О проблеме определения лобового сопротивления песчаных грунтов под нижним концом буровых свай фундаментов опор мостов

К.В. Королев, В.В. Бессонов

В работе рассматривается проблема определения прочности грунта под нижним кон-цом буровой сваи с учетом специфических свойств грунта, проявляемых при больших давле-ниях. Дана постановка осесимметричной задачи теории предельного равновесия грунтов вне концепции полной пластичности для нелинейного графика сдвига. Выполнена серия рас-четов и проведено сопоставление результатов, полученных по различным методикам.

Ключевые слова: теория предельного равновесия грунтов, грунты, несущая способ-ность, сваи фундаментов мостовых опор, большие давления.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом буровой сваи или лобовое сопротивление грунта определяют согласно СНиП 2.02.03 – 85* «Свайные фундаменты» по формуле

R = 0,75a₄(a₁g^'d₀ + a₂a₃g_Ih)^{, (1)} где a₁, a₂, a₃, a₄ – безразмерные коэффици-енты, принимаемые по таблицам [1] в зави-симости от угла внутреннего трения грунта основания [1]; g' – удельный вес грунта, рас-положенного под нижним концом сваи, кН/м³;

g – осреднённое расчетное значение удель-ного веса грунтов, кН/м³, расположенных вы-ше нижнего конца сваи; d₀ – диаметр сваи, м; h – глубина заложения нижнего конца сваи, м. В основе данной методики лежит из-вестное решение В.Г. Березанцева, схема которого приведена на рисунке 1 [2]. Моди-фикация этого решения дана А.М. Карауло-вым, который рассмотрел задачу о несущей способности оснований круглых фундаментов вне концепции полной пластичности [3]. Это позволило получать решения задачи для ши-рокого диапазона исходных данных в рамках строгого статического метода теории пре-

дельного равновесия грунтов (ТПРГ). Согласно этим решениям коэффициенты

a₁ и a ₂, являющиеся по смыслу коэффициен-тами несущей способности, и определенные из решения осесимметричной задачи вне концепции полной пластичности, можно оп-ределить следующим образом

a₁ = N_g = 0,5e^{8,97f−0,9851}; ₍₂₎ a₂ = N_q = e^6,40f+0,0273,

где f – угол внутреннего трения, градус. Коэффициент a₃ характеризует умень-

шение пригрузки на призму выпора за счёт действия силы трения T, действующей по цилиндрической поверхности, по сравнению с бытовым вертикальным напряжением и оп-ределяется согласно указаниям [1] в зависи-мости от величины E – силы активного дав-ления грунта на цилиндрическую поверхность (рисунок 1).

T T ⁰ h

E E

B' A' O A B

D

C' _C

l ^l

Рисунок 1 – Расчетная схема В.Г. Березанцева

Коэффициент a₄ не имеет строгого тео-ретического обоснования и принимается рав-ным 0,17…0,34 в зависимости от f. Однако его появление обусловлено тем, что рассчи-тываемое по приведенной методике значение

R (без a₄) оказывается явно завышенным по