Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Плешко М.С. Основания и фундаменты тр. сооруж. Для практич. зан. и ргр. для студ. спец. Строит. ж.д. мостов и тр. тон. 2017

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.03.2026
Размер:
2.01 Mб
Скачать

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВО РГУПС)

__________________________________________________________________

М.С. Плешко, М.В. Плешко, Л.А. Петренко

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Учебно-методическое пособие для практических занятий и расчетно-графической работы

для студентов специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Ростов-на-Дону

2017

УДК 624.195(07) + 06

Рецензент – доктор технических наук, профессор В.И. Куштин

Плешко, М.С.

Основания и фундаменты транспортных сооружений: учебнометодическое пособие для практических занятий и расчетно-графической работы для студентов специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» / М.С. Плешко, М.В. Плешко, Л.А. Петренко; ФГБОУ ВО РГУПС. – Ростов н/Д, 2017. – 56 с.

Приведены общие положения для выполнения практических работ и рас- четно-графической работы.

Предназначено для студентов специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» всех форм обучения, для проведения практических занятий и выполнения расчетно-графической работы по курсу «Основания и фундаменты транспортных сооружений».

Одобрено к изданию кафедрой «Изыскания, проектирование и строительство железных дорог».

© Плешко М.С., Плешко М.В., Петренко Л.А., 2017

© ФГБОУ ВО РГУПС, 2017

2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….........…4

1 Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы

ипрактических заданий…………..………………………………………………....5

1.1Нагрузки, учитываемые при расчете фундамента………………………....5

1.2Исходные данные для студентов заочной формы обучения………………6

1.3Исходные данные для студентов очной формы обучения……………… ..9 2 Содержание расчетно-графической работы

ипрактических занятий..………………………………………………………. 14 3 Основные сведения о свайных фундаментах………………………………… 15 4 Анализ грунтовых условий строительной площадки………………………. 16 5 Проектирование свайных фундаментов………………………………………..21

5.1Основные указания по расчету……………………………………...……..21

5.2Выбор материала ростверка, назначение его размеров

и глубины заложения………………………………………………………… ..23

5.3Выбор глубины заложения свай………………………………………… 24

5.4Определение несущей способности свай………………………………....24 5.4.1 Определение несущей способности железобетонной сваи

по материалу…………………….………………………………………… 24

5.4.2 Определение несущей способности железобетонной сваи по грунтам основания……………………………………………………. 24

5.5Определение количества свай в ростверке……………………………… 28

5.6Расчет свайного фундамента по несущей способности………………… 30

5.7Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента

как условного массивного…………………………………………………… 31 5.8 Расчет осадки свайного фундамента по II группе

предельных состояний………………………………………………………....34

Библиографический список……………………………………………………....39

Приложение 1……………………………………………………………………. 40 Приложение 2……………………………………………………………………. 43 Приложение 3……………………………………………………………………...45 Приложение 4……………………………………………………………………. 47 Приложение 5……………………………………………………………………...48 Приложение 6………………………………………………………………….... 53

3

ВВЕДЕНИЕ

Всоответствии со стандартом специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», учебными планами и типовыми программами дисциплина «Основания и фундаменты» предваряется теоретической подготовкой по следующим дисциплинам: «Механика грунтов», «Инженерная геология», «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

Врезультате изучения данной дисциплины студент должен:

Знать (обладать знаниями)

-физико-механические характеристики грунтов и горных пород;

-принципы и методы изысканий, нормы и правила проектирования железных дорог, в том числе мостов, тоннелей и других искусственных сооружений.

Уметь (обладать умениями)

-выполнять статические и прочностные расчеты транспортных сооруже-

ний.

Владеть (овладеть умениями)

-современными методами расчета, проектирования и технологиями строительства и технического обслуживания железнодорожного пути и искусственных сооружений.

4

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНОГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ

1.1Нагрузки, учитываемые при расчете фундамента

Внастоящем пособии рассматривается проектирование свайного фундамента под промежуточную опору железнодорожного моста с низким ростверком. Конструкция надфундаментной части (тела опоры) представлена на рис.

1.1(размеры указаны в см).

Конструкции мостов следует рассчитывать на нагрузки и воздействия и их сочетания, принимаемые в соответствии с разд. 6 [1].

Рис. 1.1. Схема надфундаментной части опоры железнодорожного моста

Всего выделено 19 видов постоянных, временных и прочих нагрузок. Основные из них следующие:

Нормативные постоянные нагрузки:

1)нагрузка от веса опоры Nо – собственный вес надфундаментной части опоры без учета веса фундамента;

2)нагрузка от веса пролетных строений Nп, являющаяся равнодействующей сил Nп/2, соответствующих давлению от примыкающих к данной опоре двух одинаковых пролетных строений.

5

Нормативные временные нагрузки:

1)вертикальная нагрузка от подвижного состава Nвр, являющаяся равнодействующей сил Nвр/2, полученная от загрузки двух примыкающих к опоре одинаковых пролетов;

2)горизонтальные поперечные ветровые нагрузки: W1 – на пролетные строения; W2 – на опору;

3)горизонтальная поперечная нагрузка от ударов подвижного состава

Fhy;

4) горизонтальная продольная нагрузка от торможения подвижного состава Fhx;

5)горизонтальные продольные ветровые нагрузки: W3 – на пролетные строения; W4 – на опору;

6)горизонтальная продольная ледовая нагрузка на опору при первой подвижке Hл и при наивысшем уровне ледохода Нл'.

В исходных данных приведены только основные нагрузки, оказывающие влияние на расчет фундамента и позволяющие в основном освоить методику расчетов на различные сочетания нагрузок.

1.2Исходные данные для студентов заочной формы обучения

Исходные данные при выполнении расчетов принимаются по табл. 1.1 по вариантам, номера которых совпадают с последней и предпоследней цифрами шифра зачетной книжки студента.

Данные о грунтах в заданных геологических разрезах принимаются по табл. 1.2 по последней цифре шифра зачетной книжки студента.

Таблица 1.1

Исходные данные

Показатели

 

 

 

 

 

 

Варианты

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

4

5

 

6

7

 

8

9

0

Номер геологического

 

 

 

По последней цифре шифра

 

 

разреза

 

1

2

3

 

4

5

 

6

7

 

8

9

0

Глубина разрыва

 

0,4

0,5

0,6

 

0,7

0,8

грунта dp, м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По предпоследней цифре шифра

 

 

Длина опоры а0, м

 

 

 

 

 

 

 

9,8

 

 

 

 

 

Ширина опоры b0, м

 

 

 

 

 

 

 

2,6

 

 

 

 

 

Высота опоры h0, м

 

7,4

7,8

8,2

 

8,4

8,8

 

6,0

 

6,4

6,6

7,0

Расчетный пролет

lп,

 

 

44,0

 

 

 

 

 

 

33,0

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вес опоры Nо, кН

 

4900

5200

5500

 

5600

5800

 

4000

 

4300

4400

4700

Вес пролетных строе-

1410

1490

1570

 

1060

 

1120

1000

ний Nп, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Временная подвижная

6300

600

6900

 

5100

 

5400

4800

нагрузка Nвр, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 1.1

Показатели

 

 

 

 

 

 

 

Варианты

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

 

4

5

 

6

7

 

8

9

 

0

Горизонтальная

тор-

 

630

660

 

690

 

510

 

540

 

480

мозная сила Fhx, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузка от попереч-

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

ных ударов Fhy, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент надеж-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ности временной по-

 

 

 

1,13

 

 

 

 

 

 

1,14

 

 

 

движной нагрузки γf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент Мt

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчета глубины про-

30

 

19

28

 

53

20

 

40

42

 

27

48

 

52

мерзания грунта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2

Данные о грунтах

Номерслоя

подошвыГлубина слоя поверхностиот , м

Мощностьслоя, м

Абсолютнаяотметка послоядошвы, м

L

 

Наименованиегрунта

Плотностьгрунта ρ, т/м3

 

s

Природнаявлажность w, .е.д

%

 

p,%

сцеплениеУдельноес, кПа

 

внутреннегоУгол трения φ, град

деформацииМодуль E, кПа

подземныхУровеньводW,

 

 

частицПлотностьгрунтаρ м/т3

 

текучестиГраница w

 

раскатыванияГраница w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез № 0: Отметка поверхности природного рельефа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

104,8 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1,6

 

1,6

103,2

 

 

Вода

1,00

 

-

-

 

-

 

-

-

 

-

-

2

8,6

 

7,2

96,0

 

 

Песок

1,94

 

2,64

0,25

 

-

 

-

2

 

33

25000

 

 

 

мелкий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

-

 

-

-

 

 

Суглинок

2,00

 

2,70

0,20

 

28

 

14

30

 

22

22000

 

Разрез № 1:

108,6 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,6

 

0,6

108,0

 

 

Растительный

1,22

-

-

-

-

-

-

-

 

 

 

грунт

 

 

 

 

 

108,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3,0

 

2,4

105,6

 

Песок

1,96

2,64

0,26

-

-

3

28

16000

 

 

 

 

 

 

пылеватый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

9,6

 

6,6

99,0

 

 

Суглинок

1,9

2,7

0,2

27

14

26

20

18000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

-

 

-

-

 

 

Глина

2,0

2,7

0,2

34

16

57

18

21000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез № 2:

112,4 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1,7

 

1,7

110,7

 

 

Вода

1,00

-

-

-

-

-

-

-

2

7,1

 

5,4

105,3

 

 

Суглинок

2,00

2,68

0,28

29

13

5

19

10000

 

 

 

 

 

 

 

Песок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

-

 

-

-

 

 

средней

1,99

2,64

0,21

-

-

2

39

42000

 

 

 

 

 

 

 

крупности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 1.2

Номерслоя

подошвыГлубинаслоя от м,ности

Мощностьслоя, м

Абсолютнаяотметка послоядошвы, м

L

Наименованиегрунта

Плотностьгрунта ρ, т/м3

s

влажностьПрироднаяw, д.е.

%

p,%

сцеплениеУдельноес, кПа

внутреннегоУгол трения φ, град

деформацииМодуль E, кПа

подземныхУровеньводW,

частицПлотностьгрунтаρ м/т3

текучестиГраница w

раскатыванияГраница w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез № 3:

116,2 м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,7

0,7

115,5

 

Растительный

1,30

-

-

-

-

-

-

-

15,5

грунт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

6,5

5,8

109,7

 

Глина

2,10

2,72

0,36

45

25

42

15

14000

3

-

-

-

 

Суглинок

1,98

2,69

0,2

25

16

32

23

24000

 

Разрез № 4:

122,4 м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1,8

1,8

120,6

 

Вода

1,00

-

-

-

-

-

-

-

2

3,4

1,6

119,0

 

Суглинок

2,01

2,70

0,30

33

18

20

19

15000

3

4,8

1,4

117,6

 

Глина

2,08

2,70

0,32

43

22

55

17

20000

4

-

-

-

 

Песок

1,91

2,65

0,13

-

-

5

33

28000

 

мелкий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез № 5:

126,6 м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,8

0,8

125,8

 

Растительный

1,26

-

-

-

-

-

-

-

25,8

грунт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

8,2

7,4

118,4

 

Песок

1,99

2,65

0,25

-

-

5

36

21000

 

мелкий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

-

-

-

 

Суглинок

1,98

2,68

0,22

27

19

32

25

24000

 

Разрез № 6:

128,8 м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1,9

1,9

126,9

 

Вода

1,00

-

-

-

-

-

-

-

2

6,1

4,2

122,7

 

Глина

2,03

2,70

0,34

38

20

35

13

15000

 

 

 

 

 

Песок

 

 

 

 

 

 

 

 

3

16,1

10,0

112,7

 

средней

1,98

2,66

0,26

-

-

2

37

38000

 

 

 

 

 

крупности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глина

2,06

2,74

0,19

36

17

80

20

28000

 

Разрез№ 8:

136,4 м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2,0

2,0

134,4

 

Вода

1,00

-

-

-

-

-

-

-

2

4,8

2,8

131,6

 

Глина

1,95

2,75

0,29

36

18

38

13

13000

3

12,2

7,4

124,2

 

Глина

1,98

2,74

0,25

39

19

57

18

20000

4

-

-

-

 

Песок

1,84

2,58

0,10

-

-

4

36

37000

 

мелкий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разрез № 9:

142,6 м

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1,0

1,0

141,6

 

Растительный

1,24

-

-

-

-

-

-

-

 

грунт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Песок

 

 

 

 

 

 

 

 

2

8,2

7,2

134,4

 

средней

1,96

2,66

0,24

-

-

1

34

30000

 

 

 

 

 

крупности

 

 

 

 

 

 

 

 

3

11,6

3,4

131,0

 

Суглинок

2,01

2,68

0,20

31

18

32

25

25000

4

-

-

-

 

Глина

1,98

2,76

0,23

41

20

54

19

26000

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Исходные данные для студентов очной формы обучения

Варианты исходных данных, геологических разрезов, физикомеханические характеристики грунтов, гранулометрический состав песчаных грунтов см. в табл. 1.3–1.6.

Таблица 1.3

Исходные данные (размеры, нагрузки, коэффициенты)

Номер

а0, м

b0, м

h0, м

Пролет

Nо,

Nп,

Nвр,

γf для

Fhx,

Fhy,

вар–та

 

 

 

lп, м

кН

кН

кН

Nвр

кН

кН

1

6,2

2,6

6

55

2380

1850

7600

1,15

760

460

2

6,6

2,6

6

55

2540

1860

7700

1,15

770

460

3

6,2

2,6

8

66

3170

2220

9100

1,14

910

550

4

6,6

2,6

8

66

3390

2230

9200

1,14

920

550

5

6,6

2,9

16

55

7490

1870

7700

1,15

770

460

6

6,6

2,9

9

66

4210

2240

9200

1,14

920

550

7

9,3

3,6

11

88

9120

2970

12100

1,13

1210

730

8

9,8

4,0

14

88

13520

2980

12200

1,13

1220

730

9

11,5

4,4

8

127

10030

4310

17600

1,11

1760

1050

10

6,2

2

8

44

2490

1500

6300

1,17

630

370

11

5,1

2,1

7

44

1850

1510

6350

1,17

635

370

12

9,3

2,6

18

44

11050

1520

6400

1,17

640

370

13

6,2

2,6

10

44

3960

1530

6500

1,17

650

370

14

4,8

2,1

18

33

4440

1090

5200

1,20

520

280

15

6,6

2,6

10

44

4240

1540

6500

1,17

650

370

16

4,6

2,0

12

33

2700

1100

5200

1,20

520

280

17

4,9

2,2

16

33

4210

1110

5300

1,20

530

280

18

4,5

1,9

6

33

1260

1120

5400

1,20

540

280

19

6,6

3,9

20

103

17550

3500

14300

1,12

1430

850

20

9,3

2,6

8

83

4910

2820

11500

1,13

1150

690

21

9,8

3,6

20

103

17550

3500

14300

1,12

1430

850

22

6,6

2,9

16

44

7490

1550

6400

1,17

640

370

23

9,3

2,6

15

55

9210

1880

7800

1,15

780

460

24

9,3

2,6

10

66

6140

2260

9300

1,14

930

550

25

9,8

2,9

8

88

5750

2990

12200

1,13

1220

730

26

11,0

3,6

9

110

8950

3730

15400

1,12

1540

910

27

12,8

5,7

14

127

24940

4320

17700

1,11

1770

1050

28

9,8

3,6

12

88

10530

3000

12300

1,13

1230

730

29

12,8

5,7

15

110

26720

3740

15500

1,12

1550

910

30

11,5

4,4

18

110

22570

3750

15600

1,12

1560

910

Таблица 1.4

Варианты геологических разрезов

Номер

Коэффициент Мt

Послойно № грунта / мощность слоя, м

варианта

 

1-й слой

2-й слой

3-й слой

4-й слой*

1

10

4/2,8

6/5,0

21/8,0

22

2

11

8/3,0

5/5,1

23/8,0

25

 

 

 

9

 

 

Продолжение табл. 1.4

Номер

Коэффициент Мt

Послойно № грунта / мощность слоя, м

варианта

 

1-й слой

 

2-й слой

3-й слой

4-й слой*

3

12

12/3,2

 

13/5,2

34/8,2

29

4

13

16/3,5

 

14/5,4

24/8,4

28

5

14

20/3,0

 

31/5,5

45/8,5

39

 

 

 

 

 

 

 

6

15

20/3,2

 

9/5,8

33/9,8

37

7

16

42/3,5

 

35/6,0

26/10

38

8

17

32/3,1

 

17/6,1

15/10,1

30

9

18

19/3,3

 

40/6,3

38/10,3

10

10

19

44/2,9

 

41/6,4

11/10

7

11

20

42/3,1

 

14/5,6

2/12,0

21

12

21

43/3,2

 

17/6,2

6/12,2

22

13

22

32/3,3

 

10/6,3

23/11,3

3

14

23

43/3,4

 

7/5,4

13/11,9

24

15

24

19/2,6

 

26/5,6

28/12,0

9

16

25

44/2,7

 

29/6,0

33/12,0

11

17

26

4/2,9

 

34/5,9

40/11,9

39

18

27

16/3,0

 

30/7,0

40/11,5

37

19

28

8/3,1

 

39/6,1

41/12,1

38

20

29

12/3,2

 

31/6,2

45/11,7

17

21

30

32/3,0

 

21/5,0

38/10,0

1

22

31

36/3,1

 

22/6,1

35/10,1

5

23

32

44/3,2

 

23/6,2

34/11,2

39

24

33

42/3,3

 

6/6,3

33/11,3

18

25

34

36/2,4

 

26/7,4

7/12,4

37

26

35

32/2,5

 

3/7,5

30/12,5

26

27

36

12/2,6

 

40/6,6

29/11,6

31

28

37

8/2,7

 

45/7,7

34/11,7

37

29

38

4/2,8

 

41/6,8

40/12,0

28

30

39

16/3,0

 

10/6,0

30/12,5

24

31

40

4/3,0

 

6/4,6

21/7,0

22

32

41

8/3,2

 

5/4,9

23/7,6

25

33

42

12/2,7

 

13/4,2

34/10,6

29

34

43

16/3,0

 

14/5,1

24/8,2

28

35

44

20/3,3

 

31/5,0

45/8,9

39

36

45

20/2,8

 

9/6,0

33/9,1

37

37

46

42/3,2

 

35/5,0

26/9,6

38

38

47

32/3,4

 

17/6,3

15/10,2

30

39

48

19/3,0

 

40/5,3

38/10,0

10

40

49

44/2,8

 

41/6,7

11/8,0

7

41

50

42/3,4

 

14/5,8

2/11,0

21

42

51

43/3,0

 

17/6,1

6/12,4

22

43

52

32/3,2

 

10/6,6

23/11,6

3

44

53

43/3,0

 

7/5,1

13/11,2

24

45

54

19/2,9

 

26/5,2

28/12,3

9

46

55

44/2,6

 

29/6,1

33/11,0

11

47

56

4/2,5

 

34/5,6

40/11,6

39

48

57

16/3,2

 

30/7,3

40/11,1

37

 

 

 

10