Проектирование опор мостов

Таблица 3.1 Результаты подсчёта сил трения по боковой поверхности сваи. 

 

      После всех предварительных подсчётов вычисляем несущую способность сваи по грунту на вдавливание:

Так как несущая способность  свай > 1500кН, то в дальнейших расчетах принимаем F_d=1500кН. Следовательно диаметр сваи увеличивает до размеров 40*40. Исходя из выше сказанного, принимаем сваи СМ 12-40.Характеристики марки сваи взяты из таблицы 2.1 [2] и представлены в таблице 5.2. 

Характеристика  сваи СМ 12-40             Таблица 5.2 

 
 

      3.1.3 Предварительное определение необходимого числа свай и конструирование фундамента. 

      Фундамент проектируем с рядовой расстановкой свай, симметричной относительно плоскости моста и плоскости опоры. Общее количество свай определяем по формуле:

             , (5.2)

где - наибольшая вертикальная сила в плоскости обреза фундамента, кН; G – вес ростверка с учётом взвешивания водой, кН; k_М =1,3 – коэффициент неравномерного загружения свай за счёт действия момента М ; =1,4 – коэффициент надёжности для фундаментов с низким ростверком.

      Вычислим  вес ростверка по его минимальным  размерам (a_min = 12.2 м, b_min = 3.6 м, h = 1,2 м):

       ,  (5.3)

.

= 14729 кН.

Вычислим предварительное количество свай:

=16

      Конструирование свайного фундамента заключается в  эффективной расстановке необходимого числа свай в ростверке и его конструктивном оформлении. 

      При размещении свай в фундаменте необходимо выполнять требования норм проектирования: расстояние между осями соседних свай в уровне подошвы ростверка должно быть не менее 1,5d_с, а в уровне нижних концов свай – не менее 3d_с, где d_с – размер стороны поперечного сечения сваи. Минимальное расстояние между гранью сваи и гранью ростверка в плоскости его подошвы должно быть не менее 0,25 м.

Сваи  могут быть вертикальными и наклонными.

      В нашем случае сваи вертикальные, в количестве 18 штук. В проекте минимальные размеры подошвы ростверка и общее число свай таковы, что позволяют варьировать расстояние между сваями, тогда рекомендуется применять неравномерную расстановку свай, сгущая сваи к краям ростверка и доводя расстояние между ними до минимально допустимого(2,стр.23). Такая расстановка позволяет более эффективно использовать сваи.

    После подбора расположение свай выглядит следующим образом : n₁=3- вдоль моста,n₂=6- в плоскости опоры.

      

 

      Рисунок 5.2 Расположение свай в ростверке. 

      3.1.4 Приведение нагрузок к подошве ростверка. 

      Прежде  чем приступить к расчётам предварительно запроектированного фундамента, необходимо привести нагрузки к плоскости подошвы ростверка.

      Горизонтальные  силы во всех сочетаниях нагрузок остаются без изменений.

      Проведем  расчет по следующей формуле и сведем результаты в таблицу 5.3 

                           (5.4) 

      где G_p- вес конструкции, определяемый по формуле: 

                           (5.5)

               здесь  g_con – удельный вес бетона, g_con = 24 кН/м³,

1-го  и 4-го сочетания при  1,1, для 2-го при 0,9 и для 3-го при 1

      P_w – выталкивающая сила,

                            (5.6) 

h_w – высота столба вода,

               

               g_w- удельный вес воды, g_w=10 кН/м³, 

                                   (5.7) 

     

      

       (для 1 сочетания нагрузок)

      

      К моменту из любого сочетания нагрузок добавляем величину ,

      где - горизонтальная сила из того же сочетания нагрузок. 

      Таблица 5.3

Нагрузки, приведенные к подошве ростверка. 

 
 
 

3.2 Расчет свайного фундамента по общей методике. 

      В курсовом проекте расчёт фундамента производим по плоским расчётным схемам. При этом наклонные сваи заменяем их проекциями на расчётную плоскость. 
 

      3.2.1 Приведение нагрузки к расчетному ряду. 

      Сначала в уровне подошвы ростверка выберем  оси: вертикальную z, направленную вниз, и горизонтальную x, положительное направление которой примем, справа на лево, совпадающим с направлением силы , а начало отсчёта совместим с центром тяжести подошвы ростверка. Положение проекции на расчётную плоскость любой сваи определяется координатой x и углом наклона к вертикали.

      Для принятой конструкции фундамента (приложение2)составляем расчетную схему по направлению вдоль моста, схема представлена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 Расчетная схема.

Таблица 5.4 

 

Приведем нагрузки к расчетному ряду по формулам:

;                         (5.8)

;                           (5.9)

                      (5.10)

Расчеты проводим для первого сочетания нагрузок:

 

 
 

      5.2.2 Характеристики сваи. 

      Диаметр сваи d_c=0.4м;

      Площадь сваи А=0.16м²;

      Момент  инерции поперечного сечения сваи J=0.002133м⁴;

Условная ширина сваи b_р принимается по зависимости    ,следовательно b_р=1.1м;

Модуль упругости  материала(бетона) E=3 10⁷кПа;

Коэффициент пропорциональности К=12.000кН/м⁴(по таблице 2.5 источника 2);

Коэффициент деформации, определяется по формуле:

                        (5.11) 

        
 

      5.2.3 Порядок расчёта усилий в сваях.

        

      1. Определяем перемещения в уровне  подошвы ростверка от единичных усилий, приложенных к свае в этом уровне:

       ; ; ; (5.12)

    где - горизонтальное перемещение и угол поворота сечения сваи от действия горизонтальной силы Н = 1; - горизонтальное перемещение и угол поворота сечения сваи от действия момента М = 1; А₀, В₀, С₀ – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 2.6 [2] в зависимости от приведённой глубины погружения сваи в грунт . Так как =10.26 ×0.5854=6.23м , то А₀=2.44, В₀=1.62, С₀=1.75;

        

      

       

      2. Вычисляем - горизонтальное смещение и угол поворота сечения сваи со свободным верхним концом в уровне подошвы ростверка от горизонтальной силы Н = 1, и - то же от момента М = 1 по формулам:

;