Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование оснований и фундаментов транспортных сооружений. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов направления подготовк
.pdf
ряется, необходимо увеличить число свай в фундаменте или длину свай.
min
N
kdu
FN
min
du
F
iiсfсdu
hfuF
с
8,0
с
d2
4
.mtII
tghc
mtII.
i
ii
mtII
h
h
.
i
Рис. 3.4. Определение границ условного
фундамента при расчете осадки
свайных фундаментов
В Б А
Г
4
.mtII
h
Если наименьшее продольное усилие
в выражении (3.12) по-
лучится со знаком минус, что указывает на растяжение в несущем элементе и передаче на крайние сваи куста выдергивающих нагрузок, то
должно соблюдаться условие прочности
, (3.16)
где
– несущая способность сваи, работающей на выдергивание, кН.
, (3.17)
где
– коэффициент условий работы, принимаемый
для свай,
погружаемых в грунт на глубину 4 м и более. Остальные обозначения те
же, что и в формуле (3.4).
3.5. Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям
Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям
следует, как правило, производить как для условного фундамента на
естественном основании (рис. 3.4) в соответствии с требованиями СП
22.13330.2011 [7].
Границы условного фундамен-
та (рис. 3.4) определяются снизу −
плоскостью АБ, проходящей через
нижние концы свай, а с боков −
вертикальными плоскостями АВ и
БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных
свай на расстоянии c, но не более
.
Расстояние c определяется по
формуле
, (3.18)
где h – глубина погружения свай
в грунт, м;
– осредненное
расчетное значение угла внутреннего трения слоев грунта, пройденного
сваями в пределах глубины h.
где
– расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных
, (3.19)
31
пройденных сваями слоев грунта толщиной
i
h
cdbb
y
2
cdaa
y
2
ab,
II
p
у
R
уII
Rp 2,1
y
y
x
x
y
грсврвремпо ст
II
W
M
W
M
A
GGGPP
p
ссвсв
gпG
cpгргр
VG
yсвyyуcвугр
hdпhbаVVV
2
yy
baA
hhy
i
ii
cp
h
h
жбcс
ddg
)2(2
c
жб
уx
on
yy
hTMM
уу
on
хх
hTMM
6
2
yyx
abW
6
2
yyy
baW
.
В собственный вес условного фундамента при определении его
осадки включаются вес свай и ростверка, а также вес грунта в объеме
условного фундамента.
Для фундаментов с вертикальными сваями ширину и длину подош-
вы условного фундамента вычисляют по формулам:
; (3.20)
, (3.21)
где
– расстояния между осями крайних свай вдоль и поперек моста
(рис. 3.3).
Расчѐт осадки свайного фундамента как условного массивного вы-
полняется теми же методами, что и расчѐт фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее дав-
ление
сопротивление грунта
по подошве условного фундамента не превышало расчѐтное
на этой глубине [2]:
. (3.22)
В случае действия на свайный фундамент горизонтальных сил и мо-
ментов определяют наибольшее давление под подошвой фундамента
, (3.23)
где
– вес свай, кН;
условного фундамента, кН;
грунта, м3;
− высота условного фундамента (рис. 3.4), м;
средневзвешенный удельный вес грунтов в пределах длины свай, кН/м3.
Собственный вес забивной сваи
где d − толщина ствола сваи, м;
вес железобетона, кН/м3.
– вес грунта в объеме
– объем
– площадь подошвы условного фундамента, м2;
–
, (3.24)
– длина сваи, м;
;
;
32
– удельный
. (3.25)
. (3.26)
Расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента
у
R
ovэ
pmhs
э
h
v
m
o
p
уэ
bAh
A
yy
baban
A
Соотноше-
ние
ban
Гравий и
галька
Пески
Суглинки пластичные
Глины
и суглинки
мягкопла-
стичные
глины и суглинки
твердые и полутвердые
супеси твердые
и пластичные
глины
пластичные
10,0v 20,0v 25,0v 30,0v 35,0v 40,0v
1,0
0,89
0,94
0,99
1,08
1,24
1,58
1,5
1,09
1,15
1,21
1,32
1,52
1,94
2,0
1,23
1,30
1,37
1,49
1,72
2,34
3,0
1,46
1,54
1,62
1,76
2,01
2,59
4,0
1,63
1,72
1,81
1,97
2,26
2,90
5,0
1,74
1,84
1,94
2,11
2,42
3,10
≥10
2,15
2,26
2,38
2,60
2,98
3,82
определяется, как и при расчете фундаментов мелкого заложения, по
формуле (2.13), но с заменой фактической ширины и глубины заложения
фундамента на условные размеры.
Для расчета осадок фундаментов наибольшее распространение по-
лучили метод послойного суммирования (см. п. 2.4) и метод эквивалентного слоя [2].
Значение осадки s основания методом эквивалентного слоя опреде-
ляется по формуле
, (3.27)
где
– толщина эквивалентного слоя, м;
фициент сжимаемости грунтов, кПа-1;
– относительный коэф-
– дополнительное давление
под подошвой фундамента, кПа.
, (3.28)
где
– коэффициент эквивалентного слоя, зависящий от коэффици-
ента Пуассона v и соотношения сторон загруженной площади
, определяемый по табл. 3.7.
Таблица 3.7
Значения коэффициента эквивалентного слоя
Значения коэффициента Пуассона v могут приниматься в зависимо-
сти от вида и физического состояния грунта: для глин и суглинков твердой и полутвердой консистенции – 0,1…0,15; тугопластичной –
0,2…0,25; мягкопластичной и текучепластичной – 0,3…0,4; текучей –
0,45…0,5; для супесей – 0,15…0,3; для песков – 0,2…0,25 [2].
Относительный коэффициент сжимаемости грунтов эквивалентного
слоя
33
Em
v
, (3.29)
vv1
1
2
ozgсро
pр
.
ozg.
ср
р
II
р
ihz
n
i
iiozg
h
1
.
ii
h,
u
ss
где – безразмерный коэффициент; E – модуль деформации грунта
эквивалентного слоя, кПа.
. (3.30)
Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента
, (3.31)
где
та;
деляемое по первой части формулы (3.23) по нахождению
– природное давление грунта на уровне условного фундамен-
– среднее давление под подошвой условного фундамента, опре-
.
Для основания, состоящего из n слоев грунта, природное давление
на глубине от поверхности
вычисляют по формуле
, (3.32)
где
– соответственно удельный вес и толщина слоев грунта.
Полная осадка фундамента не должна превышать ее предельного
значения в соответствии с условием
[см. формулу (2.32)].
Примеры определения осадки фундамента методом эквивалентного
слоя приведены на с. 295…296 [2], с. 160…165 [3], с. 50…52 [5].
Вопросы для самопроверки
1. Из чего состоит свайный фундамент?
2. Чем отличаются высокий и низкий ростверки в свайном фунда-
менте?
3. Как определяются размеры свайного ростверка?
4. По каким признакам классифицируются сваи?
5. Как определяется несущая способность висячей сваи?
6. Как определяют число свай в свайном фундаменте?
7. Каким образом размещаются сваи в плане?
8. С какой целью свайный фундамент рассматривается как услов-
ный фундамент?
9. Каким образом рассчитываются осадки свайных фундаментов?
10. Изложите методику расчета осадки свайного фундамента мето-
дом эквивалентного слоя.
34
4. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
Рис. 4.2. Схема опускного колодца в плане
1,0
2,4
1,0
0,6
2,4
0,6
2,4
1,0
1,0
2,0
Рис. 4.1. Сооружение фундамента
методом опускного колодца:
1 – нож; 2 – подводный бетон; 3 – пазы;
4 – стенки колодца; 5 – тело опоры;
6 – распределительная железобетонная
плита; 7 – бетон заполнения, укладыва-
емый насухо
В строительной практике применяют следующие виды фундаментов
глубокого заложения: опускные колодцы, кессоны, тонкостенные обо-
гружении. Толщину наружных стен колодцев принимают в пределах
0,7…1,5 м, а внутренних 0,5…1,0 м. Для колодцев, погружаемых в тиксотропных рубашках, толщину стен уменьшают на 0,4…0,6 м [1, 2].
Размеры шахт должны обеспечивать разработку и извлечение грунта
принятым способом. При грейферной разработке грунта наименьший раз-
метрично относительно осей колодца [1, 2].
лочки, фундаменты, возводимые методом «стена в грунте».
Опускной колодец (рис. 4.1, 4.2)
представляет замкнутую в плане и
открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под
действием собственного веса или
дополнительной пригрузки по мере
разработки грунта внутри ее [1, 2].
Наиболее распространенным материалом опускных колодцев является
железобетон.
4.1. Определение размеров
поперечного сечения
опускного колодца
Толщина стен колодца должна
обеспечивать необходимый вес для
преодоления сил трения при его по-
мер шахты должен превосходить размер
грейфера на 0,5
м. Поперечные
размеры шахты
должны быть не
менее 2,0…2,5 м.
Шахты рас-
полагают сим-
35
Минимальные размеры опускного колодца определяются из условия
саа
опопк2.
сbb
опопк2.
шшвннкк
аnа
22
.
шнкк
bb 2
.
5,0c
оп
а
оп
b
н
5,1...7,0
н
вн
1...5,0
вн
ш
n
мм
bа ,
ккa.
ккb.
опкa.
опкb.
к
a
к
b
к
h
Rр
кк
bаА
h
п
=1,0
bоп=2,6
γsb=10,4 кН/м3 с=3 кПа
Е=28 МПа φ=32°
32,5
29,2
γ=18,6 кН/м3
Е=14 МПа
с=43,0 кПа φ=16°
33,0
20,5
30,0
27,8
25,7
h
к
=11,0
Мин. ГВ
Дно
УМР
Песок
Глина
Супесь
γsb=10,8 кН/м3
Е=16 МПа
с=13,0 кПа
φ=24°
Рис. 4.3. Расчетная схема опускного колодца
bk=4,0
постановки опоры и конструктивных особенностей:
где c – уступ (
опоры моста, м;
,
,
м);
,
– размеры сечения промежуточной
– ширина наружной стенки (
, (4.1)
, (4.2)
м);
ширина внутренней стенки
(
м);
– коли-
чество шахт;
– длина
и ширина шахты, м.
Размеры
опускного колодца по длине
и ширине
и
сравни-
вают с аналогичными размерами по
условиям размещения опоры
. За расчетные значения принимают наибольшие размеры опускного
колодца
и
.
Примеры оформления схемы опускного колодца в плане и расчетной
схемы опускного колодца приведены на рис. 4.2 и 4.3.
–
и
4.2. Определение глубины погружения опускного колодца
Глубина погружения опускного колодца
условия
где р – среднее напряжение по подошве колодца площадью
кПа; R – расчетное сопротивление грунта, кПа [формула (2.13)].
определяется подбором из
; (4.3)
,
36
кк
трквремпо ст
кк
ba
РGРР
ba
N
р
, (4.4)
к
G
тр
Р
бкшшшжбкшшшкккк
hbаnhbаnhbaG
iiiтр
fhuР 5,0
i
f
i
u
i
h
i
f
iii
fhu
%5%100
R
pR
p
птр
пррк
Р
GG
.
рк
G
пр
G
птрР.
р
0
пр
G
wжбшшшкккрк
baпbahG
где
– вес колодца, кН;
– расчетная сила трения грунта по боко-
вой поверхности колодца, кН.
; (4.5)
, (4.6)
где
– расчетное сопротивление грунта сдвигу по боковой поверхности
колодца, принимаемое по табл. 3.5, как для забивных свай;
поперечного сечения колодца в пределах данного слоя толщиной
Коэффициент 0,5 в формуле (4.6) учитывает снижение сил
– периметр
.
для
колодцев по сравнению с забивными сваями. Значение
можно определить в табличной форме (см. табл. 3.6).
Проверка условия
.
4.3. Проверка достаточности веса колодца для его погружения
Проверку достаточности веса колодца для его погружения выпол-
няют из условия [1]:
, (4 .7)
где
водоотлива с учетом взвешивающего действия воды, кН;
ное значение веса пригрузки, кН;
ной силы трения грунта о боковую поверхность стен колодца, кН;
– расчетный вес колодца, вычисляемый при погружении без
– расчет-
– расчетное значение предель-
–
коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2…1,25.
При погружении колодца без водопонижения вес опускного колод-
ца, находящегося ниже уровня подземных вод, рассчитывают с учетом
взвешивающего действия воды.
Опускные колодцы при устройстве фундаментов опор мостов по-
гружают без пригрузки (
) [1]. При погружении колодца без во-
допонижения вес стен, находящихся ниже уровня подземных вод, рассчитывают с учетом взвешивающего действия воды.
, (4.8)
37
где
w
10
w
n
i
ii
н
iптр
ufР
1
.
н
i
f
i
u
i
птрР.
i
f
н
i
f
Рис. 4.4. Зависимость предельной силы
трения от глубины погружения колод-
ца для песчаных грунтов:
1 – пески гравелистые крупные и средние
при е<0,55; 2 – то же при 0,55<е<0,7;
3 – пески гравелистые крупные и средние
при е>0,7; пески мелкие при 0,6<е<0,75;
пески пылеватые при 0,6<е<0,8;
4 – пески мелкие при е>0,75; пески пыле-
ватые при е>0,8
Рис. 4.5. Зависимость предельной силы
трения от глубины погружения колод-
ца для глинистых грунтов:
1 – глины при показателе текучести
L
I
<0,5 и суглинки при
L
I
<0,25;
2 – супеси, суглинки при 0,25<
L
I
<0,75
и глины при
L
I
>0,5; 3 – илы, суглинки
при
L
I
>0,75
20 25 30 h, м
– удельный вес воды (
кН/м3).
, (4.9)
где
– предельная нормативная интенсивность сил трения данного
слоя грунта о боковую поверхность колодца, которую можно определять по графикам на рис. 4.4 и 4.5;
данного слоя грунта толщиной
– периметр колодца в пределах
.
При расчете опускных колодцев, погружаемых с помощью гидравлических и гидропневматических подмывных устройств, предельные
силы трения
, определяемые по формуле (4.9), допускается сни-
жать на 25% [1].
При невыполнении условия (4.7) необходимо опускной колодец погружать в тиксотропной рубашке (глинистый раствор) для уменьшения
сил трения (с. 339…340 [1]; с. 385…387 [2]). Схемы опускного колодца
в тиксотропной рубашке приведены на рис. 9.4 [1], рис. 13.7 [2].
Расчетное сопротивление грунта сдвигу по боковой поверхности
(п. 4.2) и предельная нормативная интенсивность сил трения
ваются только на участке от низа опускного колодца до начала тиксо-
тропной рубашки. Трение по боковой поверхности колодца в зоне тиксотропной рубашки вследствие его малости в расчет не принимается.
учиты-
38
При погружении колодца в тиксотропной рубашке высота ножевой
№
№
п/п
Наименование работ
Единица
измере-
ния
Стоимость
единицы
измерения
Объем
работ
Прямые
затраты
Фундамент мелкого заложения
1
Возведение котлована в
грунтах … группы
м3
кмкмкм
hba
2
Крепление стен котлована
металлическими шпунтами
п. м.
кмкм
ba 2
3
Водоотлив из котлована
м3
вкмкм
hba
4 Подводное бетонирование
м3
пбкмкм
hba
5
Бетонирование фундамента насухо
м3
ф
V
Итого
части принимается независимо от глубины погружения равной 2…2,5 м,
а ширина уступа – 0,10…0,15 м [1, 2]. После погружения колодца до
проектной отметки глинистый раствор в полости тиксотропной рубашки заменяется цементно-песчаным раствором для увеличения сил трения сооружения о грунт с целью предотвращения его всплытия.
Вопросы для самопроверки
1. Какие бывают виды фундаментов глубокого заложения?
2. Какие формы сечений в плане и вертикальных сечений имеют
опускные колодцы?
3. Как определяют размеры опускного колодца в плане?
4. Изложите методику определения глубины погружения опускного
колодца?
5. Какие выполняются расчеты опускных колодцев на строительные
нагрузки?
6. Каким образом можно уменьшить силы трения грунта по боковой
поверхности опускного колодца?
7. Опишите метод погружения опускных колодцев в тиксотропных ру-
башках?
5. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ТИПА ФУНДАМЕНТА
Выбор основного варианта фундамента производится на основе
оценки сметной стоимости, по приведенным затратам, по трудоемкости,
показателям расхода материалов, срокам производства работ или по
упрощенной методике анализа прямых затрат (табл. 5.1).
Таблица 5.1
Сводная ведомость технико-экономического анализа вариантов фундамента
39
Окончание табл. 5.1
Свайный фундамент
1
Возведение котлована в
грунтах … группы
кркpкp
hba
2
Стоимость свай и их погружения (
cв
до 14 м)
м3
свсв
dп
2
3
Ограждение котлована
металлическим шпунтом
п. м.
кркр
ba 2
4
Водоотлив из котлована
м3
кркрв
bah
5 Подводное бетонирование
м3
пбкркр
hba
6
Бетонирование насухо
плиты ростверка
м3
ррр
bah
Итого
Опускной колодец
1
Изготовление опускного
колодца
м3
кшшш
ккк
hban
hbа
2
Погружение опускного
колодца с извлечением
грунта грейфером
м3
ккк
hba
3
Подводное бетонирование
в шахтах колодца
м3
пбшшш
hban
4
Водоотлив из шахт колодца
м3
вшшш
hban
5
Заполнение шахт бетонной (бутобетонной) смесью
м3
пбк
шшш
hh
ban
6
Бетонирование распределительной плиты
м3
ррр
bah
Итого
кмкмкм
hba
кмкмкм
hba ,,
допкм
сaa
допкм
сbb
ba,
доп
с
3...2
доп
с
км
h
При устройстве фундамента мелкого заложения [1, 2, 9]:
- объем котлована
глубина котлована, м. Размеры дна котлована в плане назначаются в
соответствии с проектными размерами фундамента.
заложения, м;
лована для размещения ограждения из металлического шпунта, уста-
новки опалубки и необходимого пространства для производства работ
(
глубины заложения фундамента (расстояние от поверхности планировки или дна котлована на поверхности, покрытой водой, до подошвы
фундамента) и толщины дополнительных устройств (песчаной подуш-
, где
– длина и ширина подошвы фундамента мелкого
– дополнительное увеличение длины и ширины кот-
м). Глубина котлована
, где
– длина, ширина и
определяется в зависимости от
40
;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]