">
Прикладные науки Архитектура и дизайн
Информация о работе

Тема: Проектирование фундамента под промежуточную опору автодорожного моста

Описание: Оценка инженерно-геологических условий, составление заключения о строительных свойствах грунтов основания. Влажность при полном водонасыщении грунта. Проектирование жесткого фундамента мелкого заложения. Определение размеров фундамента из конструктивных требований.
Предмет: Прикладные науки.
Дисциплина: Архитектура и дизайн.
Тип: Курсовая работа
Дата: 25.08.2012 г.
Язык: Русский
Скачиваний: 0
Поднять уникальность

Похожие работы:

Автомобильно-дорожный институт

Кафедра геотехники

Дисциплина: Основания и фундаменты

Курсовая работа

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА ПОД ПРОМЕЖУТОЧНУЮ ОПОРУ АВТОДОРОЖНОГО МОСТА

Санкт- Петербург

2012

Содержание:

1.Исходные данные……………………………………………………………….3

2.Оценка инженерно-геологических условий, составление заключения о строительных свойствах грунтов основания …………………………………………5

3. Проектирование жесткого фундамента мелкого заложения …………...............8

4. Расчет свайного фундамента ………………………………………………….............23

5.Чертеж……………………………...………………………………………………………….47

6.Список используемой литературы………………………………………………………….48

2. Оценка инженерно-геологических условий, составление заключения о строительных свойствах грунтов основания

Инженерно-геологические условия оцениваются по физико-механическим характеристикам. Для выявления слоя грунта, пригодного в качестве несущего, производится по заданным нормативным характеристикам определение их расчетных значений для 1 и 2 предельных состояний, а так же вычисление дополнительных величин, позволяющих оценить качество грунта.

Слой №1: Супесь, мощность слоя 6 м

  W = 0.24; WL = 0.25;

WP =0.20;   Е = 11 Мпа.

Слой №2: Песок средней крупности, мощность слоя 20 м

  W = 0.23;  Е = 33 Мпа.

Слой №3: Глина , мощность слоя 14 м

  W = 0.28; WT = 0.43; WP = 0.24;  Е = 28Мпа.

Определение расчетных прочностных параметров для расчета по первому предельному состоянию (по несущей способности):

Сцепление:






Угол внутреннего трения:







Определение расчетных прочностных параметров для расчета по второму предельному состоянию (по деформации):

Сцепление:







Угол внутреннего трения:







Согласно СНиП «Мосты и трубы» значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента принимаем 19,62 кН/м3.

Вычислим дополнительные физические характеристики по заданным.

Удельный вес скелета грунта:

?d I = ?I / (1 + WI) = 20.3 / (1 + 0.24) = 16.37 кН/м3

?d II = ?II / (1 + WII) = 19.0 / (1 + 0.23) = 15.45 кН/м3

?d III = ? III/ (1 + WIII) = 19.0 / (1 + 0.28) = 14.84 кН/м3

Коэффициент пористости:

e I = (?s I - ?d I) /??d I = (26.8 – 16.37) / 16.37= 0.64

e II = (?s II - ?d II) /??d II = (26.6 – 15.45) / 15.45= 0.72 – средняя плотность

e III = (?sIII - ?d III) /??d III = (27.4 – 14.84) / 14.84 = 0.85

Пористость: (содержание объема пор в единице объема грунта)

n I = e I / (1 + e I) = 0.64 / ( 1 + 0.64) = 0.39

n II = e II / (1 + e II) = 0.72 / ( 1 + 0.72) = 0.42

n III = e III / (1+e III) = 0.85 / (1 + 0.85) = 0.46

Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды:

?sb I = (1 – n I)(??s I – ?w I) = (1 – 0.39)(26.8 – 10) = 10.26 кН/м3

?sb II = (1 – n II)(??s II – ?w II) = (1 – 0.42)(26.6 – 10) = 9.64 кН/м3

?sb III = (1 – n III)(??sIII – ?w III) = (1 – 0.46)(27.4 – 10) = 9.43 кН/м3

Число пластичности:

IрI = WLI – WрI = 0.25 – 0.20 = 0.05 – супесь

IpII = 0

IpIII = WLIII – WрIII = 0.43 – 0.24 = 0.19 – глина

Показатель текучести

ILI = (WI – WpI) / IpI = (0.24 – 0.20)/0.05 = 0.8 – пластичная супесь

ILII = 0

ILIII = (WI – WpIII) / IpIII = (0.28 – 0.24)/0.19 = 0.21 – полутвёрдая глина

Влажность при полном водонасыщении грунта:

Wsat I= e I * ?w I / ?s I = 0.64 *10 / 26,8 = 0.24

Wsat II= e II *?w II / ?s II = 0.72 *10 / 26.6 = 0.27

Wsat III= e III * ?w III / ?sIII = 0.85 * 10 / 27.4 = 0.31

Степень влажности:

Sr I= WI / Wsat I = 0.24 / 0.24 = 1– грунт насыщен водой

Sr II= WII / Wsat II = 0.23 / 0.27= 0.85 – грунт насыщен водой

Sr III = WIII / Wsat III = 0.28 / 0.31 = 0.91 – грунт насыщен водой

0,8 < Sr – грунт насыщен водой.

Сжимаемость грунта по модулю деформации:

EI = 11 МПа, грунт среднесжимаемый

EII = 33 МПа, грунт малосжимаемый

EIII = 28 МПа, грунт среднесжимаемы

10) Оценка прочности слоев основания:

По СНиПу «Мосты и трубы» таблица 2 приложение 24 определяем:







Расчетные физико – механические параметры грунтового основания: № слоя Грунт y II, кН/м3 y sb, кН/м3 ? 1 ? 2 С I, кПа С II, кПа E, МПа R, кПа  1 супесь 20,30 10,26 18,18 ? 20,00 ? 1,33 2,00 11,00 100,00  2 песок средней крупности 19,00 9,64 32,72 ? 36,00 ? 0,00 0,00 33,00 245,00  3 глина 19,00 9,43 15,65 ? 18,00 ? 54,67 82,00 28,00 196,00  

Оценка качества отдельных слоев грунта основания:

1. Супесь пластичная, насыщенная водой, грунт среднесжимаемый – пригоден в качестве естественного основания;

2. Песок средней крупности, насыщенный водой, грунт малосжимаемый – пригоден в качестве естественного основания;

3. Глина полутвёрдая, насыщенная водой, грунт среднесжимаемый - пригоден в качестве естественного основания;

3. Проектирование жесткого фундамента мелкого заложения

К фундаментам мелкого заложения относятся те, соотношения глубины заложения и ширины подошвы которых d/b не превышает 2….2.5, а глубина заложения обычно не превышает 6м. Фундаменты мелкого заложения возводятся в котлованах, открытых на полную глубину с поверхности грунта; при их расчете не учитывается сопротивление по боковым поверхностям. Расчет ведется в соответствии с указаниями СНиП 2.05.03.-84 (с учетом СНиП 2.02.01.-83).

3.1 Определение размеров фундамента из конструктивных требований

Глубина заложения d принимается максимальной из условия выполнения следующих параметров:

Фундамент должен быть заглублен в несущий слой не менее чем на 0,5м, поскольку, поверхность последнего может быть неровной.

При наличии размыва грунта у проектируемой опоры глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее чем на 2,5 м ниже его отметки, а при отсутствии размыва – не менее чем на 1 м ниже поверхности грунта.

Расчет размеров:

cy=0,3 м – вылет обреза фундамента за колонну

bmin = B0+ 2Сy = 2+2*0,3 = 2,6 м.

аmin = A0+2Сy = 6,5+2*0,3 = 7,1 м.

bmax = B0+2hf·*tg ?п = 2+2*5*0,577 =7,77м

аmax = A0+2hf·*tg ?п = 6,5+2*5*0,577 =12,27 м

?= аmax /bmax= 12,27/7,77=1,579

3.2. Определение размеров подошвы фундамента из условий прочности грунта

а) Находим R – расчетное сопротивление грунта осевому сжатию:

R=1.7{[1+k(b-2)]+k?(d-3)},

R при b = bmin = 2,6 м, R= 100 кПа, d = 3.25 м , ? =19.62, k= 0.06, k= 2,0.

R=1.7{100[1+0.06(2.6-2)]+2.0·19.62*(3.25-3)}=192.80 кПа

б) Выбираем максимальную нагрузку: N=8580 кН,

Определим площадь подошвы:

А== м,

где =22.5 кН/м- вес материала фундамента и грунта на уступах,

h = 4 м – расстояние от дна водоёма до подошвы фундамента.

b=м – ширина подошвы фундамента,

a = b= 7,3*1.579 = 11.5 м – длина подошвы фундамента.

Примем ширину подошвы b кратной 0,3 м, тогда b = 6,45 м, а = 10,95.

b = 6,45 < bmax = 7.77 м

а = 10,95 < аmax = 12.27 м

Условие прочности по бетону выполняет.

3.3. Определение фактических углов наклона уступов









Условие жесткости фундамента соблюдается, т.к. 

3.4. Конструирование уступов фундамента

Находим ширину уступов  и их высоту h:

Ширина уступов вдоль оси моста:

lx= 0,5(b – bmin) = 0,5(6.45 - 2,6) = 1.925 м

Ширина уступов поперек оси моста:

ly= 0,5(a – amin) = 0.5(10.95 - 7,1) = 1.925 м

Высота уступов:

hx = lx·ctg?1 = 1,925*2.259 = 4,35 м hy = ly·ctg?2 = 1.925*2.259 = 4,35 м

Высота уступов – 4,5 м.

Примем 4 уступа по высоте 0,65 + 1,45 + 1,45 + 1,45 (кратные 0.3 м).

Примем 4 уступа по ширине 0,3+ 0,725 + 0,6 + 0,6 (кратные 0.3 м).

Объем фундамента Vф:

Vф=2.60*7.1*0.65+4.05*8.55*1.45+5.25*9.75*1.45+6.45*10.95*1.45= 238.84 м3

Вес фундамента с учетом взвешивания Gф :

Gф=, где =1.1 - коэффициент надежности

Gф=238.84·1.1·(24 - 10) = 3678.15 кН

Объем грунта на уступах фундамента Vg :

Vg = 10.95*6.45*4.0 – (238.84 – 2.6·7.1·1.0) = 62.13

Вес грунта Gg :

Gg=; Gg=1.2·62.13·10.23 = 762.70 кН

3.5. Проверка давлений на грунт по подошве фундамента

Определение нагрузок в плоскости подошвы:

1) Вдоль моста – основное сочетание:

N8580 + 3678.15 + 762.70 = 13020.85 кН

260+ 300*5.0 = 1760 кНм

Вдоль моста – дополнительное сочетание:

= 6800 + 3678.15 + 762.70 = 11240.85 кН

= 2100 + 190·5,0 = 3050 кНм

2) Поперек моста:

= 5880 + 3678.15 + 762.70 = 10320.85 кН

= 3730 + 400 *5.0 = 5730 кНм

3) Определим R при b = 7.2, принимаем b = 6.0 м.

R = 1,7{100[1+0.06(6.0-2)]+2·19.62*(3.25-3)} = 245.25 кПа

4) Среднее напряжение по подошве фундамента:

Р =кПа <  кПа

Несущая способность фундамента обеспечена.

5) Максимальное давление по подошве вдоль пролета от основного сочетания:

кПа

м

= 207,54 кПа <  кПа

Несущая способность основания обеспечена.

От дополнительного сочетания:

= < кПа

От основного поперек моста:

= < кПа

м

Проверка на недогруз фундамента:

 - основное сочетание вдоль моста

 - дополнительное сочетание вдоль моста

 - поперек моста

Условия прочности грунта под подошвой фундамента выполнены.

3.6. Проверка положения равнодействующей нагрузок

Положение вертикальной нагрузки  относительно подошвы определяется расстояниями .

м

м



Согласно таблице 127 (СНиП «Мосты и трубы») предельно допустимый эксцентриситет не должен быть больше 1.



Условия выполняются, следовательно, подошва не имеет отрыва от основания.

 3.7. Проверка устойчивости положения фундамента против плоского сдвига по подошве

Максимальная сдвигающая сила: кН

Вес фундамента с учетом взвешивающего действия воды:

Gф= 0.9 · 238.84·(24 - 10) = 5158.96 кН

Давление воды:  кПа

- расстояние от УВВ до низа подошвы фундаменты

N

Удерживающая сила:

(11038.96–90.2·70.63) ·0.3= 1563.66 кН,

где = 0.3 – коэффициент трения.

Проверим условие устойчивости (m – коэффициент условия работы, m=0,9):

 кН

Устойчивость против плоского сдвига обеспечена. Фундамент устойчив против сдвига по подошве.



3.8. Расчет осадки

Осадки определяются от воздействия на фундамент максимальной вертикальной нагрузки, веса фундамента и грунта на его уступах. Поскольку глубина d=3.25 < 5 м осадку основания определяем методом послойного суммирования (без учета разуплотнения грунта).

Разобьём толщу на слои:  м

Находим среднее давление по подошве от вертикальной нагрузки NII, второй группы предельных состояний из задания:  кН.

Находим вес фундамента и грунта на обрезах с коэффициентом надежности ?f = 1,0;

Определяем вес фундамента:

кН

Определяем вес грунта:

кН

кН

кПа

Характеристики грунтов:

№ слоя Вид грунта Модуль общей деформации, кПа Удельный вес грунта во взвешенном состоянии ???????кН/м?  I Супесь 11000 10.26  II Песок средней крупности 33000 9.64  III Глина 28000 9.43  

Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

 кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине Z от подошвы фундамента:

,  где ?IIi – удельный вес грунта i-го слоя,

hi – толщина i-го слоя грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z:

, где ? – коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 2 СНиП 2.02.01 – 83, значения коэффициента ? для соотношения сторон ? = a/b = 1.583 определим с помощью интерполяции;

p0 – дополнительное вертикальное давление на основание: 

кПа

Таким образом, p0 = 177.85 – 33.35 = 144.51 кПа

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине, где выполняется условие: ?zp = 0.2* ?zg

Среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта находится по формуле:



Находим природное напряжение на границе слоев:

 кПа

 кПа

 кПа

Таблица вычислений ?zg,, ?zp, s:

№ слоя z ?=2z/b ? ?zp 0,2·?zg ?zg ?zpср h*?zpср s   супесь 0 0,00 0,00 1,000 144,51 6,67 33,35 142,583 142,58 0,0130 сжимаемая толща   1 1,00 0,28 0,973 140,66 8,72 43,61 132,195 132,20 0,0120    2 2,00 0,56 0,856 123,73 10,77 53,87 112,300 161,71 0,0147   песок средней крупности 3 3,44 0,96 0,698 100,87 13,30 66,51 90,393 130,17 0,0039    4 4,88 1,36 0,553 79,92 16,08 80,39 71,492 102,95 0,0031    5 6,32 1,76 0,436 63,07 18,85 94,27 56,635 81,55 0,0025    6 7,76 2,16 0,347 50,20 21,63 108,15 45,342 65,29 0,0020    7 9,2 2,56 0,280 40,48 24,41 122,03 36,769 52,95 0,0016    8 10,64 2,96 0,229 33,06 27,18 135,92 30,218 43,51 0,0013    9 12,08 3,36 0,189 27,38 29,96 149,80 25,191 ?s= 0,0541    10 13,52 3,76 0,159 23,00 32,74 163,68 21,281 s= 0,043    11 14,96 4,16 0,135 19,56 35,51 177,59 18,193 s= 4,3 см    12 16,4 4,56 0,116 16,83 38,29 191,44 15,715      13 17,84 4,96 0,101 14,60 41,06 205,32 13,671      14 19,28 5,36 0,088 12,74 43,84 219,20 11,989      15 20,72 5,76 0,078 11,24 46,62 233,09 10,595     глина 16 22 6,11 0,069 9,95 48,16/

89,16 240,81/

445,81 9,247      17 23,44 6,51 0,059 8,54 94,76 473,78 8,242      18 24,88 6,91 0,055 7,94 100,35 501,76 7,546      19 26,32 7,31 0,049 7,15 105,95 529,74 6,830      20 27,76 7,71 0,045 6,51 111,54 557,72 6,225      21 29,2 8,11 0,041 5,94 117,14 585,70 2,971     



Определяем глубину сжимаемой толщи Н как точку пересечения эпюр природных и дополнительных давлений .

Глубина сжимаемой толщи Н=10.64 м

Расчет производится согласно СНиП 2.02.01 – 83 исходя из условия:

,

где  – предельно допустимая осадка, L – длина наименьшего пролета, примыкающего к опоре;

? – безразмерный коэффициент, равный 0.8;

?zpi – среднее значение дополнительного вертикально напряжения в i – ом слое грунта;

hi – толщина слоя i – ого грунта;

Еi – модуль деформации i – ого грунта;

n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща.





Вывод: все вышеуказанные условия выполнены, следовательно, для за данных условий фундамент мелкого заложения рассчитан.

4. Расчет свайного фундамента

4.1. Исходные данные. Инженерно-геологические условия

№ слоя Грунт y II, кН/м3 y sb, кН/м3 ? 1 ? 2 С I, кПа С II, кПа E, МПа R, кПа  1 супесь 20,30 10,26 18,18 ? 20,00 ? 1,33 2,00 11,00 100,00  2 песок средней крупности 19,00 9,64 32,72 ? 36,00 ? 0,00 0,00 33,00 245,00  3 глина 19,00 9,43 15,65 ? 18,00 ? 54,67 82,00 28,00 196,00  

Необходимые данные берутся из пункта 1.

4.2. Определение положения габаритов ростверка и длины свай

Обрез ростверка принимается на глубине 0,8 м от ГМВ. Толщину плиты ростверка примем hf =1,6 м.

Благоприятным грунтом для использования в качестве несущего слоя является песок. Длину сваи определяем из условия заглубления конца сваи не менее чем на 1 м в несущий слой и заделки головы сваи в ростверк: 2*0,40=0,8 м.

Тогда длина сваи равна:



Примем длину свай 14 м.

В соответствии с ГОСТ на типовые ж/б сваи такую длину могут иметь сваи сечением 40х40см. Принимаем напряженные мостовые трещиностойкие сваи СМ 14 – 35 Е7 – класс (марка) бетона В30 (350), арматура - 12?32, кл. AII, As = 58,80 см2. Сваи погружаем вибратором.

4.3.Определение несущей способности и силы сопротивления

сваи по грунту

Сваи висячие по характеру работы, т.к. опираются на песок

(E = 33Мпа < 50Мпа).

Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле (7.8) СП-50-102-2003: , где

?СR, ?cf – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, равный 1;

?С =1 – коэффициент работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (определяется по таблице 1 СНиП 2.02.03-85). R = 4080 кПа;

Ас – площадь поперечного сечения сваи, равная 0.16 м2;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, равный 1.6 м;

fi – расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи (по таблице 7.9 учебника Э.В. Костерина или по таблице 2

СНиП 2.02.03 – 85);

hi – толщина i-ого слоя грунта.

Для определения несущей способности толщу грунтов, прорезаемых сваей, разбивают на слои толщиной hi ? 2м. При этом граница слоев должна обязательно соответствовать границе напластований. Глубина нижнего конца сваи zR, а также средняя глубина расположения слоя грунта принимаются от линии размыва.

не печатаьь

26

    2 2,5 45 90  2 4,5 54,5 109  0,5 5,75 57,5 28,75  2 7 60 120  2 9 63,5 127  0,4 10,2 65,28 26,11    ? f*h = 500,92  

 Силу расчетного сопротивления сваи по грунту определяют по формуле при коэффициенте надежности ?k = 1.4:

где gр - вес сваи.

4.4. Определение приближенного веса ростверка и числа свай

Минимальные размеры ростверка в плане, исходя из размеров опоры:

Bр= b0+ 2cy=2,0+2·0,5= 3,0 м

Aр= a0+2cy=6,5+2·0,5= 7,5 м

Вес ростверка и бетонной подушки:



Примерное число свай:

 шт.

=1,5 - коэффициент, учитывающий действие момента (от 1,2 до 1,6)

Примем число поперечных рядов свай , 

Расстояние между сваями принимаем равным: 

Размеры ростверка в плане:


где 0.5 м – это расстояние от края ростверка до крайней сваи по оси х.



где 0.3 м – это расстояние от края ростверка до крайней сваи по оси х.

4.5. Конструирование ростверка

Принимаем размеры ростверка в плане , 

Определяем объем, вес ростверка и тампонажной подушки:










4.6. Проверка усилий, передаваемых на сваи

Центр плана свай принимаем на вертикальной оси опоры (z’) и фундамент проектируем симметрично относительно опоры.

Вычислим моменты относительно осей, проходящих через центр подошвы ростверка вдоль моста основного сочетания:



Вычислим моменты относительно осей, проходящих через центр подошвы ростверка вдоль моста дополнительного сочетания:



Вычислим моменты относительно осей, проходящих через центр подошвы ростверка поперек моста основного сочетания:



Вычислим суммарную вертикальную нагрузку в уровне подошвы ростверка: 

Расчетные усилия, передаваемые на сваю от основного сочетания нагрузок продольного направления:









Перегруз допускается, если он менее 5%.

Расчетные усилия, передаваемые на сваю от дополнительного сочетания нагрузок продольного направления:











Перегруз допускается, если он менее 5%.

Расчетные усилия, передаваемые на сваю от нагрузок поперечного направления:









Условия расчета выполнены.

4.7. Расчет горизонтальных перемещений и углов поворота сечения сваи от единичных нагрузок

Находим глубину lk от поверхности грунта, в пределах которой учитывается разнородность грунтов при вычислении коэффициента пропорциональности грунта k по формуле Д.4 [СП-102-2003]:



В пределах lk находится только супесь пластичная IL =0,8. Примем по табл. Д.1 [СП-102-2003] коэф. пропорциональности 

Найдем ширину свай:



Момент инерции поперечного сечения сваи:



Принимаем бетон B30, подвергнутый тепловой обработке,  (СП на ЖБК).

Коэффициент деформации сваи находим по формуле Д.8 [СП-50-102-2003]:



Приведенная глубина погружения сваи в грунт при действительной глубине погружения от УМР .



следовательно, принимаем 

Находим перемещение сечения сваи в уровне поверхности грунта от горизонтальной силы  и момента  при свободном нижнем конце в нескальном грунте по формулам Д.14, Д.15, Д.16 [СП на свайные фундаменты].



Горизонтальные перемещения сечения от силы :



Угол поворота сечения от силы , горизонтальные перемещения сечения от момента 


Угол поворота сечения от момента 

,

где  - по табл. Д.2 [СП 50-102-2003] в зависимости от приведенной глубины  и способа закрепления нижнего конца сваи в грунт.

Определим перемещения от единичной силы и момента, приложенных на уровне верхнего конца сваи по формулам (7.78,7.59,7.60):





4.8. Расчет характеристик продольной и поперечной жесткости свай

Определим длину сжатия висячей сваи с диаметром ствола  по формуле (7.65) учебника Костерина:

Рассчитаем реактивные усилия в голове сваи, заделанной в ростверк при заданных значениях единичных перемещений и углов поворота по формулам (7.62), (7.63), (7.64), (7.68) учебника Костерина



При вертикальном перемещении V = 1:



При горизонтальном смещении головы сваи u=1:



Реактивный момент:



При угле поворота 

4.9. Расчёт горизонтальных перемещений и углов поворота свайных

ростверков и верха опоры

Расчёт плоскости XOZ

Находим усилие, действующее на плоскости при числе расчётных плоскостей 







Находим реакции в связях и заделки от единичных перемещений ростверка .

Реакции в связях  при V = 1







Реактивный момент в заделке



Реактивный момент в заделке равен сумме моментов от усилий в крайних сваях с разными знаками. Так как начало координат расположено в центре тяжести свай, а фундамент расположен симметрично в плоскости XOZ.

Реакции в горизонтальной связи  при u=1 находятся, как сумма проекций на ось X.







Момент в заделке



Реакция вертикальной связи при 





Реакция в горизонтальной связи равна





Поскольку фундамент симметричен в плоскости XOZ и YOZ, т.е. имеют две плоскости симметричное начало координат, расположенное в точке пересечения плоскости подошвы ростверка и вертикальной плоскости симметрии.

Система канонических уравнений метода перемещений принимает вид:



Решением этой системы находятся перемещения ростверка:





Определяем перемещение ростверка:



Продольные усилия в крайних сваях:



Превышение составляет , что допустимо.

Продольные усилия в свае разгруженной моментом:

Момент в свае на уровне заделки в ростверк:



Поперечная сила в свае:



Проверка:





Перемещение верха опоры равно:



Расчёт плоскости YOZ

Находим усилие, действующее на плоскости при числе расчётных плоскостей 







Находим реакции в связях и заделки от единичных перемещений ростверка .

Реакции в связях  при S=1





Реактивный момент в заделке:



Реактивный момент в заделке равен сумме моментов от усилий в крайних сваях с разными знаками. Так как начало координат расположено в центре тяжести свай, а фундамент расположен симметрично в плоскости XOZ.

Реакции в горизонтальной связи  при u=1 находятся, как сумма проекций на ось X.





Момент в заделке:



Реакция вертикальной связи при :



Реакция в горизонтальной связи равна:





Определяем перемещение ростверка в плоскости YOZ.





Определяем перемещение ростверка:



Продольные усилия в крайних сваях:





С учётом допускаемой перегрузки^



Продольные усилия в свае разгруженной моментом:





Момент в свае на уровне заделки в ростверк:



Поперечная сила в свае:



Проверка:







Перемещение верха опоры равно:



4.10. Расчет осадки фундамента

При расчёте осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне концов свай. Приближенно считают, что под подошвой такого условного фундамента нормальные напряжения распределяются равномерно.

Характеристики грунтов: № слоя Вид грунта Модуль общей деформации, кПа Удельный вес грунта во взвешенном состоянии ???????кН/м?  I Супесь 11000 10.26  II Песок средней крупности 33000 9.64  III Глина 28000 9.43  Размеры подошвы условного фундамента вычисляем по выражениям (7.149):





 – расстояния между осями крайних несущих элементов вдоль и поперёк оси моста

 – диаметр сваи

 – высота от УОР до конца сваи



- средний угол внутреннего трения слоёв грунта, пройденного сваей в пределах глубины  (вычисляется по формуле (2.11) Костерина):



 - угол внутреннего трения

 – толщина слоя грунта

Напряжения, влияющие на осадку, определяются по формуле (7.152):



 – нагрузка, действующая на ростверк

 – площадь подошвы условного фундамента

 – вес ростверка

 – вес одной сваи

 – количество свай

Разобьём толщу на слои: м

Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

 кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине Z от подошвы фундамента:

,

где ?IIi – удельный вес грунта i-го слоя, hi – толщина i-го слоя грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z:



где ? – коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 2 СНиП 2.02.01 – 83, значения коэффициента ? для соотношения сторон ?=a/b=1.699

определим с помощью интерполяции;

p0 – дополнительное вертикальное давление на основание:



Таким образом, p0 = 265.7 – 132.89=132.81 кПа

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине, где выполняется условие: ?zpi = 0.2 ?zg

Среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта находится по формуле:



 кПа

 кПа

Приведем все вычисления к табличной форме:

№ Н Z Gzg 0.2 * Gzgi ? альфа Gzp Gzp ср  0 0 0 132,90 26,58 0 1 132,81 -  1 1,2 1,2 144,46 28,89 0,44 0,968 128,56 130,69  2 1,2 2,40 156,03 31,21 0,88 0,812 107,84 118,20  3 1,2 3,60 167,60 33,52 1,32 0,609 80,88 94,36  4 1,2 4,80 179,17 35,83 1,76 0,444 58,97 69,92  5 1,2 6,00 190,74 38,15 2,20 0,328 43,56 51,26  6 1,2 7,20 202,30 40,46 2,64 0,247 32,80 38,18  7 1,2 8,40 213,87 42,77 3,09 0,193 25,63 29,22  8 1,2 9,60 225,44 45,09 3,53 0,151 20,05 22,84  9 1,2 10,80 237,01 47,40 3,97 0,124 16,47 18,26  10 1,2 12,00 248,58 49,72 4,41 0,104 13,81 15,14  11 1,2 13,20 254,36 50,87 4,85 0,088 11,69 12,75  12 1,2 14,40 265,54 53,11 5,29 0,073 9,70 10,69  13 1,2 15,60 276,73 55,35 5,73 0,064 8,50 9,10  14 1,2 16,80 294,46/539,46 58,89/107,89 6,17 0,054 7,17 7,84  15 1,2 18,00 562,65 112,53 6,61 0,049 6,51 6,84  16 1,2 19,2 585,83 117,17 7,05 0,045 5,88 6,1  

Высота сжимаемой толщи hсж = 6,45 м.

Конечная осадка вычисляется по формуле (2.4):

,

где  – предельно допустимая осадка

L – длина наименьшего пролета, примыкающего к опоре;

?i – среднее вертикальное дополнительное напряжение в данном i–ом слое грунта от веса сооружения и действующих на него нагрузок;

hi и Ei – соответственно толщина и модуль общей деформации слоя;

? – безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0.8 независимо от вида грунта.

Вывод: все условия удовлетворены, следовательно, свайный фундамент запроектирован.

Список использованной литератур:

Методические указания по выполнению курсовой работы «Механика грунтов, основания и фундаменты», СПб, 1992г.,

Э.В. Костерин «Основания и фундаменты», М, ВШ., 1990 г.,

СНиП 2.05.03 – 84* «Мосты и трубы» М, 1985 г.,

СНиП 2.02.01 – 83 « Основания зданий и сооружений» М, 1985 г.,

СНиП 2.02.03 – 84 «Свайные фундаменты», М, 1986 г.,

СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов