9.1 Расчет закрепления свободностоящих железобетонных опор

без специальных фундаментов

Установка стоек опор выполняется в котловане, образованном буровой машиной, диаметр бура которых на 5–7 см превышает диаметр стойки, с засыпкой и плотной трамбовкой пазух между стенками котлована и поверхностью стойки. Такая установка применяется для ненарушенных грунтов, обладающих достаточно высокими механическими характеристиками (рис. 9.1а). Для усиления заделки при слабом или нарушенном грунте применяют дополнительно один (рис. 9.1б) или два ригеля, закрепляемых на стойке в верхней части котлована. Ригель размещается в специально выполненной узкой щели и, как стойка, опирается на грунт с ненарушенной структурой. При наличии грунтовых вод, сыпучих песков или грунта с большим содержанием гальки и валунов образовать котлован буровой машиной не удается, и его вскрывают экскаватором (рис. 9.1в). Тогда опора закрепляется в засыпном грунте, т.е. грунте с нарушенной структурой, имеющем сниженные механические характеристики. Здесь для усиления заделки опор ригели устанавливаются и в нижней части стойки. Если под слоем сухого грунта находится обводненный грунт, то заглубление нецелесообразно, в таких случаях глубину заделки компенсируют устройством насыпной банкетки соответствующей высоты (рис. 9.1г). Опоры анкерно-углового типа также устанавливают непосредственно в грунт в наклонные или прямые котлованы.

Рис. 9.1

Расчет оснований фундаментов представляет собой проверку опоры на опрокидывание горизонтальными силами и моментами, действующими в вертикальных плоскостях. В основе расчета лежит метод предельных состояний, согласно которому задача расчета закрепления одностоечных опор сводится к определению:

1) устойчивости (несущей способности) под действием расчетных нагрузок;

2) деформации стойки в заделке под действием нормативных нагрузок.

За предельное состояние оснований опор принято такое состояние, при котором обеспечивается их работа. При дальнейшем увеличении внешних нагрузок они перестают удовлетворять требованиям прочности.

Условием устойчивого закрепления опоры в грунте по несущей способности является

, (9.1)

где k_Н – коэффициент надежности, задаваемый в зависимости от типа опор (для промежуточных опор k_Н = 1 [4, с.264]); m_З – коэффициент условий работы закрепления, зависящий от вида грунта (песчаный, глинистый), его консистенции и типа закрепления (с нарушенной или ненарушенной структурой грунта); Q^П – предельная горизонтальная нагрузка, приложенная к опоре, определяемая расчетным путем; Q^Р – расчетная горизонтальная сила, действующая на стойку, определяемая в результате расчета опоры.

Значения нагрузок Q^П и Q^Р определяются как силы, приложенные к опоре на высоте , где М^Р – расчетный изгибающий момент, определяемый как горизонтальными, так и вертикальными нагрузками на опору. Горизонтальные – это ветровые нагрузки на опору, провода и тросы, вертикальные обусловлены собственным весом опоры, весом проводов, тросов, гирлянд изоляторов, арматуры. Соответственно, расчетный момент М^Р является суммой моментов всех сил и нагрузок. Расчет поперечной нагрузки Q осуществляется методом последовательных приближений при совместном решении уравнения равновесия проекций всех сил на вертикальную и горизонтальную оси опоры и уравнения моментов всех сил относительно центра тяжести эпюры давления грунта в нижней части опоры. Расчет достаточно сложен, поскольку в качестве исходных данных содержит, кроме характеристик опоры, проводов, тросов, районов по ветру и гололеду, физические характеристики грунтов, обуславливающие силы сцепления поверхности грунта с материалом стойки опоры.