Курсовая работа фундамент промежуточной опоры железнодорожного моста

Обновлено: 18.05.2024

Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста

3.1. Определение глубины заложения фундамента с предварительной оценкой минимальной глубины заложения по условию размыва (при наличии водотока) или промерзания (на суходоле).
Глубину заложения фундаментов следует определять с учетом:
- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;
- величины и характеристики нагрузок, воздействующих на основание;
- инженерно-геологических условий площадки строительства;
- гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружений;
- глубины сезонного промерзания грунтов.
Глубина промерзания – 1,4 м

Содержание

1. Исходные данные.
1.1. Исходные данные по нагрузкам.
1.2. Исходные данные по грунтам.
2. Инженерно-геологические условия района строительства.
3. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании.
3.1. Определение глубины заложения фундамента с предварительной оценкой. минимальной глубины заложения по условию размыва (при наличии водотока) или промерзания (на суходоле).
3.2 Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента.
3.3. Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента.
3.4. Проверка напряжений под подошвой фундамента.
3.5 Расчет на устойчивость положения фундамента.
3.6. Расчет осадки фундамента на естественном основании.
3.7. Определение положения равнодействующей.
3.8. Расчет крена фундамента и горизонтального смещения верха опоры.
4. Проектирование свайного фундамента.
4.1. Определение глубины заложения и предварительное назначение.
размеров ростверка.
4.2. Длина и поперечное сечение свай.
4.3. Определение расчетной несущей способности сваи.
4.4. Определение числа свай, их размещение и уточнение размеров ростверка.
4.5. Проверочный расчет свайного фундамента по несущей способности (по первому предельному состоянию).
4.6. Расчет свайного фундамента.
5. Технология сооружения фундамента и техника безопасности.
5.1. Основные положения как условного массивного.
5.2. Устройство крепления.
5.3. Разработка котлована.
5.4. Погружение свай.
5.5. Устройство ростверка.
5.6. Техника безопасности.
6. Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента.
Список используемой литературы.

Курсовая работа: Проектирование фундаментов мелкого и глубокого заложения под промежуточные опоры мостов

Целью данного курсового проекта является проектирование фундаментов мелкого и глубокого (свайного) заложения под промежуточные опоры мостов.

Рис. 1.1. Конструктивная схема моста с жёстким фундаментом мелкого заложения под промежуточную опору: УМВ – уровень меженных вод; NL – отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы фундамента; WL – отметка уровня подземных вод; l – расчётный пролёт

Рис. 1.2. Конструктивная схема моста с фундаментом глубокого заложения (свайным) с низким жёстким ростверком под промежуточную опору. УМВ – уровень меженных вод; l – расчётный пролёт

1 . Исходные данные

Исходными данными для выполнения курсовой работы являются:

- инженерно-геологические условия района строительства , которые принимаются по результатам ранее выполненной курсовой работой по механике грунтов;

- физико-механические характеристики грунтов основания , численные значения которых принимаются по результатам ранее выполненной курсовой работы по механике грунтов;

- конструкция промежуточной опоры и фундамента под неё принимаются по рисункам 2.1 и 2.2;

- схема приложения нагрузок на промежуточную опору и фундамент принимается по рисунку 2.3;

- нормативные нагрузки на промежуточную опору и фундамент принимаются по таблице 2.1;

- расчётный пролёт (l ), высота опоры (h_оп ), коэффициент для определения и глубина размыва грунта (h_р ) принимаются по таблице 1.

2 . Проектирование фундамента мелкого заложения

Конструкция фундамента мелкого заложения и основные параметры, её определяющие, приведены на рис.2.1 . Такие фундаменты проектируются монолитными из бетона класса не ниже В15.

2.1 Определение минимально возможной глубины заложения фундамента и его высоты

Глубина заложения фундаментов определяется:

- инженерно-геологическими условиями площадки строительства;

- возможным размывом грунта у фундамента при возведении его в русле реки (на водотоке.);

- глубиной сезонного промерзания грунтов;

- нагрузками, передаваемыми фундаментом на грунты основания.

Вместе с тем, глубина заложения фундамента должна быть такой, чтобы надёжная и безопасная эксплуатация сооружения обеспечивалась при минимальных затратах на возведение фундаментов.

Таблица 1 Исходные данные

Номер варианта 0

Нормативная нагрузка от собственного веса конструкций пролётных строений G n _пр.с. , кН

Нормативная нагрузка от подвижного состава P n , кН

Нормативная горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги Т n , кН

Номер варианта 2

Расчётный пролёт l, м

Высота опоры h_оп. , м

Глубина размыва грунта h_р , м

Выполнение этого условия, при заданной конструкции фундамента, достигается за счёт рационального выбора наименьшей (из возможных) глубины его заложения. При этом следует учитывать, cуглинок с показателем текучести I_L =0.96 нельзя брать в качестве несущего слоя. Такой грунт должн прорезаться фундаментом до слоя надёжного грунта-песка, который и принимается за несущий. В выбранный несущий слой грунта фундамент должен быть заглублен не менее чем на 0,5 м.

2.1.1 Определение глубины заложения фундамента, возводимого на водотоке

По инженерно-геологическим условиям площадки строительства

Исходя из инженерно-геологических условий минимальная глубина заложения фундамента d (рис.1.1а) будет:

где h_{нес. сл.} – глубина подошвы слоя, предшествующего несущему, м.

При возможности размыва грунта фундамент мостовой опоры должен быть заглублен не менее чем 2,5 м от дна водотока после его размыва расчётным паводком.

Исходя из возможности размыва грунта, глубина заложения фундамента d (рис.1.1а) будет:

где h_w - глубина водотока (рис.1.1а), м;

h_p - глубина размыва грунта, принимаемая по табл.1, м.

2.1.2 Определение высоты фундамента

Высота фундамента h_f определяется как разность отметок его подошвы и обреза и находится из выражения:

где d – глубина заложения фундамента, м; d_обр. – расстояние от условной нулевой отметки до обреза фундамента, принимаемое равным: h_f ₌ 4,6-0,5=4,1 для фундаментов, возводимых на водотоке d_обр = 0,5 м;

2.2 Расчёт основания и фундамента по первой группе предельных состояний

В соответствии с п.7.5[2], расчёт основания и фундамента по первой группе предельных состояний – это расчёты по несущей способности основания и устойчивости фундамента против опрокидывания. Прочность и устойчивость конструкций жёстких фундаментов мелкого заложения по материалу обеспечивается, как правило, выполнением конструктивных требований при назначении их размеров.

2.2.1 Расчёт по несущей способности основания

2.2.1.1 Определение размеров подошвы фундамента h_f , b и l

Размеры подошвы фундамента связаны с его высотой h_f , исходя из геометрических соображений и Рис.2.1, следующими простыми соотношениями:

где b_o и l _o – ширина и длина фундамента в уровне обреза, принимаемые по рис.2.1, м.

Из соотношений (2.5) следует, что при заданной высоте фундамента размеры подошвы могут быть минимальными при a = 0 и максимальными при a = 30 о . В первом случае размеры подошвы будут совпадать с размерами фундамента по обрезу, а боковые грани будут без уступов.

Однако основное исходное условие для выбора размеров подошвы фундамента – обеспечение надёжной и безопасной работы сооружения (в данном случае моста). Для этого необходимо, чтобы при соблюдении соотношений (2.5) среднее давление р под подошвой фундамента от внешних нагрузок не превышало бы расчётного сопротивления грунта основания R, при этом максимальное давление p_max не должно превышать 1,2R, а минимальное p_min не должно быть растягивающим, чтобы не было отрыва подошвы от основания.

Исходя из приведенных выше соображений и в соответствии с требованиями п.п. 7.7, 7.8 [2] будем иметь:

где p, p_max , p_min – среднее, максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента (рис.2.3), определяемые по формулам, кПа:

p = N / A = N / (b*l ); (2.7)

p_max = N / A + M / W = N / (b*l ) + T(h_оп _. + h_f ) / (l *b 2 / 6); (2.8)

p_min = N / A - M / W = N / (b*l ) + T(h_оп _. + h_f ) / (l *b 2 / 6); (2.9)

R – расчётное сопротивление грунта основания осевому сжатию, определяемое по формуле (2.10), кПа;

g_n – коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным1,4;

N - суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент в уровне его подошвы, определяемая по формуле(2.18), кН;

Т - расчётная горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги, определяемая по формуле (2.13), кН;

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента относительно оси, проходящей через её центр тяжести и параллельной длинной стороне фундамента;

b, l – размеры подошвы фундамента, м;

h_оп. , h_f – высота опоры и фундамента, м.

Таким образом, в общем случае для определения размеров подошвы фундамента требуется совместное решение уравнений (2.5) – (2.9). Реализация такого подхода весьма трудоёмка, поскольку приводит к необходимости решения громоздких уравнений третьей степени. В связи с этим в практике проектирования задача определения размеров подошвы фундаментов решается более простым способом – методом последовательных приближений.

Порядок решения следующий.

Первое приближение.

1. Определяем высоту фундамента h_f по формуле (2.4) при минимально возможной глубине заложения d.

2. Определяем размеры подошвы фундамента по формулам (2.5) при a = 0, т.е. наименьшие. Размеры подошвы фундамента связаны с его высотой h_f , исходя из геометрических соображений и Рис.2.1, следующими простыми соотношениями:

где b_o и l _o – ширина и длина фундамента в уровне обреза, принимаемые по рис.2.1, м.

l = l _o + 2h_f tg0=15,53 м;

2. По полученным значениям h_f , b и l по формуле (2.10) определяем расчётное сопротивление грунта основания осевому сжатию R.

В соответствии с обязательным приложением 24 [2] расчетное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию R, кПа, под подошвой фундамента мелкого заложения следует определять по формуле:

где R_о - условное сопротивление грунта, кПа, равное 147 кПа;

b - ширина подошвы фундамента, м;

d - глубина заложения фундамента, м;

g - осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента; допускается принимать g = 19,62 кН/м 3 ;

k₁ , k₂ - коэффициенты, принимаемые 0.08 и 2.5 соответственно.

3. По этим же значениям h_f , b и l по формуле (2.18) определяем суммарную вертикальную расчётную нагрузку на фундамент N.

В общем случае на фундамент промежуточной опоры моста действуют, в различных сочетаниях, 18 нагрузок и воздействий. Нормативные величины постоянных и временных нагрузок от пролётных строений, приведенные к опорным реакциям G n _пр.с. , P n и Т n , даны в табл.1. Их расчётные значения определяются следующим образом:

P = g_f (1 + m)P n ; (2.12)

Т = g_f (1 + m)Т n , (2.13)

где g_f – коэффициенты надёжности по нагрузке, принимаемые, в соответствии с п.2.10 [2], для постоянных нагрузок от собственного веса пролётных строений g_f – 1,1; для временных вертикальных нагрузок от подвижного состава g_f – 1,18; для временных горизонтальных нагрузок g_f - 1,12;

(1 + m) – динамический коэффициент к нагрузкам от подвижного состава, принимаемый, в соответствии с п.2.22 [2], равным:

(1 + m) = 1 + 18 / (30 + l), (2.14)

где l - длина загружения, принимаемая равной 2 l , м;

l – расчётный пролёт моста, принимаемый по табл.1, м.

Расчётная нагрузка от собственного веса опоры определяется по формуле:

Где g_f – коэффициент надёжности по нагрузке, принимаемый g_f = 1,1;

А_оп = p*1,3 2 + 2,6*7,2 – площадь поперечного сечения опоры (рис.2.1.), м 2 ;

h_оп. – высота опоры, принимаемая по табл.1, м.

Если фундамент заложен в песках, при определении G_ф.гр , необходимо учитывать взвешивающее действие воды на грунты и части фундамента, расположенные ниже уровня поверхностных (межевых) вод. В этом случае формула примет вид:

Где g_f – коэффициенты надёжности по нагрузке, принимаемый g_f =1,2;

b, l , d – размеры подошвы фундамента и глубина его заложения, м;

g_ср – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый

где g_w – удельный вес воды, равный 10 кН/м 3 ;

h_w – расстояние от уровня межевых или подземных вод до подошвы фундамента или верхней границы несущего слоя грунта, если он сложен суглинками и глинами.

Таким образом, суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент в уровне его подошвы будет равна:

5. Используя полученные значения N, h_f , b и l по формулам (2.7) - (2.9) определяем p, p_max , p_min и проверяем условия (2.6).

Исходя из приведенных выше соображений и в соответствии с требованиями п.п. 7.7, 7.8 [2] будем иметь:

p = N / A = N / (b*l ) (2.7)

p_max = N / A + M / W = N / (b*l ) + T(h_оп _. + h_f ) / (l *b 2 / 6); (2.8)

p_min = N / A - M / W = N / (b*l ) + T(h_оп _. + h_f ) / (l *b 2 / 6); (2.9)

p =21750,18/8,33*15,53=168,14 кПа;

p_max =168,14+215,13*(6,4+4,11)/(15,53*8,33 2 )/6=180,73 кПа;

R – расчётное сопротивление грунта основания осевому сжатию, определяемое по формуле (2.10), кПа;

g_n – коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным1,4;

b, l – размеры подошвы фундамента, м;

h_оп. , h_f – высота опоры и фундамента, м.

2.2.2 Расчёт фундамента на устойчивость против опрокидывания

Расчёт фундамента на устойчивость против опрокидывания, согласно п.1.40 [2] заключается в проверке условия

где M_u – момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) проходящей через точку О (рис.2.3.) и параллельной большей стороне фундамента, кН*м;

M_z – момент удерживающих сил относительно той же оси, кН*м;

m – коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8;

g_n – коэффициент надёжности по назначению, принимаемый равным 1,1.

Опрокидывающий момент M_u , определяется (рис.2.3.) по формуле:

Где Т - расчётная горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги, определяемая по формуле (2.13), кН;

h_оп. , h_f – высота опоры и фундамента соответственно, м.

Удерживающий момент M_z определяется (рис.2.3.) по формуле:

где N- суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент в уровне его подошвы,

кН, определяемая по формулам (2.11) ¸ (2.18) при коэффициенте надёжности

b – ширина подошвы фундамента, м.

Если условие (2.19) выполняется, следовательно, устойчивость фундамента против опрокидывания обеспечена, а его размеры достаточны. Они и принимаются как окончательные.

В противном случае следует увеличить ширину подошвы фундамента b в 1,1 M_u / M_z раза. По полученной величине b из соотношений (2.5) находят соотвествующую высоту h_f .

Определённые таким образом размеры фундамента принимаются как окончательные, а расчёт по первой группе предельных состояний на этом завершается, поскольку обеспечено соблюдение условий (2.6) и (2.19), гарантирующих безопасную и надёжную работу и основания, и фундамента.

2.3 Расчёт основания и фундамента по второй группе предельных состояний

В соответствии с п.7.5[2], расчёт основания и фундамента по второй группе предель-ных состояний – это расчёт по деформациям.

Расчёт основания и фундамента по деформациям производится исходя из условий:

где s – совместная деформация основания и фундамента (осадка) от внешних нагрузок, см;

s_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения (осадки), принимаемое равным 15 см (Приложение 4 [3]);

i – крен фундамента в продольном направлении;

i_u – предельное значение крена фундамента, принимаемое (в соответствии с п.1.47 [2]) равным:

i_u = (0,005 l ) / (h_f + h_оп ), (2.23)

где l – длина меньшего из примыкающих к опоре пролётов, м;

h_f и h_оп – соответственно высота фундамента и опоры, м.

i_u =(0.005*)/(4.11+6.4)=0.003

2.3.1 Определение осадки основания фундамента

Осадка основания s c использованием расчетной схемы в виде линейно деформиру-емого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zp _, _i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i _-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, кПа;

h_i и Е_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта, м, кПа;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис.3.1.

Расчёт выполняется в следующем порядке.

1. Определяется суммарная вертикальная расчётная нагрузка N на фундамент в уровне его подошвы по формулам (2.11) ¸ (2.18) при g_f = 1,0 и (1 + m) = 1,0.

2. Определяется среднее давление р под подошвой фундамента по формуле:

p = N / (bl ) , (2.25)

где b, l – размеры подошвы фундамента, принимаемые по результатам расчёта по первой группе предельных состояний, м.

3. Определяются дополнительные вертикальные напряжения в середине (по толщине) каждого элементарного слоя по формуле:

где a_i - коэффициент, принимаемый по табл.1 Приложения в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента относи тельной глубины z_i , = 2z_i / b;

p₀ = p - s_zg _,0 - дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ³ 10 м принимается р₀ = р), кПа;

s_zg _, = g / d - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, кПа;

Рис. 3.1. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно деформируемом полупространстве: NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень подземных вод; В,С - нижняя граница сжимаемой толщи; d - глубина заложения фундамента от уровня поверхности природного рельефа; b - ширина фундамента; Н_с – глубина сжимаемой толщи; р - среднее давление под подошвой фундамента; р₀ - дополнительное давление на основание; s_zg и s_zg _,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s_zp и s_z _ð,0 – вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы.

g / - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при заложении подошвы фундамента в песках необходимо учитывать взвешивающее действие воды на грунты, расположенные ниже уровня поверхностных (межевых) вод); в работе разрешается принимать по наибольшему значению для грунтов, расположенных выше подошвы, кН/м 3 ;

d – глубина заложения фундамента, принимаемая по результатам расчёта по первой групппе предельных состояний, м.

5. Определяются вертикальные напряжения от собственного веса грунта s_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента по формуле:

где g_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Вычисление осадки фундамента s рекомендуется выполнить в табличной форме (табл.2).

Фундаменты опоры моста

Фундаменты под промежуточную опору железнодорожного моста в двух вариантах: фундамент мелкого заложения на естественном основании и свайный фундамент. Исходные физические характеристики грунтов и вариант геологического разреза. Эпюра сопротивлений.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	21.03.2016
Размер файла	1,5 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство транспорта Российской Федерации

Институт транспортного строительства

Кафедра «Мосты, тоннели и по д земные сооружения »

по дисциплине «Основания и фундаменты»

тема «Фундаменты опоры моста»

Руководитель: Кажарский А . В .

Хабаровск 201 5

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Общие сведения

В соответствии с заданием необходимо запроектировать фундаменты под промежуточную опору железнодорожного моста в двух вариантах: фундамент мелкого заложения на естественном основании и свайный фундамент.

Схема опоры приведена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 Схема опоры моста

Размеры опоры, нагрузки, действующие в уровне обреза фун дамента, и вариант геологического разреза приведены в соотве т ствующих таблицах 1.1, 1.2 и 1.3.

Таблица 1.1 - Размеры опоры

Таблица 1.2 - Нагрузки

гf для Nвр

Таблица 1.3 - Вариант геологического разреза

Послойно №грунта/мощность слоя, м

Исходные физические характеристики грунтов приведены в таблице 1.4

Таблица 1.4 - Исходные физико-механические характеристики грунтов

Гранулометрический состав песчаных грунтов приведен в таблице 1.5

Таблица 1.5 - Гранулометрический состав песчаных грунтов

Район проектирования характеризуется следующими данны ми:

1) глубина промерзания грунта - 2 . 60 м;

2) уровень грунтовых вод - отсутствует;

3) размыв на водотоках - отсутствует.

1.2 Определение физико-механических характеристик и наименование грунтов

На основе заданных в разделе 1 исходных данных определяют физико-механические характеристики грунтов. Результат расчетов вместе с готовыми исходными данными сводятся в таблице 1.6. На основании данных таблицы 1.6 строится геологическая колонка и эпюра условных сопротивлений грунта.

Сводная ведомость физико-механических характеристик грунтов приведена в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Сводная ведомость физико-механических характери стик грунтов

Исходные физи ко-механические характеристики грунта

Характеристики, определяемые при анализе свойств грунта

Условное сопротивление грунта R0

Плотность грунта с, т/м3

Плотность частиц грунта сs, т/м3

Природная влажность W, д.е.

Граница текучести WL, %

Граница раскатывания WP, %

Угол внутреннего трения ц, град

Удельное сцепление c, кПа

Модуль деформации E, кПа

Удельный вес грунта г(гsb),

Удельный вес частиц грунта гs

Число пластичности IP

Показатель текучести IL

Коэффициент пористости e

Степень влажности Sr

Наименование грунта и его со стояние

Песок мелкий, плотный, насыщенный водой

фундамент свайный геологический эпюра

Эпюра условных сопротивлений

1.3 Определение расчетных характеристик грунта

В расчетах по первой и второй группам предельных состояний используются расчетные значения характеристик грунта, которые определяются по формуле:

где - нормативное значение;

- коэффициент надежности по грунту.

Расчетные характеристики грунтов по двум видам предельных состояний, определенные для всех слоев основания, представлены в табличной форме.

Таблица 1.7 - Расчетные значения характеристик грунтов

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

2.1 Выбор материала фундамента

В соответствии с требованиями норм СНиП 2.05.03-84 * «Мосты и трубы» в качестве материалы фундамента принимаем б е тон марки В20.

2.2 Назначение отметки обреза фундамента и его минималь ных размеров в плоскости обреза

При проектировании фундамента на суходоле отметка обреза назначается на 0.5 м ниже поверхности грунта. Минимальные размеры фундамента определяются по следующим формулам:

Минимальные размеры фундамента приведены на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Минимальные размеры фундамента

2.3 Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с уче том:

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;

- глубины сезонного промерзания грунтов и их пучинистости;

- инженерно-геологических условий площадки строительства (глуб и ны залегания прочных слоев грунта, характера напластов а ний);

- условия местного размыва грунта у опоры;

- гидрологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружений;

По конструктивным особенностям глубина заложения должна быть не менее 3.5 м .

По инженерно-геологическим условиям глубина заложения определяется по формуле:

Минимальная глубина заложения фундамента в грунтах подвержен ных пучению при промерзании должна быть вне зоны проме р зания на 25 см:

Окончательно принимаем за минимальную глубину заложения подошвы фундамента наибольшее значение м.

2.4 Предварительное определение размеров подошвы фунда мента

Минимальная площадь подошвы фундамента:

Максимальная площадь подошвы фундамента определяется исходя из нормированного условия обеспечения жесткости фундамента. Оно заключается в том, что линия, соединяющая внутренние ребра уступов бетонного фундамента, как правило, не должна отклонятся от вертикали на угол б более 30°, в этом случае мат е риал фундамента будет работать только на сжатие:

С учетом того, что , получим:

Требуемая площадь подошвы фундамента в первом прибли жении

где - средний удельный вес тела фундамента;

- расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фунд амента, определяется по формуле (2. 6 );

- условное сопротивление грунта;

k - коэффициент, приближенно учитывающий действие момента, k =1.2;

- высота фундамента, по формуле (2. 4 ).

Д ля выполнения условий (2.8),(2.9),(2.10), принимаем , , ( A =71.68 м І)

Конструкция фундамента приведена на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Конструкция фундамента

2.5 Расчет по несущей способности

2.5.1 Определение расчетного сопротивления грунта и давлений на основание при предварительных размерах подошвы фун дамента

где - ширина фундамента;

- расчетное значение удельного веса гру н та

Принятые размеры фундамента должны удовлетворять следующим условиям

где - расчетная вертикальная нагрузка на основание;

- расчетный опрокидывающий момент ;

- площадь подошвы фундамента;

- момент сопротивления по подошве фундамента;

- коэффициент условий работы;

- коэффициент надежности по назначению работы.

Определение расчетной вертикальной нагрузки

Объем фундамента определяется по формуле

Нагрузка от веса фундамента

Нагрузка от веса н а уступах фундамента

Определение расчетного опрокидывающего момента

Определение момента сопротивления по подошве фунда мента

Условие выполняется

Вывод: запас прочности в пределах нормы(<5%), оставляем принятые размеры.

2.5.2 Проверка давления на подстилающий слой

Проверка выполняется в том случае, если под несущим слоем грунта, воспринимающим давление подошвы фундамента, залегает слой менее прочного грунта, условное сопротивление которого меньше, чем несущего.

Так как проверку выполнять не требуется.

2.6 Расчет фундамента на устойчивость

2.6.1 проверка на опрокидывание

Расчетная схема приведена на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 - Схема к расчету проверки на опрокидывание

Для того чтобы фундамент не опрокинулся, должно выполнятся условие:

где ; - коэффициенты, соответственно условий раб о ты и надежности по назначению;

- момент опрокидывающих сил;

- момент удерживающих сил, по формуле (2.1 9 )

При нормальных условиях эксплуатации и возведении фундаментов в соответствии с нормой, его опрокидывание не предста в ляется возможным.

2.6.2 Проверка на плоский сдвиг по подошве

Расчетная схема приведена на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 - Схема к расчету проверки на плоский сдвиг по подошве

Для отсутствия плоского сдвига фундамента по подошве должно выполнятся условие:

где ; - коэффициенты, соответственно условий раб о ты и надежности по назначению;

- сдвигающая сила, по формуле (2.2 1 );

- удерживающая сила, по формуле (2.2 2 ).

где - коэффициент трения фундамента по грунту

Плоского сдвига по подошве фундамента не будет.

2.6.3 Проверка на выпучивание фундамента

Расчетная схема приведена на рисунке 2.6

Рисунок 2.6 - Схема к расчету проверки на выпучивание фу н дамента

где - расчетная удельная касательная сила пучения;

- площадь боковой поверхности фундамента в пределах расчетной глубины промерзания;

; - коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению

- расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий н и же глубины промерзания, по формуле (2.24).

где - периметр сечения фундамента в пределах талого грунта;

- расчетное сопротивление i -го слоя грунта;

- толщина i -го слоя талого грунта.

Проверка условия

Вывод: фундамент устойчив .

2.7 Расчет по деформациям

Расчет основания по деформациям производится исходя из условия:

где - совместная деформация основания и сооружения, см

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, см, определяется по формуле:

2.7.1 Расчет осадки фундамента

Рисунок 2.7 - Схема для расчета осадки фундамента.

1)Определяем среднее давление на грунт под подошвой фун дамента.

где - площадь подошвы фундамента, м 2 ;

- расчетная вертикальная нагрузка в плоскости фундамента, кН, по формуле (2.27).

2)Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента :

где - глубина заложения подошвы фундамента, м;

- расчетный удельный вес грунта выше подошвы фундамента , кН/м 3 , по формуле:

3) Определяем дополнительное вертикальное напряжение в уровне подошвы фундамента:

4) Толщину слоев грунта ниже разбиваем на однородные по сжимаемости слои, толщиной не более

5) Строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта ниже подошвы фундамента

где - удельный вес отдельных однородных слоев грунта, кН/м 3 ;

- толщина отдельных слоев грунта, м;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

6) Строим эпюру вертикальных дополнительных напряжений от внешней нагрузки ниже подошвы фундамента

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подо ш вы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины.

7) Устанавливается нижняя граница сжимаемой толщи грунта. Она располагается на глубине, для которой выполняется условие:

8) Определяем осадки элементарных слоев

где - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i -м слое грунта;

- толщина i -го слоя грунта, м;

- модуль деформации i -го слоя грунта.

9) Определяем полную осадку грунта

Все вычисления сведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Расчет осадки основания

Глубина слоя от подошвы фундамента zi, м

Толщина слоя hi, м

Удельный вес грунта слоя , кН/м3

Напряжение от веса грунта на глу бине zi , кПа

Напряжение от внешнего давления на глу бине , кПа

Среднее значение , кПа

Модуль деформации грунта , кПа

Осадка слоя , см

2.7.2 Проверка положения равнодействующей активных сил

Для оснований из нескальных грунтов под фундаментами мелкого заложения, рассчитываемыми без учета заделки в грунт, положение равнодействующей расчетных нагрузок (по отношению к центру тяжести площади подошвы фундамента), характеризуемое относительным эксцентриситетом, должно удовлетворять усло вию:

где - коэффициент, принимаемый равным для промежуточных опор при действии: только постоянных нагрузок ; пост о янных и временных нагрузок ;

- эксцентриситет равнодействующей расчетных нагрузок, м, определяется по формуле:

где - расчетный момент сил, действующих относительно главной центральн ой оси подошвы фундамента, кНм:

- равнодействующая вертикальны х сил по подошве фундамента, кН: - радиус ядра сечени я фундамента (у его подошвы), м:

где - ширина фундамента, м.

Проверка условия

2.7.3 Определение крена фундамента и горизонтального смещения верха опоры

Крен фундамента вдоль его поперечной оси при действии внецентренной нагрузки определяются по формул е:

где - коэффициент Пуассона грунта основани я

- модуль деформации грунта основания, кПа;

- коэффициент принимаемый равным 1;

- опрокидывающий момент от расчетных нагрузок, кНм;

- ширина фундамента, м.

Горизонтальное смещение верха опоры не должно превышать предельной величины :

где - расстояние от подошвы фундамента до верха опоры, см , по формуле:

- крен фундамента, см;

- предельное смещение верха опоры, см,

где - длина пролета примыкающего к опоре.

Проверка условия

Условие не выполняется

Конструкция фундамента мелкого заложения представлена на рисун ке 2. 8

Рисунок 2.8 - Конструкция фундамента мелкого заложения

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

3.1 Выбор материала ростверка и назначение его размеров

В качестве материала ростверка принимаем бетон класса В20.

Назначение размеров ростверка:

3.2 Определение глубины заложения ростверка

Подошву низкого ростверка свайного фундамента заклады вают:

а) в непучинистых грунтах независимо от глубины промерзания гру н та;

б) в пучинистых грунтах - ниже расчетной глубины промерзания на 0,25 м;

в) в русле реки - ниже линии местного размыва на 2,5 м.

Так как песок мелкий подвержен пучению, то глубина заложения ростверка определяется по формуле:

Рисунок 3.1 - Конструкция ростверка свайного фундамента

3.3 Назначение конструкции и размеров свай

Принимаем железобетонные квадратные сплошные призматические сваи сечением 30х30 см. Длину свай принимаем из мин и мальной заделки ее в ростверк на величину 2 d св , минимального заглубления ниже подошвы ростверка на 4 м, и минимального заглу б ления в несущий слой не менее 0,5 м.

Принимаем сваи марки СН- 9 -30.

Рисунок 3.2 - Схема определения несущей способности сваи

Сваи длиной 7 м. принимать не допускается, т.к. не выполняются условия (3.22), (3.23). Сваи длиной 8 м. также не допускается принимать, т.к. минимальное заглубление конца сваи в глинистый грунт с показателем текучести IL <0.1 равное 0.5 не обеспечивается. Увеличение глубины заложения р о стверка не целесообразно, т.к. вариант со сваями длиной 9 м. явл я ется более выгодным.

3.4 Определение несущей способности сваи по материалу

Сопротивление сваи по материалу определяется как сопротивление элемента, работающего на сжатие, без учета продоль ного изгиба.

Несущая способность сваи по материалу, кН, для железобетонной сваи определяется по формуле:

где - коэффициент условий работы, принимаемый для набивных свай равным 0,6, для остальных 1;

- коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным для свай сечением 30х30 см и более равным 1, для свай меньшего сечения - 0,9;

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, кПа;

- площадь поперечного сечения сваи, м 2 ;

- расчетное сопротивление арматуры, кПа;

3.5 Определение несущей способности сваи по грунту

Несущая способность, кН, висячей забивной сваи и сваи оболочки, погружаемых без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, определяется как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверх ности по формуле:

где - коэффициент условий работы сваи в грунте, прин и ма емый для забивных свай равным 1;

- площадь опирания на грунт сваи, м 2 ;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

- наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

- толщина -ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

- расчетное сопротивление -ого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

, - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта, принимаемые для з а бивных свай равным 1.

Курсовая работа - Проектирование фундамента под опору ж.д. моста

Курсовая работа - Расчет и проектирование промежуточной опоры моста

формат pdf, ppt, djvu, docx
размер 18.51 МБ
добавлен 12 июля 2011 г.

Челябинский И.П.С . Кафедра строительных дисциплин -Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство. Дисциплина Основания и фундаменты. П.З.-25л.2010г. 4вариант, 6 геологический разрез. Инженерно - геологические условия района строительства.Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании. Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента. Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента. Р.

Курсовой проект - Деревянный мост под автомобильную дорогу

формат dwg, docx
размер 1.15 МБ
добавлен 08 января 2012 г.

МИИТ, 2011 г. 36 стр Проект посвящен расчету и конструированию моста с небольшими пролетами и прогонами из круглого леса. Дисциплина - Мосты и тоннели Исходные данные для проектирования Составление схемы моста Расчет прогонов Расчет проезжей части Расчет пространственной опоры Список литературы Лист 1 - Чертеж схема моста (ф. 3хА4) Лист 2 - Чертеж конструкции моста(ф. А2) AutoCAD 2007rn

Курсовой проект - Изыскание мостового перехода через водоток

формат doc
размер 848.5 КБ
добавлен 29 марта 2011 г.

Введение Состав изысканий Подготовительный период Картографические исследования Топографо-геодезические исследования Инженерно-гидрологические обследования Инженерно-геологические обследования Предварительный выбор места мостового перехода Определение расчётного максимального расхода водотока Определение уровней воды, соответствующим максимальным расходам Морфометрический расчёт Русловой расчёт Определение наибольшей длины моста Определение коэфф.

Курсовой проект - Основание и фундаменты для мостов

формат doc, dwg
размер 1.06 МБ
добавлен 20 марта 2010 г.

Пермь: Пермский ГТУ, 2007г. -31с. Кафедра оснований и фундаментов. Специальность Мосты и транспортные тоннели. Пояснительная записка + чертеж. Содержание. Определение размеров промежуточной опоры. Определение нагрузок, действующих на опору. Анализ инженерно- геологических условий грунтов. Вариантное проектирование фундаментов и их технико-экономическое сравнение. Опускной колодец. Забивные сваи. Детальный расчет свайного фундамента. Определение п.

Курсовой проект - проектирование фундамента под опору моста

формат doc, cdw
размер 462.37 КБ
добавлен 29 марта 2011 г.

Содержание: Задание на курсовую работу. Исходные данные Инженерно-геологические условия района строительства Проектирование массивного фундамента неглубокого заложения на естественном основании. Определение глубины заложения подошвы фундамента. Выбор отметки обреза фундамента. Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента. Проверка принятых размеров фундамента. Расчет основания фундамента по деформациям. Проектирование свайного фундам.

Малышев А.А. Проектирование основных параметров мостовых переходов с использованием персонального компьютера

формат doc
размер 618.29 КБ
добавлен 28 января 2012 г.

Методические рекомендации по выполнению лабораторно-практической работы. – Омск: СибАДИ, 2009. – 35с. Работа одобрена научно-методическим советом специальности 270205 - Мосты и транспортные тоннели (дисциплина Изыскание и проектирование мостовых переходов) в качестве методических рекомендаций для студентов, обучающихся по специальности 270205, дневной и заочной форм обучения. Методические рекомендации являются указанием для пользователя, выполня.

Пироговский К.Н. Фундаменты транспортных сооружений. Проектирование: Фундаменты мелкого и глубокого заложения. Свайные фундаменты

формат pdf
размер 1.99 МБ
добавлен 06 декабря 2009 г.

Учебно-метод. пособие по курсовому проектированию. Гомель, БелГУТ, 2009 г. – 90 с. Содержание: Проектирование фундаментов мелкого заложения. Исходные данные. Нагрузки. Инженерно-геологические условия площадки. Определение размеров фундамента. Расчет основания фундамента по 1 группе предельных состояний. Расчет основания фундамента по 2 группе предельных состояний. Проектирование свайных фундаментов. Типы свайных фундаментов. Проектирование свайны.

Соловьев Б.В. Расчет и проектирование пролетного строения балочного разрезного железобетонного моста

формат pdf
размер 2.48 МБ
добавлен 27 января 2012 г.

Учебное пособие, г. Челябинск, Издательский центр ЮУрГУ, 2009г., 80с. В учебном пособии рассмотрены основные положения расчета мостовых сооружений, приведен пример расчета балочного пролетного строения с использованием программного комплекса Лира 9.2 и пример расчета предварительно напряженной балки пролетного строения моста. Пособие содержит указания по выполнению курсового проекта по дисциплине Мосты, транспортные тоннели и путепроводы. Введе.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации (автор неизвестен) - Средний автодорожный разборный мост (САРМ)

формат pdf
размер 5.89 МБ
добавлен 25 января 2011 г.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации (автор неизвестен) - САРМ (Средний автодорожный разборный мост). - М.: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1982. Содержание Часть первая Техническое описание 1. Назначение и основные тактико-технические характеристики среднего автодорожного разборного моста САРМ 1.1. Назначение 1.2. Характеристика комплекта сарм и мостов, возводимых из одного комплекта 2. Состав и устройство моста САР.

Шеин А.А. (состав.) Основания и фундаменты опор мостов. Фундаменты мелкого заложения

формат doc
размер 81.1 КБ
добавлен 04 февраля 2010 г.

Методические указания. - Саратов: СГТУ, 2001г. - 34с. Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальностей 291000 и 291100 посвящены вопросам проектирования фундамента мелкого заложения и свайного фундамента из висячих забивных призматических свай на основе оценки инженерно-геологических условий строительной площадки и разработаны для выполнения курсового проекта "Фундамент опоры моста", который выполняется студента.

Проектирование промежуточной опоры моста

Оценка инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства.

Оценка инженерно-геологических и гидрологических условий площадки имеет целью выяснить:
- особенности работы грунта под воздействием напряжений от нагрузок, передаваемых фундаментом на основание (прочность, сжимаемость, наличие слабых прослоев);
- влияние подземных и поверхностных вод на условия возведения и работы фундамента (взвешивающее действие, размыв русла у опоры).

Заключение: грунты площадки строительства имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоев. Все грунты, за исключением слабых слоев (торфа и темно-коричневого суглинка), имеют достаточную прочность, средне и слабо сжимаемые, непросадочные, не набухающие и могут быть использованы в природном состоянии в качестве естественного основания опоры моста.

Для технико-экономического сравнения целесообразно рассмотреть два варианта фундаментов:

Читайте также: