Проектирование фундамента опоры моста

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

1. Определение нормативных расчётных нагрузок

а) Нормативные

Вертикальные нагрузки:

Вес опоры Qоп,II = 490 тс (4900 кН);

Вес пролётного строения Qпр,II = 150 тс (1500 кН);

Временная вертикальная нагрузка с одного прилегающего пролёта

Nвр,II = 500 тс (5000 кН).

Горизонтальные нагрузки:

Тормозная сила с одного пролёта ТII = 50 тс (500 кН);

Нагрузка от ударовNу,I 36тс (360 кН);

б) Расчётные

Вертикальные нагрузки:

Qоп,I = 4900·1,1 = 5390кН;

Qпр, I = 1500·1,1 = 1650кН;

Nвр,II = 5000·1,1 = 5500кН.

Горизонтальные нагрузки:

ТI = 500·1,1 = 550 кН;

Nу,II = 360·1,1 = 396 кН;

Сумма вертикальных нормативных нагрузок:

NII = Qоп, II + Qпр,II + Nвр,II = 4900 + 1500 + 5000 = 11 400 кН.

Моменты: (Высота опоры H = 6,0м)

Момент вдоль оси моста (Х):

МТ,II = TII·H = 500·6,0 = 3000кН·м;

МNу,II = NII·H = 360·6,0 = 2160кН·м;

MII=(3000·0,9 + 2160·0,9)·6,0 = 27 864кН·м.

Сумма вертикальных расчётных нагрузок:

NI = Qоп, I + Qпр, I + Nвр, I = 5390 + 1650 + 5500 = 12 540кН.

Моменты:

Момент вдоль оси моста (Х):

МТ,I = TI·H = 550·6,0 = 3300кН·м;

МNу, I=Nу, I·H = 396·6,0 = 2376кН·м;

MI = 27 864·1,2 = 33 437кН·м.

2. Анализ инженерно-геологических условий и физико-механических свойств грунтов

Таблица 1. Показатели физико-механических свойств грунтов

№ грунта

Наименование грунта

Уд. вес грунта Y, кН/м3

Уд. вес твёрдых частиц, YsкН/м3

Влажность в долях ед., W

Коэфф. сжим., mv

Коэфф. фильтрац. kf

Угол внутреннеготрения, ?, град.

Сцепление, с, кПа

Влажность на гран. текучести, WL

Влажность на гран. раскатывания, Wр

24

песок средней крупн.

2,00

2,65

0,20

0,003

2,0·10-2

36

-

-

-

19

супесь

1,88

2,64

0,28

0,016

1,0·10-5

14

0,19

0,33

0,26

По данным таблицы определяем производные классификационные показатели грунтов.

Грунт № 24 — песок средней крупности:

Коэффициент пористости

е =[(гs/г)·(1 + W)] - 1 =[(2,65/2,00)·(1 + 0,20)] -1= 0,59;

пески средней плотности. (0,55 < е<0,7).

По таблице 2[1] приплотном сложении песков R0 = 400кПа.

Степень плотности песков, в соответствии ГОСТ 25 100–95, определяется по формуле

ID = (emax — e)/(emax — emin) (A. 6)[2],

где emax — коэффициент пористости в предельно-плотном состоянии;

emin — коэффициент пористости в предельно-рыхлом состоянии;

Грунт № 19 — супесь:

Коэффициент пористости е =[(гs/г)·(1 + W)] - 1 =[(2,64/1,88)·(1 + 0,28)] -1= 0,8; супесь-рыхлая. (е > 0,7).

Число пластичности IL = WL — Wр = 0,33 — 0,26 = 0,07;

По таблице 3[1] при е = 0,8 и IL = 0,07 находим по интерполяции

R0 = 250 кПа;

фундамент грунт нагрузка осадка

3. Проектирование фундамента мелкого заложения

3.1 Определение отметки плоскости обреза фундамента

При возможном размыве грунта в русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5 м.

Примем отметку обреза фундамента 0,000.

3.2 Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента мостовых опор назначается не менее 2,5 м ниже уровня возможного размыва дна в русле реки

d = hр + 2,5 = 0,9 + 2,5 = 3,4 м.

При заданном расположении слоёв грунтов, с учётом найденных расчётных сопротивлений, заложим подошву фундамента в наиболее прочный грунт — песок средней крупности. Тогда высота фундамента составит

Hф =d + (ГМВ — 0,5) = 3,4 + (1,2 — 0,5) = 4,1 м.

3.3 Определение предварительных размеров подошвы фундамента

Табличные значения R0используются при определении предварительных размеров подошвы фундамента. Табличные значения R0 относятся к фундаментам, имеющим ширину b0 = 1 м и глубину заложения d0 = 2 м.

Итак, к фундаменту приложены вертикальная сила NII = 11 400 кН и моменты МII = =27 864кН·м.

Глубина заложения фундамента d = 3,4 м.

В первом приближении рассчитаем этот фундамент как центрально нагруженный.

R0 = 400кПа.

По формуле

А = NII / (R — гmII·d),

где NII — расчётная нагрузка по IIгруппе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента, кН; R — принятое расчётное сопротивление грунта основания, кПа; гmII — осреднённое расчётное значение удельного веса грунта и материала фундамента, кН/м3; d-глубина заложения фундамента, м.

Аf1 = 11 400 / (400 — 23·3,4) = 35,43 м2,

откуда b1 = ?1 = = 5,95 м.

Теперь по п. 2. 41, формула (7)[1], найдём R2:

R = (гc1гc2/k)[MгkzII + Mqd1г'II + MccII],

где гc1 и гc2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3[1];

k — коэффициент, k = 1, если характеристики грунтов определены опытным путём, k = 1,1, если характеристики приняты по справочным таблицам;

M??,Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые по табл. 4[1];

kz — коэффициент, при b< 10 м kz = 1, при b 10 м kz = Z0/b + 0,2 (здесь Z0 = 8 м); b -ширина подошвы фундамента, м;

гII — осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3;

г'II — то же, для грунтов, залегающих выше подошвы;

сII — расчётная величина удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 — глубина заложения фундамента.

R2 = (1,4·1,4/1)[1,81·1·5,95·20,0 + 8,24·3,4·20,0 + 9,97·0] = 1520,4 кПа.

При полученном значении R2 площадь подошвы фундамента

Аf2 = 11 400 / (1520,4 — 23·3,4) = 7,0 м2.

Примем соотношение сторон подошвы фундамента з = ?/b = 1,5.

Тогда b = = 2,16 м.? = 2,16·1,5 = 3,24 м.

Для b =2,16 м определим R:

R = 1,4·1,4/1)[1,81·1·2,16·20,0 + 8,24·3,4·20,0 + 9,58·0] = 1251,5 кПа.

При полученном значении R площадь подошвы фундамента

Аf2 = 11 400 / (1251,5 — 23·3,4) = 9,72 м2.

Тогда b = = 2,55 м.? = 2,55·1,5 = 3,83 м.

Учитывая, что на фундамент действует ещё момент МII = 27 864кН·м, увеличим Аf2 на 20%, тогда ориентировочно примем Аf2 = 12,0 м2.

Примем размеры фундамента b·? = 4,0·3,0= 12,0 м2.

Допустимое краевое давление, при действии моментов относительно обеих главных осей инерции

pmaxII = (NII/A)(1 ± 6ex/?±6ey/b) — применительно к прямоугольной площади minIIподошвы фундамента.

Допустимое краевое давление, при действии момента относительно одной из главных осей инерции

pmaxII = (NII/A)(1 ± 6e/?) — применительно к прямоугольной площади minIIподошвы фундамента.

Эксцентриситетex определяем, м, по формулам

ex = MxII/NII.

ex = 27 864/11400 = 2,44 м;

pmaxII = (11 400/12,0)(1 + 6·2,44/4,0) = 4427,0кПа> 1,2R/1,4 = =1251,5·1,2/1,4=1072,7кПа, условие не выполняется.

pminII = (11 400/12,0)(1 — 6·2,44/4,0) = - 2527,0 кПа< 0, отрыв подошвы фундамента.

Следовательно, максимальное давление под углом фундамента не удовлетворяет условию pmaxII? 1,2R/гnи размеры подошвы следует увеличить.

Примем b·? = 6,0·4,0= 24,0 м2. Пересчитаем R = 1,4·1,4/1)[1,81·1·4,0·20,0 + 8,24·3,4·20,0 + 9,58·0] = 1382,0 кПа.

pmaxII = (11 400/24,0)(1 + 6·2,44/6,0) = 1615,0кПа> 1,2R/1,4 = =1382,0·1,2/1,4=1184,6кПа, условие не выполняется, следовательно увеличим размеры фундамента.

Примем b·? = 8,0·6,0= 48,0 м2.

Тогда R = 1,4·1,4/1)[1,81·1·6,0·20,0 + 8,24·3,4·20,0 + 9,58·0] = 1524,0 кПа.

pmaxII = (11 400/48,0)(1 + 6·2,44/8,0) = 672,0кПа< 1,2R/1,4 = =1524,0·1,2/1,4=1306,3кПа, условие выполняется;

pminII = (11 400/48,0)(1 — 6·2,44/8,0) =-434,6 кПа< 0, отрыв подошвы фундамента, следовательно ещё раз увеличим размеры фундамента.

Примем b·? = 15,0·8,0= 120,0 м2.

pmaxII = (11 400/120,0)(1 + 6·2,44/15,0) = 187,72кПа< 1,2R/1,4 = =1524,0·1,2/1,4=1306,2кПа, условие выполняется;

pminII = (11 400/120,0)(1 — 6·2,44/15,0) = 2,28 кПа> 0, отрыва подошвы не происходит, поэтому оставляем принятые размеры b·? = 15,0·8,0 м.

3.4 Расчёт осадки фундамента

Осадка основания фундамента определяется методом послойного суммирования осадок элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи грунта (СНиП 2. 02. 03−83, приложение 2). Расчёт по деформациям сводится к выполнению условия:

Sрасч?Sдоп, Sрасч = в?(?zpi·hi)/Ei,

где в — безразмерный коэффициент, равный 0,8;? — среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-ом слое грунта; Ei — модуль деформации i-го слоя грунта; hi — толщина hii-го слоя грунта;

Нормативная нагрузка NII = 11 400 + 15·8·3,4·20 = 19 560кН.

Контактное давление

РII = NII/A = 19 560/120,0 = 163кПа.

Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента, предварительно определив удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды по формуле:

гsb = (гs — гw)/(1 + e),

где гs и гw — удельный вес твёрдых частиц грунта и воды, кН/м3; е — коэффициент пористости;

е = (гs — гd)/гd,

где — гd — удельный вес сухого грунта.

гd = сd·g (кН/м3).

сd = с/(1+ w) = 20/(1 + 0,2) = 16,67 кН/м3;

гd = 16,67·9,81 = 163,5 кН/м3;

е = (265 — 163,5)/163,5 = 0,62.

гsb = (26,5 — 10)/(1 + 0,62) = 10,2 кН/м3.

?zg, 0 = гw·hw + ггл·hгл + гп·hп = 10·1,2 + 10,2·3,4 = 46,68 кПа.

Определяем дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента:

Рдоп = РII — ?zg, 0= 163 — 46,68 = 116,32 кПа.

Разбив сжимаемую толщу основания на элементарные слои hi, на границах слоёв находим вертикальные природные напряжения ?zg,iи дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки ?zpd,i = б·pдоп.

Здесь б принята по табл.1 Приложение 2[1] при ж = 2z/b. Вычисления напряжений на границах слоёв сведём в таблицу.

Определяем мощность отдельного слоя hi

hi = 0,4·b = 0,4·8 = 3,2 м, примем hi = 2 м.

Таблица 2

№ слоёв грунта

Грунт

Z, м

ж = 2z/b

б

?zg,I ,

кПа

?zpd, i = б·pдоп, кПа

?zpdm,I, кПа

0

Песок

Е0=25МПа

0

0

1,000

46,68

116,32

-

1

1,6

0,4

0,975

63,0

113,4

114,86

2

Супесь

Е0=16МПа

3,6

0,9

0,828

100,6

96,3

104,85

3

5,6

1,4

0,647

138,2

75,3

85,8

4

7,6

1,9

0,492

175,8

57,2

66,3

5

9,6

2,4

0,374

213,4

43,5

50,4

6

11,6

2,9

0,291

251,0

33,8

38,7

7

13,6

3,4

0,230

288,6

26,8

30,3

8

15,6

3,9

0,184

326,2

21,4

24,1

9

17,6

4,4

0,150

363,8

17,4

19,4

10

19,6

4,9

0,126

401,4

14,7

16,1

11

21,6

5,4

0,106

439,0

12,3

13,5

12

23,6

5,9

0,090

476,6

10,5

11,4

13

25,6

6,4

0,077

514,2

8,9

9,7

Расчётная схема по определению осадки фундамента

Нижняя граница сжимаемой толщи основания фундамента определяется условием

?zp = k?zg,

где коэффициент: а) при b? 5 k = 0,2; б) при b> 20 k = 0,5; в) при 5<b? 20 kопределяют интерполяцией между значениями 0,2 и 0,5.

Принимаем мощность сжимаемого слоя Нс = 13,7 м, так как на нижней границе слоя 0,26?zg = 0,26·213,4 = 55,48 кПа.

По формуле Sрасч = в?(?zpi·hi)/Eiопределяем осадку фундамента

Sрасч = 0,8[1,6· (114,86)/25 000) +2,0·(104,85 + 85,8 + 66,3 + 50,4)/16 000]= 0,0458 м = 4,58 см.

Sпр = 1,5 = 1,5 = 9,25 см. 4,58 см < 9,25 см.

Осадка фундамента не превышает допустимого значения.

Литература

1. СНиП 2. 02. 01−83* Основания зданий и сооружений, М., Стройиздат, 1983 г.

2. ГОСТ 25 100–95 Классификация грунтов.

3. СНиП 2. 05. 03−84* Мосты и трубы, М., Стройиздат, 1985 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой