Проектирование фундамента под мостовую опору

Свайный фундамент 2.doc

VI. Свайный фундамент.
Конструирование фундамента.
Назначаем минимальные размеры фундамента. Размеры подошвы опоры:
B0 = 33 м A0 = 101 м. Грунтовые условия приведены на схеме. В качестве несущего слоя выбираем песок гравелистый. Принимаем железобетонные призматические сваи сечением 40x40см длиной 15м. Класс бетона В30. Плоскость обреза ростверка размещаем на 05 м ниже ГМВ. Конструктивно высоту ростверка назначаем hр = 2м. Головы свай заделываем в ростверк на 08м острие свай находится на отметке 2250м.Способ погружения свай - забивка
Определяем несущую способность сваи по грунту по формуле:
- коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый равным 1.
R – расчетное сопротивление грунта под концом сваи кПа.
u – наружный периметр поперечного сечения сваи.
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи кПа.
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью м.
- коэффициенты условий работы грунта соответственно под концом и на боковой поверхности сваи учитывающие способ погружения сваи.
A – площадь опирания сваи на грунт м2.
Несущая способность по материалу не определяется поскольку очевидно что она превышает несущую способность по грунту.
где Р – расчетная нагрузка передаваемая на сваю;
γк – коэффициент надежности равный 14 так как несущая способность свай определена расчетом.
Расчет многорядного свайного фундамента
по 1 группе предельных состояний методом перемещений
Находим по формуле ориентировочно число свай предварительно определив нагрузки в уровне подошвы плиты ростверка.
Вес воды на обрезках фундамента
Суммарная вертикальная нагрузка в уровне подошвы фундамента
Горизонтальную расчетную нагрузку
HI = 1.2ΣH0 = 1.2·1250 =1500
Для удобства вычислений расчет ведем применительно к одному ряду свай (такой прием возможен только при идентичном расположении свай в каждом ряду).
Схема к расчету приведена на рисунке 8.
Расчетные усилия приходящиеся на расчетный ряд составляют:
Расчетная ширина свай определяется по формуле:
где d – размер стороны сваи
Кф – коэффициент учитывающий форму поперечного сечения сваи при квадратном сечении
Расчетный модуль упругости бетона для В30
Жесткость свай на изгиб и сжатие
Определяем по формуле - глубину в пределах которой учитывается действие отпора (пассивного давления) грунта:
В пределах hk = 29м лежит песок средней крупности серый кварцевый.
По таблицам принимаем значения К Кб и КП для данного грунта:
Определяем по формуле значение коэффициента деформации:
Подсчитываем приведенную глубину заложения сваи в грунте
Поскольку значения ρ2 ρ3 и ρ4 определим по следующим формулам
предварительно вычислив длину изгиба свай
l – длина участка сваи в грунте.
Здесь l0 – свободная длина свай м (в высоком ростверке – расстояние от его подошвы до расчетной поверхности грунта)
К4 – коэффициент из определенных таблиц.
Далее находим длину сжатия свай lN и ее характеристику ρ1 по формулам:
- так как сваи опираются на нескальные грунты
Определяем коэффициенты канонических уравнений и другие величины входящие в систему
В расчетах высоких ростверков r1 = r2 = r3 = 0.
Определяем усилия действующие со стороны плиты ростверка на голову каждой сваи в расчетном ряду по формулам:
Определяем продольные усилия:
Определяем поперечные силы:
По следующим формулам проводим проверку:
Проверка несущей способности многорядного свайного фундамента
как условного массивного фундамента
Переходим к проверке несущей способности свайного фундамента как условного массивного фундамента (рисунок 8).
Для построения по формуле
где φi и hi – соответственно углы внутреннего трения и мощности пройденных сваями слоев грунта определяем величину φср:
Поскольку меньше наклона свай построение условного массива ведем с использованием величины i = 1:5. Определяем размеры подошвы условного массива:
Последовательно определяем:
момент сопротивления
объем железобетона входящего в условный массив:
объем грунта и воды в условном массиве
среднее значение удельного веса грунта в пределах условного массива
вес условного массива
сумма вертикальных расчетных нагрузок
Проводим проверку по формуле
где Nc1 – суммарная вертикальная нагрузка приложенная в уровне подошвы условного массива определяемая с учетом веса грунта ростверка и свай в пределах его контура
Hc1 Mc1 – соответственно горизонтальная нагрузка и момент в уровне расчетной поверхности грунта
dc – глубина заложения условного фундамента по отношению к расчетной поверхности грунта
ac вс – размеры в плане условного массива в направлении параллельном плоскости действия нагрузки и перпендикулярном ей
К – коэффициент пропорциональности грунта залегающего в пределах глубины dс
Св – коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного массива определяемый по формулам:
Определяем величину R:
где γ – удельный вес грунта в пределах dс
R0 – условное сопротивление грунта под подошвой условного массива определяемое по таблицам (СНиП Мосты и трубы)
к1 и к2 – коэффициенты определяемые по таблицам(СНиП Мосты и трубы)
γn – коэффициент надежности принимаемый равным 14
Расчет многорядного свайного фундамента по 2 группе предельных состояний.
Расчетом по 2 группе предельных состояний определяют горизонтальное смещение верха опоры осадку свайного фундамента и сравнивают их расчетные значения с предельно допустимыми по нормам. Расчет ведется на расчетные нагрузки получаемые перемножением нормативных нагрузок (из задания) на коэффициент перегрузки γf2 = 1.
Горизонтальное смещение верха опоры высотой h0 см определяют из формулы
где u и – величины определенные раньше
x – горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации ее тела (в курсовом проекте принять равным 0)
LР – длина наименьшего примыкающего к опоре пролета но не менее 25м.
Умножением на величину 1 γf1 где γf1 = 12 осуществляется переход от величин u и определенных в расчете по 1 группе предельных состояний к величинам u и участвующих в расчете по 2 группе предельных состояний.

Шпунтовое ограждение.doc

V. Расчет шпунтового ограждения.
Глубина котлована 9.8м считая от уровня воды глубина воды 4.5 м. Высота засыпки 5 м используем двухрядные перемычки с песчано-глинистым заполнением. Ширина между шпунтовыми стенками принимаем равной 2 м. Удельный вес грунта засыпки
γзас =17кНм3 угол внутреннего трения φзас = 25° сцепление сзас = 0.
Определение ординат эпюры активного давления грунта.
Активное давление на отметке 3550
Активное давление на отметке 3450
Активное давление на отметке 2550
Активное давление на отметке 2530
Определение ординат эпюры пассивного давления.
Пассивное давление на отметке 2550
Пассивное давление на отметке 2530
По данным величинам применив сложение ординат эпюр активного и пассивного давлений строим результирующую эпюру которую разбиваем на одинаковые участки. Находим положение нулевой точки эпюры считая от дна котлована:
Эпюру давления заменяем сосредоточенными силами равными по величине площадям от дельных участков.
Вычисление сил распора:
Вычисление сил отпора:
После выполнения графических операций (смотри рисунок 6 и 7) определяем t0 равно 419м. Окончательно глубина забивки t может быть принята с достаточной точностью для практических целей на 20% больше t0:
Сжимающее усилие в распорке 12404кН.
Определение толщины шпунта.
Применяем металлический шпунт. Подбираем его профиль с учетом что Ry =205МПа.Требуемый момент сопротивления 1 пог.м шпунтовой стенки
Момент сопротивления одной шпунтины при ее ширине равной 04м
Принимаем шпунт ШД-3 с моментом сопротивления W=630см3
Распорку шпунтового ограждения рассчитываются на усилие
где Ra = 12404кН – сжимающее усилие на распорку приходящееся на 1 пог.м стенки
L – расстояние между распорками принимаем L = 3м
Длину распорки l принимаем равной 103м.
Проверку устойчивости проводим по условию центрального сжатия
где Nd – продольная сжимающая сила
Ry – расчетное сопротивление металла сжатию Ry = 205МПа
А – площадь поперечного сечения распорки (два двутавра).
Задаемся сечением распорки:
Коэффициент φ понижения несущей способности центрально-сжатых элементов зависит от расчетной гибкости элемента λ:
Расчетная гибкость λ определяется
где l0 – расчетная длина стержня зависящая от способа закрепления его концов. При шарнирном закреплении концов
r – радиус инерции поперечного сечения одного двутавра
Проверка сошлась принимаем распорку из двутавра №18x2 (II)

Экономический расчет.doc

Объем работ и определение стоимостей конструктивных элементов фундамента мелкого заложения.
Стоимость единицы измерения руб.
Общая стоимость тыс. руб.
Бетонная кладка фундамента
Подводная бетонная тампонажная подушка
Устройство ограждения котлованов включая стоимость крепления ограждений (верх ограждений принимаем на 07м выше рабочего горизонта воды) шпунт ограждений из металла.
Общая стоимость фундамента мелкого заложения составляет 5876 тыс.руб.
Объем работ и определение стоимостей конструктивных элементов фундамента моста на сваях.
Сваи ж.б. прямоугольного сечения длинной более 16м.
Железобетонные плиты высоких свайных ростверков
Общая стоимость свайного фундамента составляет 3969 тыс.руб.
Сопоставление капитальных затрат по фундаментам приведено в таблице ниже.
Строительная стоимость моста тыс. руб.
После сопоставления вариантов по стоимости приходим к выводу что для реализации более выгоден свайный фундамент фундамент мелкого заложения оказался слишком дорог из-за большого объема бетона.

Фундамент мелкого заложения.doc

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Основания и фундаменты»
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Студент Ефимов В.М.Группа МТ-202Шифр 790
Геологический разрез
песок мелкий заиленный темно-серый
песок средней крупности серый
глина голубовато- серая слоистая
Подпись преподавателяДата
Анализ строительных свойств грунтов основания.
)Песок мелкий заиленный темно-серый.
Последовательно определяем:
Удельный вес сухого грунта.
Коэффициент пористости.
(Песок рыхлый грунт не может служить в качестве основания)
(По степени влажности песок насыщен водой).
)Песок средней крупности серый кварцевый.
Последовательно определяем:
(Песок средней плотности);
(По степени влажности песок влажный).
Условное сопротивление влажного песка средней крупности R = 275 кПа.
(По степени влажности песок маловлажный).
Условное сопротивление влажного гравелистого песка R = 350 кПа.
)Глина голубовато-серая слоистая.
Показатель текучести.
Глина находится в полутвердом состоянии.
Условное сопротивление глины R = 4515 кПа.
II. Конструирование фундамента.
Назначаем минимальные размеры фундамента. Размеры подошвы опоры: B0 = 33 м
A0 = 105 м. Минимальная площадь подошвы фундамента Fmin = (33+205)(105+2
) = 4945 м2. Ширина обреза С = 05 м. Подошву закладываем на отметке 3170(на
м ниже линии теоретического размыва). Плоскость обреза находится на 05 м ниже ГМВ. Таким образом высота фундамента hф =78 м. (рис.1).
III. Расчет по I группе предельных состояний.
Определение напряжений по подошве фундаментов.
Нормативный вес фундамента определяется без учета взвешивающего воздействия воды(что идет в запас прочности)
кН где γб =24 кНм3 – удельный вес бетона;
(при определении веса воды принимаем очертание отпечатка опоры прямоугольным).
Определяем расчетные нагрузки на фундамент(в уровне подошвы):
Определим напряжения по подошве фундамента:
Определяем расчетное сопротивление:
R = 1.7 (R0 (1 + k1(b-2)) + k2 γ(d – 3) где
R = 17 (275(1 + 01(43-2)) = 575 кПа.
Выполняется только одна проверка из трех поэтому увеличиваем размеры подошвы фундамента до величин указанных на рис.2.
Определим площадь подошвы
F = 151*83 = 12533 м2.
Проверяем значение коэффициента α0
где 05 м - ширина уступа фундамента
Песок мелкий заиленный темно-серый. Песок средней крупности серый кварцевый.
Песок гравелистый. Глина голубовато-серая слоистая.
Вес грунта на уступах:
Вес воды на уступах:
R = 1.7 (R0 (1 + k1(b-2)) + k2 γ(h – 3) где
R = 17 (275(1 + 01(6-2))+ 320.61(4.3 - 3) = 792.17 кПа.
Условия прочности основания выполнены. Принимаем размеры фундамента за окончательные.
Проверка на опрокидывание
mопр – коэффициент условий работы равный 08 при нескальном основании;
γn – коэффициент надежности равный 11.
кНм – опрокидывающий момент. кНм –
удерживающий момент.
Условие безопасности от опрокидывания выполнено.
Условие проверки имеет вид:
– коэффициент трения
- коэффициент условий работы принимаемый равным 09
- коэффициент надежности равный 11.
кН; = 040(для песков);
Условие безопасности от сдвига выполнено.
IV. Расчет по II группе предельных состояний
Проверка положения равнодействующей
Определяем расчетные величины момента и вертикальной нагрузки :
Определяем эксцентриситет приложения равнодействующей:
Условие требуемого положения равнодействующей выполняется.
Расчет осадки фундамента
Осадка фундамента определяется от действия постоянных расчетных нагрузок без учета фактора размыва грунта у опоры.
Учитывая отсутствие размыва пересчитываем нормативные нагрузки от веса грунта и воды на уступах фундамента:
Находим величину среднего давления:
Строим эпюры бытовых и уплотняющих давлений.
Слой песка средней крупности серого кварцевого на 3 слоя(2;15;12м) слой песка гравелистого разбиваем на 4 слоя ( 3 по 2м 1слой – 1м). Поверхность глины голубовато-серой слоистой принимаем за водоупор. Определяем ординаты бытового давления:
Определяем ординаты уплотняющих давлений:
Сравнивая ординаты эпюр уплотняющих и бытовых давлений (pб = 5p(z)) получаем что граница сжимаемой толщи находится на отметке 1850м.
Определяем расчетную осадку методом послойного суммирования
- средняя величина уплотняющего давления в
Ei - модуль деформации грунта i-го слоя кПа.
Расчетная величина осадки определяется как сумма осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи основания
где n – число элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.
где Su – допустимая осадка;
L – длина наименьшего пролета примыкающего к данной опоре.
SpSu. 667см 1127 см.
Проверка выполнена. Расчет фундамента мелкого заложения закончен.

Готовый проект.dwg

факультет "Мосты и тоннели"
Схема моста М 1:1000
Варианты фундаментов М 1:200
Фундамент опоры №3 М 1:100
.Устройство ростверка.
песок мелкий заиленный темно-серый
песок средней крупности серый кварцевый R=275кПа
песок гравелистый R=350кПа
Глина голубовато-серая слоистая R=451.5кПа
Проектирование фундамента опоры моста

Свайный фундамент.doc

VI. Свайный фундамент.
Назначаем минимальные размеры фундамента. Размеры подошвы опоры:
B0 = 33 м A0 = 101 м. Грунтовые условия приведены на схеме. В качестве несущего слоя выбираем песок гравелистый. Принимаем железобетонные сваи-оболочки с наружным диаметром d=1.6м толщиной стенок =016м. Класс бетона оболочек В40 бетона заполнителя – В20. Плоскость обреза ростверка размещаем на 05 м ниже ГМВ. Конструктивно высоту ростверка назначаем hр = 2м. Оболочки заделываем в ростверк на 1.2м в несущий слой оболочки погружены до отметки 2600.
Определяем несущую способность оболочки (используем метод вибропогружения) по формуле:
- коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый равным 1.
R – расчетное сопротивление грунта под концом сваи кПа.
u – наружный периметр поперечного сечения сваи.
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи кПа.
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью м.
- коэффициенты условий работы грунта соответственно под концом и на боковой поверхности сваи учитывающие способ погружения сваи.
A – площадь опирания сваи на грунт м2.
Расчетное сопротивление определяем по формуле:
где - безразмерные коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта основания;
- расчетное значение удельного веса грунта кНм3 а основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);
- осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов кНм3 расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды).
h – глубина заложения м нижнего конца сваи или ее уширения отсчитываемая для опор мостов от дна водоема после его общего размыва при расчетном паводке.
Расчетная нагрузка допускаемая на оболочку составляет:
- коэффициент надежности ( здесь =165)
Определяем расчетные значения продольной силы Ni поперечной силы Hi и изгибающего момента Mi приведенных к центру тяжести подошвы ростверка. Для этого вычисляем без учета взвешивающего воздействия воды что идет в запас прочности:
Hi = 1.2ΣH08 = 1.2·12508 =187.5