Курсовая - Фундамент промежуточной опоры моста

вариант 48.pdf

Федеральное агентство по образования
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Кафедра механики грунтов оснований и фундаментов.
«Фундамент промежуточной опоры моста»
Работу выполнила студентка гр. ФБФО-АД-IV :
Работу принял: Кузнецов А. В.
Оценка инженерно-геологических условий
Оценка величины нагрузок на фундамент опоры
Проектирование фундамента на естественном основании
1 Выбор глубины заложения
2 Определение размеров фундамента мелкого заложения
3 Определение объёма и веса фундамента
4 Определение объёма и веса грунта лежащего на уступах фундамента
5 Проверка несущей способности основания под подошвой фундамента
6 Проверка несущей способности подстилающего слоя
7 Проверка фундамента мелкого заложения на устойчивость
8 Определение осадки фундамента мелкого заложения
9 Проверка положения равнодействующей активных сил в фундаменте мелкого заложения
Оценка инженерно-геологических условий.
) Определение удельного веса грунта
* g ; 11(1) =204*981=2001 кНм3;
( 2 ) =179*981=1756 кНм3
( 3) =198*981=1942 кНм3
) Определение удельного веса твёрдых частиц грунта:
s s * g ; s (1) 259*981=2541 кНм3;
s (2) 269*981=2639 кНм3;
s (3) 277*981=2717 кНм3
) Определение коэффициента пористости грунта:
) Определение степени влажности грунта:
) Определение числа пластичности:
I P WL WP ; IP2=025 - 020=005; IP3=042 - 024=018;
) Определение показателя текучести:
) Определение веса грунта с учётом взвешивающего действия воды:
Физические характеристики грунтов
Группы предельного состояния
I слой: песок крупный плотный (e=052 055) насыщенный водой (08 Sr=10 ≤ 10);
II слой: супесь (IP=005 007 => супесь) пластичная (0 IL=04 10);
влажная (05Sr=071 08);
III слой: глина ( IP=018 > 017 =>глина) туго пластичная (025 IL=028 05);
насыщенная водой (08 Sr=10 ≤ 10);
Для расчетов оснований по несущей способности по I Г.П.С.
) Определим расчетные значения угла внутреннего трения:
где γg – коэффициент надежности по грунту:
для С песчаных и глинистых грунтов – 15;
для φ песчаных грунтов – 11;
для φ глинистых грунтов – 115.
) Определим удельное сцепление:
) Определим расчетное значение удельного веса:
Для расчетов по II Г.П.С. коэффициент надежности по грунту γg=1 поэтому в таблицу
записываем нормативные значения φн Сн γ.
Оценка величины нагрузок на фундамент опоры.
Нагрузки и воздействия при расчётах фундаментов определяются по СниП 2.05.03-84*.
Нагрузки по заданию равны:
N1 - усилие с левого пролёта; ( N1 =576*12=6912 кН)
N 2 - усилие с правого пролёта; ( N 2 =1225*12=1470 кН)
N 3 - вес опоры; ( N 3 =546*12=6552 кН)
S1 - горизонтальное усилие действующее вдоль моста; ( S1 =64*12=768 кН)
S 2 - горизонтальное усилие действующее поперёк моста (ветер лёд) ( S 2 =319*12=42108
Геометрические параметры по заданию равны:
H – высота опоры от цоколя; (H=85 м)
h – высота цокольной части; (h=1 м)
a – эксцентриситет приложения нагрузки с пролёта относительно центральной оси опоры
Для расчёта фундамента по деформациям (осадка опоры расчётное сопротивление грунта)
используются нормативные нагрузки.
Суммарное нормативное значение вертикальной нагрузки
N o 11 N1 N 2 N 3 6912 1470 6552 28164 кН
Моменты возникающие по обрезу фундамента от приведенных усилий определяют так:
Момент от эксцентриситета:
M 111 ( N1 N 2 ) * a (6912 1470) * 05 38940 кН*м
Момент от горизонтального усилия вдоль пролёта:
M 211 S1 * ( H h) 768 * (85 1) 7296 кН*м
Момент от горизонтального усилия поперёк пролёта:
M 311 S 2 * h 42108 *1 42108 кН*м
Суммарный момент вдоль пролёта:
M x 11 M 111 N 211 3894 7296 3402 кН*м
Суммарный момент поперёк пролёта
Для расчёта фундамента по несущей способности (несущая способность сваи устойчивость
опоры от сдвига и опрокидывания) используются расчётные усилия. Для перехода от
нормативных нагрузок к расчётным нагрузкам I группы предельных состояний допускается
использовать усредненный коэффициент надёжности по нагрузке f
N o 1 f * N o 11 12 * 28164 337968 кН
M x 1 f * M x 11 12 * 3402 40824 кН*м
M y 1 f * M y 11 12 * 42108 50530 кН*м
Проектирование фундамента на естественном основании.
1 Выбор глубины заложения.
Принимаем глубину заложения фундамента - 45 м.
Так как «при возможности размыва фундамента должны быть заглублены ниже дна реки
после размыва у данной опоры не менее чем на 2.5 м». (По методическим указаниям к
выполнению курсового проект: Основания и фундаменты. Опора моста. 2009).
Так как линия размыва находится на отметке -200 то следовательно фундамент будет
залегать под землёй после размыва всего лишь на расстоянии 25 метра.
Приходим к выводу что необходимо проектировать фундамент мелкого заложения.
После назначения глубины заложения и отметки обреза фундамента конструктивную
площадь определяем по формуле:
Aк Aп * Bп ( A 2 * hф * tg ( )) * ( B 2 * hф * tg ( ))
где A и B – длина и ширина
опоры по обрезу фундамента; Aп и Bп – длина и ширина подошвы фундамена м; h ф – высота
фундамента м; α – угол развития фундамента.
Aк Aп * Bп (12 2 * 3 * tg (35)) * (25 2 * 3 * tg (35)) 10854 _ м 2
ΣN0I – наибольшее значение расчётной внешней
нагрузки на фундамент учитывающий вес пролётных строений опоры и подферменника
= 20 кНм3 – усредненный вес фундамента и грунта на его уступах;
заложения подошвы фундамента м;
=10 кНм3 - удельный весь грунтовой воды;
превышение уровня грунтовых вод над подошвой фундамента м.
R 1.7 R0 1 k1 b 2 k 2 d 3 147d w где R0 98 _ кПа кН
для супеси с Il=05 и e=083 (СНиП 2.05.03-84)
k1 006 для супеси (СНиП 2.05.03-84)
k 2 2 для супеси (СНиП 2.05.03-84)
d w - расстояние от наинизшего уровня межени до линии размыва
(« Расчетные сопротивления вычисленные для глин или суглинков в основаниях
фундаментов мостов расположенных в пределах постоянных водотоков следует повышать
на величину равную 147dw кПа (15dw тсм2) где dw - глубина воды м от наинизшего
уровня межени до уровня принимаемого по п. 2а» - СНиП 2.05.03-84 Приложение 24).
R 17 98 1 01 67 2 3 20 25 3 16258 _ кПа кН
Вывод: так как расчётная площадь получилась меньше конструктивной размеры
фундамента принимаем окончательно из расчёта конструктивной площади фундамента.
Принимаем 3 одинаковые ступени высотой 1 м.
3 Определение объёма и веса фундамента.
Nф11=Vф*γб где γб=24 кНм3 – удельный вес бетона
Vф=67*162*1+53*148*1+39*134*1=23924 м3- объем фундамента
Nф11=Vф*γб=23924*24=574176 кН
Nф1= Nф11*γf =574176*12=689011 кН где γf – коэффициент надёжности по нагрузке.
4 Определение объёма и веса грунта лежащего на уступах фундамента.
Вес грунта на уступах фундамента
Nгр11=Vгр*γгр Nф1= Nф11*γf где γгр - удельный вес грунта расположенного выше подошвы
фундамента кНм3; γf – коэффициент надёжности по нагрузке.
Vгр=162*67*25-23924+05*39*134=5824 м3- объем грунта на уступах фундамента
Так как фундамент проходит через несколько слоёв то
Nгр11=5824*1002=58356 кН
Nгр1=58356*12=70027 кН
5 Проверка несущей способности основания под подошвой фундамента.
pср=(ΣN01+N1р+N1гр)Aф=10107 кПа
pmax=(ΣN01+N1р+N1гр)Aф + MIxWx + MIyWy ≤(R* γс )γп где γс – коэффициент условий
работ = 12; γп =14 – коэффициент надёжности по назначению сооружения.
(R* γс )γп= (16258*12)14 = 13935 кПа
pmax=(337968+689011+70027)10854 + 4082412120 +505329306 = 10616 кПа 13935
Условие выполняется.
6 Проверка несущей способности подстилающего слоя.
Эту проверку производят по формуле:
γ*(d+zi)+α*(P-γ*df)≤Rγn
где P – среднее давление на грунт действующее по подошве фундамента кПа;
γ – среднее значение расчётного удельного веса грунта над кровлей проверяемого
подстилающего слоя допускается принимать γ=1962 кНм3
zi– расстояние от подошвы фундамента до кровли проверяемого подстилающего слоя
α – коэффициент принимаемый по прил. 26 СНиП 2.05.03-84 в зависимости от соотношений
ab=16267=242 и zib=2567=037 α=0978
R – расчётное сопротивление грунта вычисляемое согласно формуле (10) пункт 2.48 СНиП
62*(25+25)+0978*(10107-19.62*25)=14898
R 17 2058 1 002 67 2 15 20 5 3 46775 _ кПа кН
для глины с IL=028 и e=08;
Rγn=4677514=33411 - условие выполняется следовательно ширина фундамента
7 Проверка фундамента мелкого заложения на устойчивость.
Проверка фундамента на плоский сдвиг:
Sz=*ΣN01 – коэффициент трения фундамента по грунту. -03 – для супеси
Sr=(42108*12)=5053 кН
Sz=03*337968=1013904 кН
53 09*1013904 11; 5053 82956. Условие выполняется.
Проверка фундамента на опрокидывание:
Mu = 5053 кН*м- момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота
Mz=NIy2=337968*672=1132193 кН*м- момент удерживающих сил относительно той же
53 1132193*0811=823413 условие выполняется опрокидывания фундамента не
Расчет по второму предельному состоянию (по деформациям).
8 Определение осадки фундамента мелкого заложения.
Расчет производится согласно прил. 2 СНиП 2.02.01-83 из условия:
где - безразмерный коэффициент равный 08;
- среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта
равное полусумме напряжения на верхней и нижней границах слоя по вертикали
проходящей через центр подошвы фундамента;
E - модуль деформации
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толща.
Для выполнения расчета разбиваем массив грунта на слои
Принимаем hi 268 м .
Разбивка ведётся до глубины 3*b=3 67= 201 м
Е=14400 (для супеси);
Е=22600 (для глины);
hi 0.4 b 04 67 268 м.
) * (25 * 7184) (1 22600) * (268 * (5778 4033) 00193 м
Дополнительные вертикальные напряжения на глубине Z:
где - коэффициент принимаемый по таблице 1 прил. 2 СНиП 2.02.01-83;
p - дополнительное вертикальное давление на основание:
Здесь p – среднее давление под подошвой фундамента;
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы
- удельный вес грунта во взвешенном состоянии выше подошвы фундамента.
- удельный вес грунта i-ого слоя
h - толщина i-ого слоя грунта.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине где
выполняется условие:
Su 15 L 15 12 520 см _ _193 _ см - условие выполняется.
Su 075 L 075 12 260 см _ _193 _ см
- условие выполняется.
где L=12 - ширина наименьшего пролета примыкающего к опоре м.;
Схема распределения вертикальных напряжений.
9 Проверка положения равнодействующей активных сил в фундаменте
Положение равнодействующей определяется относительным эксцентриситетом e0r:
r ry=WA=29306(162*67)=270
e0 e0y=5053337968=015
e0xrx=012112=011 относительный эксцентриситет допустимый 10
e0yry= 015270=006 относительный эксцентриситет допустимый 10
Согласно табл. 107 СНиП 2.05.03-84 предельно допустимый эксцентриситет при действии
постоянных и временных нагрузок
Cписок использованной литературы.
Далматов Б. И. «Механика грунтов основания и фундаменты» - Л.: 1988 г.
Костерин Э.В. «Основания и фундаменты» М: Высшая школа 1990 г.
«Методические указания по выполнению курсовой работы» СПб 1992 г.
СНиП 2.02.01 – 83 «Основания зданий и сооружений»
СНиП 2.05.03 – 84 «Мосты и трубы»