Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Проектирование оснований и фундаментов транспортных сооружений. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов направления подготовк

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Методические указания

к выполнению курсовой работы для студентов

направления подготовки 653600 «Транспортное строительство»

специальности 270205.65 «Автомобильные дороги»,

для направления 270800 «Строительство»

(профиль «Автомобильные дороги»)

Йошкар-Ола

ПГТУ

2012

УДК 624.131.1

П 79

ББК 38.74 П 79

Рецензент

заведующий кафедрой «Строительное производство»

Чебоксарского политехнического института (филиала)

Московского государственного открытого университета,

доктор технических наук, профессор А. В. Пилягин

Печатается по решению

редакционно-издательского совета ПГТУ

Проектирование оснований и фундаментов транспортных

сооружений: методические указания к выполнению курсовой ра-

боты для студентов направления подготовки 653600 «Транспортное строительство» специальности 270205.65 «Автомобильные дороги», для направления 270800 «Строительство» (профиль «Автомобильные дороги») / сост. В. В. Савельев. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет,

2012. – 48 с.

Приведены структура курсовой работы, требования к оформлению

пояснительной записки и чертежа, методика и примеры расчетов различных видов фундамента мостовых сооружений.

УДК 624.131.1

технологический университет, 2012

ББК 38.74

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания составлены применительно к программе дисциплины «Основания и фундаменты» для студентов очной и заочной формы обучения направления подготовки 653600 «Транспортное строительство» специальности 270205.65 «Автомобильные дороги».

Целью преподавания дисциплины является изучение типов оснований и фундаментов сооружений на аэродромах и автомобильных дорогах, их конструкций, основ расчета и технологии возведения, а также грамотное использование этих знаний при проектировании и устройстве оснований и фундаментов транспортных сооружений.

Целью методических указаний является обучение студентов расчету, обоснованию и принятию рациональных решений по устройству оснований и фундаментов мостов и других транспортных сооружений в различных инженерно-геологических условиях на основе вариантного проектирования.

Курсовая работа выполняется по теме «Расчет фундамента под промежуточную опору автодорожного моста» и должна состоять из пояснительной записки с необходимыми схемами, графиками и таблицами объемом 25…30 страниц и рабочих чертежей на одном листе ватмана формата А1 (фасад и план фундамента мелкого заложения, фасад свайного фундамента, план ростверка и план свайного поля с привязкой каждой сваи к осям, фасад и план опускного колодца). Фасады фундаментов должны быть совмещены с инженерно-геологическим разрезом. Масштабы фасадов и планов 1:100.

В результате выполнения курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты» студент должен уметь оценивать строительные свойства грунтов оснований на строительной площадке; знать основные виды оснований и фундаментов, особенности их работы и основы расчета; конструировать и проектировать основания и фундаменты; составлять расчетные схемы нагрузок на фундаменты; рассчитывать основания и фундаменты по I и II предельным состояниям; выбирать рациональные типы фундаментов; проводить технико-экономическую оценку возможных вариантов фундаментов; знать технологию производства работ по устройству фундаментов и оснований.

1. АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Wd1





















  

wssb

 1







pLp

WWI 





0,8

0,3

61,3

Растительный слой

57,9

Песок

средней

крупности

Супесь

Рис. 1.1. Инженерно-геологический

разрез толщи грунта на площадке

Суглинок

64,2

62,1

3,4

1,8

По заданным основным физико-механическим свойствам грунтов вычисляются дополнительные характеристики [6, 11]: удельный вес

сухого грунта

стость

; коэффициент пористости

; коэффициент водонасыщения (степень важности)

; удельный вес с учетом взвешивающего действия воды

; коэффициент относительной сжимаемости

; водопроницаемость грунта.

Для глинистых грунтов определяются число пластичности

и показатель текучести

По значениям е,

производится классификация

грунтов и определяется их полное наименование [6, 10].

Пример 1. При бурении скважин на площадке строительства вскрыто

следующее напластование грунтов: растительный слой толщиной 0,3 м, суглинок толщиной 2,6 м, песок средней крупности толщиной 3,4 м, супесь, толщина которой бурением не установлена. Уровень грунтовых вод находится на глубине 2,1 м от поверхности местности.

Инженерно-геологический

разрез толщи грунта на площадке строительства приведен на рис. 1.1.

Заданные и вычисленные

физико-механические свой- ства и характеристики грун-

тов приведены в табл. 1.1 и 1.2.

; пори-

Показатели физико-механических свойств грунтов

№

слоя

грун-

та

Наименование

грунта

Удель-

ный вес

грунта,

кН/м

Удель-

ный вес

частиц

грунта,

кН/м3

Влаж-

ность

грунта

Модуль

общей

деформации,

кПа

Коэффици-

ент

филь-

трации,

см/с

Угол

внут-

реннего

трения,

градус

Удель-

ное

сцепле-

ние, кПа

Влаж-

ность

на пре-

деле

текуче-

сти

Влаж-

ность на

пределе

раска-

тывания





Растительный грунт

14,2 – – – – – – – –

Суглинок

18,4

26,5

0,25

10000

6,5×10

-7

18,0

0,30

0,19

Песок средней крупности

20,2

26,4

0,20

30000

1,3×10

-4

1,0 – –

Супесь

19,3

26,4

0,18

13000

2,4×10

-5

24,0

0,22

0,17

№

слоя

грун-

та

Удель-

ный вес

сухого грунта

кН/м

Коэффици-

ент

пори-

стости

Пори

ристо

сто-

сть п

Коэффици-

ент

водона-

сыще-

ния

Число

пла-

стич-

но-

сти

Пока-

за-

тель

теку-

чести

Удельный вес грунта

с учетом

взвешива-

ющего действия воды γsb,

кН/м

Коэффи-

циент

относительной сжимае-

мости тv,

МПа

-1

Классификация

грунтов

Растительный слой

14,72

0,80

0,44

0,83

0,11

0,55 – 0,057

Суглинок мягкопластичный, непросадочный, водонепроницаемый, среднесжимаемый

16,83

0,57

0,36

0,93 – –

10,5

0,025

Песок средней крупности, насыщенный водой, водопроницаемый, слабосжимаемый, средней плотности

16,36

0,61

0,38

0,78

0,05

0,4

10,2

0,055

Супесь пластичная, непросадочная, водопроницаемая, среднесжимаемая

Таблица 1.1

Вычисленные характеристики и классификация грунтов

Таблица 1.2

Классификация и оценка глинистых грунтов выполняется в зависи-

8,0rS



мости от числа пластичности, показателя текучести, просадочности при

, коэффициента фильтрации и коэффициента относительной

сжимаемости. Классификация и оценка песчаных грунтов производится в зависимости от гранулометрического состава, плотности сложения, коэффициента водонасыщения, коэффициента фильтрации и коэффициента относительной сжимаемости [6, 11].

Заключение. Площадка пригодна для строительства сооружения.

Суглинок не рекомендуется использовать в качестве естественного основания, так как он обладает низкими прочностными свойствами. В качестве несущего слоя можно использовать песок средней крупности, имеющий высокие прочностные свойства.

Ниже песка залегает супесь, имеющая невысокие прочностные характе-

ристики и поэтому являющаяся слабым слоем по отношению к слою песка. При использовании песка средней крупности в качестве несущего слоя требуется проверка прочности подстилающего слабого слоя грунта (супеси).

Вопросы для самопроверки

1. С какой целью выполняется анализ инженерно-геологических

условий на строительной площадке?

2. Как определяются и где используются характеристики грунтов

, e, n,

3. Как классифицируются песчаные грунты в зависимости от степе-

ни влажности

4. Как классифицируются глинистые грунты в зависимости от числа

пластичности

и показателя текучести

5. Как производится оценка песчаных грунтов в зависимости от

гранулометрического состава, плотности сложения

2. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

К фундаментам мелкого заложения относятся фундаменты, имею-

щие отношение высоты к ширине подошвы не более 4 и передающие нагрузку на грунты основания через подошву.

По конструкции фундаменты мелкого заложения подразделяют на массивные жесткие, ленточные, отдельные фундаменты под стойки и колонны сооружений и сплошные в виде железобетонной плиты под всем сооружением. Ленточные фундаменты сооружают под стойки путепроводов, рамных мостов, стены зданий.

Массивные фундаменты мелкого заложения под опоры мостов устраивают в виде жесткого массива из бетона. При этом в теле фундамента не возникают значительные растягивающие напряжения.

2.1. Выбор глубины заложения фундамента

Подошвой фундамента мелкого заложения называется его нижняя плоскость, соприкасающаяся с основанием. Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются наземные конструкции, называется обрезом. За ширину фундамента принимается минимальный размер подошвы, а за длину – наибольший ее размер. Высота фундамента – расстояние от подошвы до обреза. Расстояние от поверхности местности до подошвы называется глубиной заложения фундамента.

Для фундамента опор моста отметку плоскости обреза назначают обычно на 0,5 м ниже горизонта самых низких вод. На реках со значительным ледоходом отметку обреза выбирают ниже горизонта низкого ледохода с учетом толщины льда, с тем, чтобы давление льда не передавалось непосредственно на фундамент, а целиком воспринималось опорой, которая имеет меньшую ширину по сравнению с фундаментом и заостренную форму, лучше сопротивляющуюся давлению льда [1].

Обрез фундамента сооружения, возводимого на местности, не по-

крытой водой, назначают на 0,10...0,25 м ниже отметки поверхности грунта [1].

Подмыв грунта у опор мостов в результате неправильного учета ве-

личины наибольшего размыва дна и недостаточной глубины заложения фундаментов является одной из основных причин аварийного состояния мостов. Поэтому проектированию фундаментов опор моста должны предшествовать расчеты по определению возможных наинизших уровней дна у опор с учетом общего и местного размывов, выполняемые по правилам, излагаемым в курсе проектирования мостовых переходов.

Глубина заложения фундаментов на естественном основании от отмет-

ки дна с учетом общего и местного размывов у опоры должна быть не менее 2,5 м при расчетном паводке и 2,0 м – при наибольшем паводке [1].

При назначении глубины заложения фундаментов всех опор моста необходимо учитывать тип реки и характер природных русловых деформаций. Для различных меандрирующих рек, у которых русла могут перемещаться от одного устоя моста к другому, глубина заложения фундаментов всех промежуточных опор должна быть взята одинаковой по максимальной глубине после общего и местного размывов. Если река не меняет русла, заглублять фундаменты опор моста на максимальное значение надо на том участке русла, где эта глубина может образоваться.

Глубину заложения пойменных опор устанавливают по максималь-

min

оп

оопо

саа 2

оопо

сbb 2

оп

5,0...2,0

2саа



5,01с

RpII

у х а

оп аоп

Рис. 2.1. Схема к определению

размеров подошвы фундамента

Рис. 2.2. Схемы к расчету внецентренно

нагруженного фундамента:

а – на местности, не покрытой водой;

б – на местности, покрытой водой

б)

а)

ной глубине после размывов, определенных для пойменного участка.

2.2. Определение размеров подошвы фундамента

Значения ширины b и длины a подошвы фундамента должны быть не

меньше минимальных размеров подошвы

чения опоры

, зависящих от размеров се-

на уровне обреза

фундамента (рис. 2.1).

Размеры на уровне обреза фунда-

мента (минимальные размеры):

где

;

– размеры сечения проме-

, (2.1)

жуточной опоры моста, м;

м – ширина обреза (уступ)

для фундаментов мелкого заложения, предназначенная для компенсации возможных неточностей разбивки и возведения фундамента.

Длина подошвы фундамента назначается конструктивно

, (2.2)

где

м – ширина уступа.

При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму предель-

ному состоянию (по деформациям) ширина подошвы

центрально

нагруженного фундамента предварительно может быть определена из условия

, (2.3)

где

– среднее давление

под подошвой фундамента, кПа; R – расчетное сопротивление грунта основания, кПа.

При внецентренном

нагружении фундамента

относительно одной из осей максимальное давление под подошвой фун-

Rp 2,1

max



max

пост

врем

пост

врем

фy

on xx

hTMM 

фx

on yy

hTMM 

оп х

оп у

max



yyxxII

WMWMpp

max

 

yyxxгрфвремпост

WMWMbaGGРР 

х у М

Рис. 2.3. Схема нагрузок,

действующих на фундамент

дамента допускается принимать на 20% больше расчетного сопротивления грунта (рис. 2.2).

, (2.4)

где

− наибольшее давление под подошвой фундамента, кПа.

При этом среднее давление

под подошвой фундамента должно

удовлетворять условию (2.3).

Фундаменты промежуточных опор мостов рассчитывают на нагрузки, действующие как вдоль, так и поперек оси моста в наиболее невыгодных сочетаниях. При этом все нагрузки, кроме постоянных, вертикальных подвижных и горизонтальных поперечных от центробежной силы, считают действующими либо вдоль, либо поперек оси моста и давления на грунт от них не суммируют.

Фундаменты мостовых устоев рассчи-

тывают, как правило, на нагрузки, действующие вдоль оси моста. Нагрузки, действующие на фундамент, приведены на рис. 2.3. Фундаменты промежуточных опор мостов рассчитывают на сочетание нагрузок, действующих как параллельно оси моста –

но оси моста –

, так и перпендикуляр-

Моменты относительно главных центральных осей инерции площади подошвы (на уровне подошвы фундамента) составляют

; (2.5)

где

кН·м (приведены в задании на проектирование).

При одновременном действии моментов на фундамент в двух направлениях наибольшее давление

формы определяют исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений (рис. 2.2), что позволяет применить формулу сопротивления материалов центрального сжатия и сжатия с изгибом:

, (2.6)

– моменты на уровне верхнего обреза фундамента,

для подошвы прямоугольной

, (2.7)

где

пост

врем

гр

под зфнадзфф

GGG 

надзф

подзф

бoooнад зф

hbaG







надзф

 

гбгрподзф

hhbaGG





гб



гр



 

грбгб





62abWx

62baWy

– вертикальная постоянная и временная нагрузки,

действующие на уровне обреза фундамента, кН; кН;

– суммарный вес грунта над уступами фундамента, кН;

– вес фундамента,

– моменты сопротивления подошвы фундамента относительно

главных центральных осей инерции площади подошвы, м3.

Для фундамента (рис. 2.2, б), у которого обрез расположен значительно выше поверхности грунта, например, на местности, покрытой водой, необходимо учитывать вес части фундамента выше поверхности грунта.

Вес фундамента

, (2.8)

где выше поверхности дна водотока, кН;

– вес части фундамента, находящегося над грунтом или

– вес части фундамента,

находящегося под грунтом или ниже поверхности дна водотока, кН.

Вес части фундамента, находящегося выше поверхности дна, составляет

, (2.9)

где дна (над грунтом), м;

– высота части фундамента, находящегося выше поверхности

– удельный вес бетона, кН/м3.

При учете взвешивающего действия воды вес части фундамента выше поверхности грунта

принимают уменьшенным на вели-

чину веса воды, вытесненной верхней частью фундамента.

Вес бетона и грунта на уступах в подземной части фундамента

, (2.10)

где h – глубина заложения фундамента, м; h – размыв дна, м; приведенный расчетный удельный вес бетона фундамента

и грунта

–

на его уступах, кН/м3.

В первом приближении можно принять

. (2.11)

Моменты сопротивления подошвы фундамента относительно главных центральных осей инерции площади подошвы

;

. (2.12)

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]