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

Nw – нагрузка от веса воды, действующей на уступы ростверка, если он врезан в водонепроницаемый грунт, кН;

γf – коэффициент, приведенный в исходных данных;

My, Mx – расчетные моменты относительно главных осей плоскости подошвы ростверка соответственно от тормозной силы и от поперечных ударов определяется по формулам:

где hр – высота ростверка; остальные величины указаны в исходных данных; Fd – минимальная несущая способность сваи по грунту или по материалу,

определенная ранее, кН;

γk – коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов опор мостов с низким ростверком γk = 1,4;

m – коэффициент повышения расчетной нагрузки на сваю, принимаемый 1,1 при четырех сваях в ряду и 1,2 при восьми и более сваях в ряду, перпендикулярном направлению действия нагрузки, при промежуточном числе свай коэффициент m определяется интерполяцией;

n, ni – количество свай соответственно общее и в ряду;

xi, yi – расстояние от главных осей до оси каждого ряда свай, м; xmax, ymax – расстояние от главных осей до крайних рядов свай, м.

По результатам расчета вносят соответствующие изменения в количество, размеры или расположение свай.

5.7 Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента как условного массивного

Для данной проверки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент в форме прямоугольного параллелепипеда, состоящий из ростверка, свай и грунта, ограниченный контуром А-Б-В-Г.

Размеры подошвы условного фундамента определяют по формулам:

где ас, bс – соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента; асп, bсп – соответственно длина и ширина свайного поля по наружным

граням крайних свай, м;

d1 – глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;

φmt – приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов, прорезанных сваями, определяемое о формуле

φI,i – расчетные значения углов внутреннего трения отдельных слоев грунта толщиной hi, при этом ∑hi=di.

фундамента определяются точками пересечения наклонных граней свай с плоскостью острия сваи (рис. 5.4).

Проверка несущей способности основания условного фундамента заключается в том, чтобы среднее p и максимальное pмах давления на грунт в сечении А-Б (рис. 5.4) по подошве условного фундамента удовлетворяли следующим

где R – расчетное сопротивление грунта в уровне нижних концов свай, кПа

R 1,7 R0 1 k1 bc 2 k2 I d 3 , (5.21)

где R0 – условное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по табл. П6.1–

П6.3 прил. 6;

bс – ширина условного фундамента, м, при ширине более 6 м принимает-

ся bс = 6 м;

d – глубина условного фундамента, м;

I – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы условного фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды, допускается принимать = 19,62 кН/м3 или определять по формуле (5.24);

k1, k2 – коэффициенты, принимаемые по табл. П6.4 прил. 6;

γп – коэффициент надежности по назначению сооружения, γп = 1,4; γс – коэффициент условий работы, с учетом рассматриваемых временных

нагрузок принимается равным γс = 1,2;

ac – длина условного фундамента, м;

d1 – глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м; Fhx – тормозная сила, кН (см. исходные данные);

Мс – момент тормозной силы в уровне подошвы ростверка, кНм,

hp – высота ростверка, м;

Fhx, hp – приведены в исходных данных;

Nc – нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, кН, определяемая с учетом веса грунтового массива А-Б-В-Г вместе с заключенными в нем ростверком и сваями по формуле:

где NГР – нагрузка от веса грунта в пределах всего условного фундамента А- Б-В-Г, определяемая по формуле:

ас, bc, hp – соответственно длина, ширина и высота ростверка, м;

γI – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, определяемое по формуле:

где γIi – расчетный удельный вес отдельных геологических слоев грунта, лежащих выше подошвы условного фундамента, кН/м3;

hi – толщина слоев, м.;

ас, bc, d – соответственно длина, ширина и глубина заложения условного фундамент, м.

k– коэффициент пропорциональности, кН/м4, определяющий нарастание

сглубиной коэффициента постели грунта, расположенного выше подошвы условного фундамента, принимаемый по табл. П6.5 (среднее значение);

сb – коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента, кН/м3, определяемый по формулам: при d1 ≤ 10м сb = 10k; d1 > 10м

сb = kd1.

Рис. 5.4. Схема условно массивного свайного фундамента:

а – при применении только вертикальных свай; б – при применении вертикальных и наклонных свай

33

5.8 Расчет осадки свайного фундамента по II группе предельных состояний

Осадка основания определяется ниже подошвы условного фундамента (острия свай) от нормативных постоянных нагрузок. При расчете суммарной нагрузки на основание свайного фундамента должны быть учтены вес ростверка, свай и грунта в пределах массива А–Б–В–Г:

длины aс на ширину bc подошвы условного фундамента, при этом входящее в формулы по их нахождению приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов φmt определяется по формуле:

где φII,i – расчетные значения углов внутреннего трения отдельных слоев грунта для предельных состояний II группы.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента

где γII – расчетный удельный вес грунта для предельных состояний II группы выше подошвы условного фундамента, кН/м3 (с учетом взвешивающего действия воды).

Дополнительное к природному вертикальное давление на основание определяется по формуле:

Для условных фундаментов шириной более 10 м принимается p = p0. Толща грунта ниже подошвы условного фундамента разбивается на эле-

ментарные слои толщиной hi, принимаемой для каждого слоя не более 0,4bс, где bс – ширина подошвы условного фундамента.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта zg, кПа на границе слоя, расположенного на глубине zi от подошвы условного фундамента, определяется по формуле:

i 1

где II i и hi – удельный вес отдельных однородных слоев грунта с учетом взвешивающего действия или дополнительного давления воды, кН/м3;

hi – толщина i-го слоя грунта, м.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупорного слоя грунта, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды:

34

где γs, γw – удельный вес частиц грунта и воды соответственно, γw=10 кН/м3; е – коэффициент пористости.

К вертикальному напряжению от собственного веса грунта σzg на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление Pгидр столба воды, определяемое по формуле:

где hw – высота столба воды, м.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине zi от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы условного фундамента равны:

где – коэффициент, принимаемый по табл. 5 приложения 6 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной

Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейнодеформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

hi и Еi – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта; n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Верхней границей сжимаемой толщи основания является плоскость подошвы условного фундамента.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается равной глубине z = Hc, где выполняется условие: zp = 0,2zg, где zp – дополнительные вертикальные напряжения на глубине z = Hc по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; zg – вертикальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z = Hc по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc, нижняя граница сжимаемой толщи определяется, исходя из условия

zp = 0,1zg, (5.37)

Определение нижней границы сжимаемой толщи основания удобно вы-

полнять графически в точки пересечения эпюр напряжений zp и 0,2 zg или

0,1zg (рис. 5.5).

35

Рис. 5.5. Схема к расчету осадки методом послойного суммирования: NL – отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы

фундамента; WL – уровень подземных вод; В.С – нижняя граница сжимаемой толщи; d – глубина заложения условного фундамента; b – ширина фундамента; р – среднее давление под подошвой фундамента; zg – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента; zp – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс – глубина сжимаемой толщи; h1, h2,… hi – высота элементарных слоев грунта

Значения напряжений σzg откладывают влево от вертикальной центральной оси фундамента. Значения вспомогательной эпюры напряжений от собственного веса грунта составляющих 20 % или 10 % от величины σzg откладывают вправо от той же оси.

Дополнительные вертикальные напряжения σzp определяют на границах элементарных слоев. Их откладывают вправо от вертикальной центральной оси фундамента. При этом построение эпюр σzg и 0,2σzg начинается от расчетной поверхности грунта, а эпюры zg – от подошвы условного фундамента. Все вычисления заносят в табл. 5.3.

36

Пример 5.2. Расчет осадки свайного фундамента по II группе пре-

дельных состояний. В соответствии с условиями примера 5.1 определим осадку свайного фундамента как условного фундамента мелкого заложения. Дополнительные характеристики грунтов, необходимые для расчета, приведены в табл. 5.4.

zg,o = 12,9119,3 = 249,2 кПа – определяется с учетом взвешивающего действия воды;

po = p – zg,o = 568 – 249,2 = 318,8 кПа;

p = 568 кПа – среднее давление по подошве фундамента, определяемое от действия нормативных нагрузок.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта zg, кПа, на границе слоя, расположенного на глубине zi от подошвы условного фундамента, определяется по формуле:

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается равной на глубине z = Hc, где выполняется условие:

37

38

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП

2.05.03-84*. – М. : ОАО «ЦПП», 2011. – 341 с.

2 СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85. – М. : ОАО «ЦПП», 2011. – 86 с.

3 Глотов, Н.М. Основания и фундаменты мостов : справочник / Н.М. Глотов, Г.П. Соловьев. – М. : Транспорт, 1990. – 240 с.

4 Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений : учеб. пособие / под ред. Б.И. Долматова. – М. : АСВ, 2001. – 440 с.

5 Бахарев, И.И. Механика грунтов, основания и фундаменты : учеб. пособие / И.И. Бахарев, В.И. Бахарев, Н.П. Грачева. – Хабаровск : ДВГУПС, 2008. – 93 с.

39

Приложение 1

Таблица П1.1