Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет оснований и фундаментов. Учебное пособие
.pdf
61
Рис. Схемы к расчету свай низкого ростверка
62
нанося точки 1, 2, 3… Из точек 1, 2, 3… проводим пер-
пендикуляры до пересечения с окружностью, и полученные точки 1′, 2′,
3′… радиусами C1′, C2′, C3′… сносим на CB. Отрезки I-I′, II-II′… делят
трапецию на
собами центры тяжести каждой эпюры и проводим через них вертикали.
По этим вертикалям и следует располагать оси свай.
После указанного построения следует графически по масштабу с
точностью до 5 см определить полученные расстояния между сваями в
направлении стороны и убедиться, что они удовлетворяют требованиям расположения свай в уровне подошвы плиты ростверка. Если эти
требования окажутся невыдержанными, то необходимо или менять размер , или же уменьшить число свай, приняв большую глубину погружения, перейдя к иному типу свай и т.д., и по увеличенному значению
определить новое число свай и заново произвести их распределение.
При расчете опор мостов внешними воздействиями являются различные сочетания нагрузок, направленных как вдоль, так и поперек моста. В соответствии с этим и эпюр давлений σ на грунт будет несколько.
Поэтому определение числа свай и размещение их в плане производят
не по одной какой-либо эпюре, а по трапецеидальной эпюре с крайними
ординатами, равными наибольшим из давлений, возникающих в соответствующих точках подошвы плиты при разных комбинациях внешних
нагрузок.
равновеликих частей. Далее находим известными спо-
Аналитический расчет продольных усилий в сваях.
После распределения свай в плане необходимо аналитически
определить усилия в них.
Для этого находят положение центра тяжести свай в уровне подошвы плиты (точка O0 на рис.). Положение центра оси O0Y0 определяется по формуле:
где
– расстояние от искомой оси O0Y0 до произвольной параллельной
ей оси I-I;
– статический момент поперечных сечений свай относи-
, (59)
тельно оси I-I; – площадь свай.
63
Ось I-I удобно проводить через крайний ряд свай. Тогда, если через X1, X2,… обозначить расстояние от оси I-I до каждого ряда свай и
через ∆F площадь сечения сваи, то
F = K∆F
и
Момент инерции свай относительно оси O0Y0 будет
; (60)
, (61)
где
– расстояние от каждого (n-го) ряда свай до центральной оси
O0Y0.
В формуле (61 ) пренебрегаем моментами инерций поперечных сечений свай относительно собственных осей, которые весьма малы по
сравнению с величинами
. Для определения давлений на сваи
необходимо найти момент внешних сил относительно оси O0Y0.
Эксцентриситет силы относительно центра тяжести подошвы
плиты ростверка
,
а эксцентриситет относительно оси O0Y0
где – расстояние от крайнего ряда свай до грани плиты
. (62)
Усилия в сваях находятся по формуле внецентренного сжатия,
учитывая, что определяются не напряжения σ в сечениях свай, а продольные усилия, получим
Подставляя сюда значения и
, окончательно получим
.
64
. (63)
Величина
может быть положительна и отрицательна.
Наибольшие и наименьшие значения давления будут испытывать край-
ние сваи, для которых абсолютные значения
максимальны.
Все сваи будут нагружены одинаково только в том случае, если
Определив по формуле (63) усилия в сваях от различных сочетаний внешних нагрузок, находят наибольшее давление N
, которое с
max
учетом собственного веса ∆N сваи не должно превосходить расчетного
сопротивления сваи по грунту:
N
+ ∆N ≤ P0. (64)
max
Одновременно необходимо, чтобы
N
≤ P
, (65)
ств.
где P
max
– несущая способность сваи на сжатие.
ств.
Для наклонных свай, погруженных под углом δ к вертикали, про-
дольное давление на сваю
будет
. (66)
На горизонтальные силы низкий ростверк проверяют в предположении, что эти силы воспринимаются только сваями; эта проверка
условна и идет в запас прочности. Проверку ведут по формуле:
, (67)
где
– расчетная горизонтальная нагрузка на сваю, принимаемая по
таблице 1;
– сумма проекций на горизонтальную ось OX продольных уси-
лий в сваях;
– коэффициент условий работы C при числе свай в ростверке:
n = 1 – 5 - m 2 = 0,85; n = 8 – 10 - m 2 = 0,90; n = 11 – 20 - m 2 = 1.
65
Грунты под подошвой
плиты ростверка на
глубину nd
Значения
n
для свай
Нагрузка в тс для свай
Деревянные
диаметром b см
Железобетонные сече-
нием b см
28
30
32
30х30
35х35
40х40
Пески средней плотности, супеси, суглинки и
глины при
6
2,6
2,8
2,8 6 7
8
Пески и супеси пылеватые, рыхлые, суглинки и глины при
7
1,4
1,5
1,6
2,5 3 3,5
Супеси, суглинки и
глины при
>1
8
0,5
0,6 1 1
1,5
2,0
Таблица 39
Расчетная горизонтальная нагрузка на сваю
В таблице приведены горизонтальные усилия на одну сваю ростверка, при которых смещения его плиты не могут превысить 1 см. Величины этих усилий зависят от материала свай, их диаметра (толщины)
d и грунта в слое, расположенном под подошвой плиты и имеющим
толщину nd.
Если внешние силы действуют в двух расчетных плоскостях ZOX
и ZOY, то продольные усилия в сваях будут
где
– моменты внешних сил относительно главных централь-
ных осей инерции O0Y0 и O0X0;
- расстояния от каждой (n-ной) сваи до осей O0Y0 и O0X0 со-
ответственно.
Наибольшее давление будет испытывать угловая свая. Для угловых свай расчетные сопротивления по грунту и по стволу принимаются
с коэффициентом 1,2.
, (68)
66
6. Расчет свайных фундаментов
с вертикальными сваями
Запроектировать фундамент с вертикальными сваями сплошного
сечения промежуточной опоры автодорожного разрезного балочного
моста с пролетами 24 м.
Расчетная нагрузка в уровне обреза фундамента вдоль оси моста
Высота опоры от обреза фундамента
Предварительное определение размеров фундамента.
При глубине водотока более 3м принята схема высокого свайного
ростверка. Сваи железобетонные сечением 0,35х0,35 м, длиной 13 м.
Заглублены в полутвердую глину на 2,1 м. В плиту ростверка заделаны
жестко на глубину 2d = 0,7 м. Способ погружения – забивка молотом.
Размеры плиты ростверка в плане приняты, в зависимости от размеров сечения опоры в уровне обреза, по формулам:
Высота плиты ростверка h2 принята из условия заделки голов свай
равной 1,6 м.
Для определения числа свай определяем несущую способность Fd
одиночной сваи по условию прочности грунта по [1,24]. По [1, п. 4.2]
несущая способность забивной висячей сваи определяется по формуле:
где ; и
при забивке молотами сплошных свай = 1;
А = 0,35х0,35 = 0,1225 м2;
U = 0,35х4 = 1,4 м;
R – расчетное сопротивление грунта под концом сваи, определя-
ется по [1, табл. 1] при глубине забивки нижнего конца от уровня дна
после общего размыва 11,1 м; R = 7340 кПа.
Расчет
а = а0 + 2∆ = 8,7 + 2 ∙ 0,6 = 9,9 м;
b = b0 + 2∆ = 1,8 + 2 ∙ 0,6 = 3,0 м.
определяется по [1, табл. 3];
= 1;
67
Разбив толщу грунта по длине свай от уровня дна после местного
размыва на однородные слои толщиной не более 2 м, пользуясь [1, табл.
2] для определения расчетных сопротивлений по боковой поверхности
грунта , вычисляем:
= 1[1∙7340∙0,1225+1.4∙(12,8∙1,2∙1,6∙2,0∙18∙2,0+44∙2,0+65∙2,1)] =
= 1396,5 кН,
по [1, п. 3.10].
- плотность железобетона;
Определяем расчетную допускаемую нагрузку на сваю.
Приводим нагрузки к уровню подошвы плиты ростверка, пользуясь формулами:
где
- коэффициент надежности по нагрузке;
- объем ростверка.
Определяем ориентировочное число свай в фундаменте
Принимаем число свай = 18 и размещаем в соответствии с
[1, § 7] так, как показано на рис.
68
Рис. Расчетная схема фундамента
1 - суглинок мягкопластичный
2 - песок мелкий
3 – глина полутвердая
Статический расчет свайного фундамента
Определяем характеристики сечения ствола сваи (бетон В30),
учитывая при помощи коэффициента 0,8 трещин в растянутой зоне и
пластические деформации в сжатой зоне сечения
где
- модуль упругости бетона по [2, табл. 28];
- поперечное сечение ствола сваи;
- момент инерции ствола сваи.
69
Определяем длину сжатия для висячих свай по формуле:
где
- свободная длина сваи, равная расстоянию от подошвы плиты
ростверка до дна водотока после местного размыва,
Для свай-стоек
При низких ростверках и
Определяем коэффициент деформации свай по формуле [1, прил.
1, п.3].
где
- условная ширина сваи, принимаемая для свай сечением
0,35х0,35 равной:
по [7, прил. 1, п.1].
- коэффициент пропорциональности по [1, прил. 1], вычисляе-
мый по указаниям [7, § IX, п.1] в зависимости от вида грунтов, залегающих в верхней толщине, мощность которой определяется по формуле:
где - толщина ствола сваи.
после местного размыва (см. рис.). В пределах
один слой – суглинок мягкопластичный с . Таким образом,
= 10 000 кН/м
Вычисляем
4
.
лении по [3, табл. IX, 2].
Вычисляем приведенную глубину погружения сваи по [3, прил. 1,
п.4]
Вычисляем перемещения свай от единичных усилий в уровне поверхности грунта по формулам 32, 33, 34 [1, прил. 1, п.12], пользуясь
табл. 5, при условии опирания сваи на нескальный грунт.
= 3,0 м (см. рис.).
располагается только
. Пользуемся при вычис-
.
,
отсчитываем от уровня дна водотока
70
Вычисляем перемещения свай от единичных усилий, приложенных на уровне подошвы ростверка:
При низких ростверках ; ;
Вычисляем характеристики сваи по формулам:
Вычисляем коэффициенты канонических уравнений:
кН/м;
кН/м;
кН/м;
кН;
кН∙м.
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]