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

Окончание табл. 1.4

*Примечание: в колонке 4-го слоя приведен только номер слоя, его мощность условно считается бесконечно большой и не влияющей на результаты расчета.

Таблица 1.5

Физико-механические характеристики грунтов

Окончание табл. 1.5

Таблица 1.6

Гранулометрический состав песчаных грунтов

Окончание табл. 1.6

Примечание. В таблице дано процентное содержание отдельных фракций в составе грунта.

Дополнительно студентами принимаются:

1Значение абсолютной отметки земной поверхности, равное nг.р + 150 м, где nг.р – номер варианта геологического разреза по табл. 1.4.

2Значение относительной отметки уровня подземных вод WL, определяется в зависимости от водопроницаемости грунтов:

если 2-й слой является водопроницаемым, то WL = m1 + m2/ 2, где m1 и m2 – мощность 1-го и 2-го слоя грунта, м;

если 2-й слой является водонепроницаемым, то WL = m1 + m2 + m3/2, где m3 – мощность 3-го слоя грунта, м;

если 2-й и 3-й слои являются водонепроницаемыми, то WL = m1 + m2 +

+m3 + 2 м.

13

2СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

ИПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки объемом 15–20 с, оформляемой в соответствии с требованиями, предъявляемыми к работам данного вида. Структура пояснительной представлена ниже.

Титульный лист.

Задание на проектирование. Содержание.

Введение.

1 Исходные данные для проектирования.

2 Анализ грунтовых условий строительной площадки.

3 Расчет свайного фундамента по первой группе предельных состояний. Выбор материала ростверка, назначение его размеров и глубины

заложения.

Выбор конструкции и размеров свай. Расчет по прочности материала свай. Расчет по прочности грунта основания свай.

Определение количества свай и размещение их в ростверке. Расчет свайного фундамента по несущей способности.

Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента как условно массивного.

4 Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний. Заключение Список использованной литературы.

По согласованию с преподавателем студенты могут изменять и дополнять приведенную выше структуру расчетно-графической работы, например, научно-исследовательским разделом.

Также настоящее пособие можно использовать при подготовке к следующим практическим занятиям, предусмотренным рабочей программой курса:

Практическое занятие 1. Анализ грунтовых условий строительной площадки.

Практическое занятие 4. Расчет свайного фундамента по первой группе предельных состояний.

Практическое занятие 5. Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний.

14

3 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТАХ

Сваями называют погружаемые в грунт или сформированные в грунте в вертикальном или наклонном положении длинные элементы, передающие нагрузку на нижележащие слои грунта основания.

Свайным фундаментом называется группа свай, объединенных в верхней части в единую конструкцию плитой – ростверком. Ростверк является несущей конструкцией и служит для опирания опоры моста.

Свайные фундаменты применяют при наличии в верхней зоне основания слабых грунтов, когда возникает необходимость передачи нагрузки от сооружения на более плотные слои грунта, залегающие на значительной глубине (более 5 м).

Различают свайные фундаменты с низким ростверком, промежуточным и высоким (рис. 3.1). Подошва высокого ростверка возвышается над поверхностью грунта, низкий ростверк заглублен в грунт, а подошва промежуточного ростверка расположена на поверхности грунта. Отличительной особенностью между этими видами конструкций является то, что при воздействии на них горизонтальной нагрузки в низких свайных ростверках по боковым граням возникает отпор грунта, а в промежуточных и высоких свайных ростверках этот отпор отсутствует.

Рис. 3.1. Схемы свайных ростверков: а – низкий; б – средний; в – высокий

Фундаменты с низким ростверком применяют на сухих местах, на реках с тяжелым ледовым режимом, а также в поймах рек и в пределах мелких водоемов при глубине воды не более 3 м, когда необходимо заглубить обрез фундамента ниже поверхности грунта или самого низкого уровня воды. Кроме того, такие фундаменты применяют при необходимости заглубления свай ниже зоны истирающего воздействия песчаных и галечных наносов.

Основным конструктивным элементом свайного фундамента являются сваи. Классификация свай приведена в табл. П1.1 прил. 1. В расчетнографической работе, прежде всего, рассматривается возможность применения забивных железобетонных свай сплошного квадратного сечения размерами от

300·300 до 400·400 мм и длиной 5–20 м (табл. П1.2 и П1.3 прил. 1).

15

Для определения типа грунта и оценки его свойств следует использовать основные показатели классификации грунтов и их характеристики, представленные в табл. П2.1–П.2.5 приложения 2.

ГОСТ 25100-95 включает шесть таксономических единиц, выделяемых по группам признаков: класс, группа, подгруппа, тип, вид, разновидность. Все грунты, приведенные в исходных данных, имеют одни и те же класс (природные дисперсные грунты), группу (связные или несвязные), подгруппу (осадочные), тип (минеральные). Они различаются только по виду – песчаные или глинистые – и по разновидностям.

Вид грунта определяется по числу пластичности, выражается либо в долях единицы (либо в %). Если IP оказывается меньше 0,01 в долях единицы

17

(или 1 %), грунт следует считать песчаным, если больше – глинистым. Когда в задании отсутствуют значения характеристик пластичности – влажности на границе текучести wL и влажности на границе раскатывания wP (они не могут быть определены для песчаного грунта, так как он не является пластичным), то IP следует принимать равным нулю и считать грунт песчаным.

Разновидности для песчаных грунтов выделяются по гранулометрическому составу: гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый (табл. П2.3); по плотности сложения, определяемой через коэффициент пористости е: плотный, средней плотности, рыхлый (табл. П2.2); по коэффициенту (или степени) водонасыщения Sr: маловлажный, влажный, насыщенный водой

(табл. П2.4).

Разновидности для глинистых грунтов, определяющие их названия, выделяются по численному значению числа пластичности IP: супесь, суглинок, глина (табл. П2.1); определяющие консистенцию – по показателю текучести IL: супесь

– твердая, пластичная, текучая; суглинок и глина – твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные, текучие (табл. П2.5).

Пример 4.1. Определение классификационных признаков грунтов площадки.

Исходные данные и результаты расчета представлены в табл. 4.2, грану-

Удельный вес грунта g 1,92 9,81 18,84 кН/м 3 .

Удельный вес твердых частиц грунта s s g 2,73 9,81 26,78 кН/м 3 .

3-й слой. Вид – песчаный грунт, не пластичный, так как характеристики пластичности wL и wP отсутствуют.

Разновидности:

по гранулометрическому составу – песок средней крупности, так как частиц крупнее 0,25 > 50 %: 3,0 + 19,0 + 40,0 = 62 % (табл. П2.3 прил. 2);

по плотности сложения, определяемой через коэффициент пористости:

e s (1 W ) 1 2,062,7 (1 0,222 ) 1 0,6 ; 0,55 0,6 0,7 – песок средней плот-

ности (табл. П2.2 прил. 2);

18

На основе проведенного анализа строится геологическая колонка, пример которой представлен на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Пример геологической колонки

19

Условные графические обозначения грунтов, а также консистенции и степени влажности грунтов на инженерно-геологических разрезах и колонках приведены в прил. 3 на рис. П3.1 и П3.2 соответственно.

При выполнении расчетов оснований и фундаментов по I и II группам предельных состояний используются расчетные прочностные и деформационные характеристики грунтов, которые определяются по формуле:

где Xn – нормативное значение характеристики грунта; γg – коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления c, угла внутреннего трения φ дисперсных грунтов, а также плотности (удельного веса y) грунта ρ) устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности α (ГОСТ 20522-96).

Для прочих характеристик грунта допускается принимать γg равным еди-

нице.

При выполнении расчетно-графической работы и практических заданий значения коэффициентов надежности по грунту могут быть приняты по табл. 4.4.

Расчетные значения характеристик грунтов c, φ и γ для расчетов по несу-

щей способности обозначают cI, ψI и γI, а по деформациям – cII, ψII и γII. Их величины, а также модуль деформации грунтов Е приводят в табл. 4.5.