ЭЦВМ

А5

— вычисление

объема

железобетона

Ѵжб

нижней

сек­

ции опускного колодца и сметной

стоимости

Сж6;

А6

— вычисление

объема

железобетона

Ѵжй

верхней

сек­

А7

ции опускного колодца и сметной

стоимости

С° 6 ;

— вычисление

объема

работ и общей

сметной

стоимос­

§ 4. Методика

рационального размещения свай

в фундаментных

ростверках

Основным этапом

при

проектировании

свайных

фундаментов

является размещение

свай в плане

в случае, когда

на ростверк

действуют внецентренно прило­

женные

внешние

нагрузки.

Если

центр

тяжести

рост­

верка

не совмещен

с точкой

приложения

равнодействующей

N (рис. 28),

то по подошве

его,

кроме

сжатия,

возникает

мо­

мент

M = Ne,

и давление

рас­

пределяется

по

трапеции. В

этом случае число свай в ос­

новном

зависит

от

расположе­

ния их

в плане.

Рациональное

размещение

свай в плане будет тогда, ког­

да на каждую сваю приходится

одинаковая

по

величине

на­

Рис. 28. Схема размещения свай в рост­

грузка.

густота

размещения

верке свайного

фундамента.

Если

свай со

стороны

эксцентриси­

вания совместился с точкой приложения

равнодействующей, сила

N, как и при равномерном распределении

по подошве ростверка,

N ( -

,

бе \

min

а в непрямоугольном —

_

N

Ma

atnax ~~

F

'

I '

_

_N

M (b — a).

min

F

I

'

здесь N— полное давление

по

подошве

ростверка с учетом

F—

его собственного веса;

площадь ростверка;

е~

расстояние

от точки

приложения

равнодействующей

до центра

тяжести подошвы

ростверка;

M — момент относительно

центра

тяжести подошвы

рост­

верка;

а и (Ь— а)— расстояние

от центра

тяжести до

крайних

граней

ростверка;

/ — м о м е н т инерции ростверка относительно его

центра

тяжести.

b = 3nd и a =

3md.

Для

вывода

уравнения

рационального размещения

свай в

плане рассмотрим эпюру

давления

(трапеции)

в координатной

системе

xoz, как

показано

на рис. 29.

Вычисляя

общую

площадь

Используя найденные выше

значения

n, tgc, /

и дани >іе

рчг. 29, составляем систему уравнений для

«-го ряда

свай:

* o + ' ^ g a

= - n .

(IV 1)

^±^Lxn

= nf.

(IV.2)

'г

Рис. 29.

Схема

разбивки

эпюры давления на

рлвновеликиг площадки.

Подставив

формулу

(IV. 1)

в (IV.2\

преобразовав

'{полученное

и

введя обозначения

а,

= tg а,

bx = 2z0

и сх — 2nf,

получим

квадратное

уравнение в виде -

" Л + ь х х п - с і = Ъ-

(ІѴ.З)

С помощью формулы (IV.3) определим

место

расположения

сторон хѵ

х2,...,

хп

равновеликих

площадей

эпюры

давления

(трапеции)относительно координатной оси

z.

Подставив

найденные

значения хѵ х2,

... ,

хп

в

формулу

(IV. 1), получим

значения

соответствующих

сторон г,, г2 , ...,

zn

трапеции. Тогда искомые расстояния между

центрами тяжести

равновеликих площадей трапеции,

т. е. когда на

голову одной

сваи приходится

одинаковая по

величине

нагрузка,

определяет­

ся по

формулам:

для

первого

ряда

свай —

для

второго

ряда

свай —

,

_

(х, — xQ (Z, 4- 2г,)

Г а

-

3 (2, + z,)

+ Л і

t

u

для

/z-ых рядов

свай —

Если в результате

расчета

расстояния

между

рядами

свай

будут

меньше, чем 3d, то уменьшаем

количество свай в ряду

или

Я = — •

(IV.4)

СВ

тп

Вычислив усилие в одной свае

(IV. 4),

проверяем

несущую

способность ее по грунту [30]. Формализация

алгоритма

при помо­

щи логических схем алгоритмов имеет вид

10

А

Выход;

Вход П

здесь А( — вычисление

напряжений а т а х

и

а т і п ;

А, — вычисление

площади

эпюры

напряжений

(трапеции)

Аь

— вычисление

значения угла

наклона

низа

эпюры

на­

Ай

пряжения

tg а;

аи bt

— вычисление

коэффициентов

и с,

квадратного

уравнения

и

его решение;

А7

— вычисление

значений х

и z ;

А„ — вычисление

t ;

Л 9

— вычисление

х 0 ;

А ] 0

— вычисление

усилия,

приходящегося

на голову одной

сваи.

Таким образом, можно сделать

следующие

выводы:

1. Предлагаемый

алгоритм

рационального

размещения

свай

в плане очень прост, удобен при ручном счете и легко

реализуется

при составлении программы на

ЭЦВМ.

забивки свай и других фундаментов опускных систем х

для каж­

дого случая в отдельности.

Основными исходными данными

для первого случая

являются:

1. Инженерно-геологические условия места забивки свай и дру­

гих фундаментов опускных систем

в грунт

(наименование, мощ­

ность h, предельная интенсивность

сил трения f и

сопротивление

R каждого слоя грунта) ;

2. Внешняя сжимающая нагрузка РСт на сваю;

* При выводе уравнений для каждого

случая

искомые

значения глубины

забивки свай ооозначены через х.

3.

Диаметр или сторона свай

и других

фундаментов

опускных

систем d;

4.

Метод

забивки

свай

в

грунт

и

степень

точности рас­

чета

е.

Известно [30, 74], что расчетная несущая способность по осево­

му сжатию

(по грунту) одной

сваи,

сваи-оболочки,

опускного

колодца и кессона определяется

по формуле

Р0

= 0: 7 т2

(и J

«, /Г h + «I ^

) > р

с » >

( I V . 5 )

N - Р ™

и Кх =

0,7 тм

и

2 « , ^ 4 - ^

= 0.

(IV.6)

t F i = 2 * r f

* о, =

Я? .

*

= - .

- ^

-

=

і.

V

Для

того чтобы непосредственно

определить

глубину

забивки

свай и других фундаментов опускных

систем

х

в грунт,

необхо­

димо построить эпюры боковой силы

трения

и

прочности

грунта

основания (рис. 30а)

и по ним установить

границы расположения

острия

свай и других

фундаментов

опускных

систем,

т. е. найти

значения коэффициентов К > 1, К <

1 и среди них отыскать

иско­

мый коэффициент условия равновесия при

К=1.

После определения коэффициента

/<Г> 1 при

мощности

г ун

k

та

глубину забивки свай и других

фундаментов

опускных

систем

X в грунт можно

найти

по

формуле

линейной

интерпо­

ляции:

Ч '

( ^ +

1 + " < + ! ) - С " /

+

) '

°І н

°i+i

~

несущие

способности

грунта

основания на

і-ом

и

£ + 1 - о м

слоях

грунта,

т/м;

^+і —

мощность

і +

1-го слоя грунта,

ж.

Теперь

мэжно

вычислить

общую

длину

свай по формуле

Ісв = х + е;

здесь

е — расстояние от

поверхности

земли

до

верха

свай

и

других

фундаментов опускных

систем:

а)

при

низком

свайном ростверке

е =.

2d,

б)

при

высоком

свайном

ростверке

е = 10

+

2d,

где

10

и d — соответственно

свободная

длина

и

диаметр

свай,

оболочек и

т. п., м.

Если

при определении необходимой

глубины

забивки

свай

и

ный вес, то, прибавляя его

значение

к

внешней

сжимающей

нагрузке

Я с ж , расчет доводим до удовлетворения

условия

Ы - | А Ѵ н К е -

( І Ѵ - 8 )

Необходимую глубину

забивки

свай

и других

фундаментов

опускных систем х для второго случая

определяем

при

тех

же

исходных данных, что и для

первого

случая,

учитывая

вместо

Рот растягивающую внешнюю

нагрузку

Рр а ст-

растяжению

(по

Расчетная несущая способность по осевому

грунту) одной сваи определяется по формуле

[30,.74].

Р0 = О Л т 2

и У а і Г і Ч і > Р р

а с

т .

(IV.Q)

Разделив

обе части уравнения

(IV. 9)

на 0,4

і щ и

и перенеся левую

часть в правую, получим

J j ! £ E ^ _ y а / » /

<

0 .

0,4 пин

£І I11

і^-

После превращения неравенства в равенство и подстановки

в

него обозначений.

N = уг^^

и

У F. =

У

а,

Л" /.,

0,4 тм

1

1

1

1

находим условие равновесия в виде

п

(IV.10)

N

-

У Р ^ О .

свай и других фундаментов опускных систем х в грунт,

необходи­

мо построить эпюру боковой силы трения (рис. 30 6)

и по ней

ментов опускных систем, т. е. найти

значения

коэффициентов

К > 1 и i t <

1 и среди них отыскать

искомый

коэффициент

усло­

вия равновесия при

К=\.

После определения коэффициента

/ С > 1 при

мощности

слоя

к

грунта "У hl

глубину

забивки свай и

других

фундаментов

опус-

ней растягивающей

нагрузки

Р р а с т расчет

доводится

до

удовле­

творения условия (IV. 8).

Формализация

алгоритма.

Общая

структура операторов, ис­

пользованных

при

определении

необходимой глубины

забивки

свай и других фундаментов опускных систем, описана

следующими

логическими схемами алгоритмов [39, 82]:

а) при работе на сжатие —

Вход АХ А2

{0 +

2

h i \ ( ° ^

Ft\

( ° -

°<}

2

1

3

Аър\

I Л 6 1 Л7 Л3 Л0 Л7 Ліо

з

М д Л в < е )

t 4 u

Выход;

б) при работе на растяжение —

Вход А1 2 А1 3 { 0 +

2

- F,)

I К

-+ К

)

2

1

2

1

3

Ф Вь0АХіРі

(К>

1) t A1 5 J p f

M „

I

A 1 7 Aa

Al8 A 1 7 A 1 0

3

Л > ( Д / с в < £ )

A i

Выход.

t

Операторы,

использованные

в

указанных

выше

логических

мах

алгоритмов,

имеют следующие

значения:

А1

— вычисление

параметров

F,

и,

Кх

и at

свай,

оболочек

и т.

п.;

N без

Aj — вычисление

сжимающей

силы

учета

собствен­

ного

веса

свай,

оболочек

и

т.

п.;

В50

— вычисление

боковой

силы

трения F

грунта;

Въ1

— выборка

из

таблицы

расчетного

сопротивления

RH

грунта;

А3

— вычисление

коэффициента

К;

pt

— проверка,

Л'больше

ли

1;

A t

—

заглубление

свай,

оболочек

и т. п. в грунт и вычи­

сление боковой

силы

трения

Fl

и

напряжения а(;

Аъ

к

— вычисление

суммарной

толщины

слоя грунта

2

Л, ,

пройденной

сваей, оболочкой и т. п.;

р — проба конца

цикла;

А. — вычисление

боковой

силы

трения Fl+1

и

напряжения

—

°1+Ѵ

А7

вычисление

необходимой

глубины

забивки

свай,

обо­

лочек х в грунт при

работе

их

на

сжатие;

A g

— вычисление

общей

длины

/ с в

и

собственного веса свай,

оболочек

и

т. п.;

N с учетом

А, — вычисление

сжимающей

силы

собствен­

ного

веса

свай, оболочек

и

т. п.;

А10

— вычисление

приращения длины свай Д/с в ;

/л, — проверка,

Д/С в

меньше или равно

е;

Ап

— округление

длины

свай

Ісв

до

ближайшей

типовой

А[2

длины;

параметров F я и свай,

— вычисление

оболочек и т. п.

Д з

— вычисление

растягивающей силы N без учета собствен­

ного веса свай, оболочек и т. п,

А|4 —- вычисление

коэффициента

К;

, А1В

— заглубление

свай,

оболочек

и т. п. в грунт и вычи­

сление боковой

силы

трения

Ft,

F[+l

грунта

соответ­

АІ7—

ственно;

вычисление

необходимой

глубины забивки

свай,

обо­

лочек X в грунт при

работе

их

на

растяжение;

Аіа

— вычисление сжимающей

силы

N с учетом

собственно­

го веса свай, оболочек

и т.

п.