Проектирование фундаментов под опору моста

    I_P = 19,0 – 15,0 = 4,0; 1<I_P =4,0<7, следовательно, грунт – супесь.

    Консистенцию  глинистого грунта определяем по показателю текучести I_L  

     ; , следовательно, супесь пластичная. 

    Для определения нормативных прочностных  характеристик – удельное сцепление  С_n, кПа (кгс/см²), угол внутреннего трения φ_n, град, условное сопротивление R₀, кПа (кгс/см²)  и деформационных характеристик – модуль деформации Е, для чего необходимо определить коэффициент пористости пылевато–глинистых грунтов. 

    

 г/см³,      . 

    Кроме того, необходимо определить удельный вес грунта с учетом взвешивающего воздействия воды γ_sb для всех типов песчаных грунтов и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I_L> 0,25. 

                             ,                (1.6) 

    где γ_W – удельный вес воды, равный 10 кН/м³;

          γ_si – удельный вес частиц грунта, кН/м³. 

                                                            γ_si = ρ_Si∙g,                                                      (1.7) 

    где g – ускорение свободного падения, g≈10 м/с². 

    Для первого слоя    γ_s1 =2,65∙10=26,5 

    

, кН/м³.

 

    Для второго слоя    γ_s2 =2,66∙10=26,6 

    

, кН/м³. 

    Для третьего слоя    γ_s3 =2,75∙10=27,5 

    

, кН/м³. 

    Далее определяем нормативные значения деформационных и прочностных характеристик грунтов (модуль деформации Е, угол внутреннего трения φ_n, удельное сцепление С_n, расчетное сопротивление R₀).

    Данные  о физико-механических характеристиках  и показателях грунтов, слагающих строительную площадку, приводятся в сводной таблице 1.7.

 

    

    2. Виды нагрузок  и их определение 
 

    2.1 Определение нагрузок и их  сочетание 
 

    Нагрузки, действующие на опору моста, состоят  из постоянных (вес пролетного строения Р₁ и опоры Р_ОП) и временных (от подвижного транспорта по проезжей части Р₂, торможения транспорта F_Т, от давления льда на опору F_Л и др.).

    В курсовой работе вертикальные нагрузки Р₁ и Р₂ и горизонтальная нагрузка F_Т определяются преподавателем–руководителем курсовой работы индивидуально.

    Нормативный вес опоры 

                                                       Р_ОП = V_Т∙γ_В,                 (2.1) 

    где V_Т – объем тела опоры, м³;

           γ_В – удельный вес бетона, равный 24 кН/м³.

    Нагрузку  от льда на опоры мостов при отсутствии данных по ледовой обстановке района рекомендуется определять по формуле 

                                                      F_Л = ψ₁∙R_rn∙b∙t,                        (2.2) 

    где R_rn = К_n∙R_r1; R_r1 – предел прочности льда на раздробление (с учетом местного сжатия), принимается равным 735 кПа в начальной стадии ледохода (низкий ледоход) и 441 кПа – при наивысшем уровне ледохода (высокий ледоход) – для 1-го района (г. Могилев);

          К_n – климатический коэффициент, равный 1;

          ψ₁ – коэффициент формы опоры;

          b – ширина опоры на уровне действия льда, м;

          t – толщина льда t =0,8∙h_Л – расчетная толщина льда, для первого района – 0,7 м.

    Равнодействующую  ледовой нагрузки F_Л необходимо прикладывать в точке, расположенной ниже расчетного уровня воды на 0,3t.

    Расчетные усилия необходимо вычислять с учетом коэффициентов надежности по нагрузке γ_f.

    Для составления сочетаний усилий, действующих  на обрез фундамента, целесообразно, свести все определенные усилия в таблицу 2.1. Затем с учетом коэффициентов сочетаний η, учитывающих уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок и коэффициентов надежности по нагрузке γ_f, позволяющих перейти от нормативных усилий к расчетным, определить усилия, входящие в сочетания, для расчета фундамента по I и II группам предельных состояний. Полученные данные свести в таблицу 2.2.

    Решение

    Определить  усилия, действующие на уровне обреза фундамента промежуточной опоры моста (относительно центра тяжести обреза).

    Исходные  данные: район строительства –  г. Могилев; Р₁ = 9200 кН;

Р₂ = 2400 кН; F_Т = 735 кН; h_Л = 0,7 м – наибольшая толщина льда. Размеры опоры приведены на рисунке 2.1.

    Рисунок 2.1 – Размеры опор и нагрузки действующие на опоры 

    а) нормативный вес опоры рассчитывается по формуле 2.1. 

                                                            V_Т = V₁ + V_нас                 (2.3) 

    где V_нас – объем насадки, м³;

          V₁ – объем опоры, м³.

    Так как опора имеет вид усеченного конуса, то ее объем равен 

                     V₁= ,                         (2.4) 

    где А_Н и А_В – площадь сечений нижней и верхней части опоры в форме эллипса, м²; А_Н = (а₂ – b₂)b₂ + πb₂²/4 и А_В = (а₁– b₁)b₁ + πb₁²/4;

           h – высота опоры. 

                                                           V_нас = А_В∙h_Н,                           (2.5) 

    где h_H – высота насадки, равная 0,5 м. 

    А_Н = (8,6–5,1)∙5,1+3,14∙5,1²/4 = 38,27 м²; 

    А_В = (7,1–3,6)∙3,6+3,14∙3,6²/4 = 22,77 м²; 

    V₁ =

м³; 

    V_нас = 22,77∙0,5=11,39 м³;

 

    

    V_Т = 326,03+11,39=337,41 м³; 

    Р_ОП = 337,41∙24=8097,89 кН; 

    б) нагрузка ото льда на опору моста:

    – при высоком ледоходе на уровне действия льда 

                                                b_1Л = b₁ + (b₂ – b₁) ,                                           (2.6) 

    b_1Л = 3,6+(5,1 – 3,6)∙6,82/10,8 = 4,55 м, 

    где h₁ = h – УВВ = 10,8 – 3,95 = 6,85 м, 

    F_1Л = 0,9∙441∙4,55∙0,7∙0,8=1011,61 кН. 

    – при низком ледоходе на уровне действия льда 

                                                  b_2Л = b₁ + (b₂ – b₁) ,                                 (2.7) 

    b_2Л = 3,6+(5,1 – 3,6)·8,2/10,8= 4,74 м, 

    где h₂ = h – УМВ = 10,8 – 2,6 = 8,20 м 

    F_2Л = 0,9∙735∙4,74∙0,7∙0,8 = 1755,47 кН. 

    Усилия, действующие на обрез фундамента, сводим в таблицу 2.1.

    Расчетные усилия необходимо вычислять с учетом коэффициентов надежности по нагрузке γ_f . 

    Таблица 2.1 – Усилия, действующие на обрез фундамента

 

    

    Окончание таблицы 2.1

 

    При расчете опор мостов рассматривают  большое число сочетаний нагрузок, однако в курсовой работе рассматривается 6 сочетаний. Составим таблицу сочетаний нагрузок, действующих на обрез фундамента (таблица 2.2).