Определение площади подошвы фундамента и расчетного сопротивления основания

 

Размеры обреза фундамента в плане принимаю больше размеров надфундаментной части опоры на величину с=0.2м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ (рис.1).

Минимальная площадь подошвы фундамента рассчитывается по формуле

 

A_min=(A + 2c)-(B + 2c),

 

где А и В - ширина и длина надфундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента, принимается по заданию.

A_min =(10.4 + 2∙0.15)(1.5 + 2∙0.15) = 19.26м²

 

Далее по формуле (1) приложения 24 [2] определяется расчётное сопротивление грунта основания (МПа) при ширине подошвы фундамента b= (В+2с)

 

R = 1.7{R₀[1 + k₁(b-2)] + k₂γ(d -3)},

 

где R₀ = 343 кПа— условное сопротивление грунта, МПа; b = 2м — ширина подошвы фундамента, м; d = 5.7м — глубина заложения фундамента, принимается от поверхности грунта до подошвы фундамента; γ - осредненное по слоям расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учёта взвешивающего действия воды, МН/м³, по формуле:

 

γ = ∑ γi hi / ∑hi ,

 

где γi - удельный вес отдельных слоев грунта, лежащих выше подошвы фундамента, кН/м³; hi — толщина отдельных слоев грунта выше подошвы фундамента, м; k₁ и k₂ -коэффициенты, принимаемые по таблице 4, прил. 24 [2].

 

k₁= 0.1 мֿ¹

k₂ = 3

R = 1.7{343[1 + 0.1(2-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=274.02 кПа

 

Проверка принятых размеров фундамента

 

Расчёт преследует цель определить средние, максимальные и минимальные давления под подошвой фундамента и сравнить их с расчётным сопротивлением грунта:

 

p=N1/A ≤ γcR/γn ,

pmax=N1/A + M1 /W ≤ γcR/γn ,

pmin=N1/A - M1 /W ≥0 ,

 

где p, pmax и p_min — соответственно среднее, максимальное и минимальное давления подошвы фундамента на основание, кПа; N1 - расчётная вертикальная нагрузка на основание с учётом гидростатического давления воды, если оно имеет место, кН; М1 - расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, кН∙м; A — площадь подошвы, м²; W- момент сопротивления по подошве фундамента, м³;

 

W= bl²/6

 

где l- длина подошвы фундамента, м; b - ширина подошвы фундамента, м; R -расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа; γ_с=1,2 - коэффициент надёжности по назначению сооружения; γ_п=1,4 - коэффициент условий работы.

Определяем нормальную N1 и моментную нагрузки М1 , действующие на основание

 

N1 = 1,2(Р₀+Р_п+Рф+ Р_г) + 1,13∙Ртр,

М1 = 1,2Т(Н+h_Ф),

 

где Рф и Р_г — соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах (с учётом взвешивающего действия воды, при УПВ выше подошвы фундамента), кН; Н — высота опоры моста, м; h_ф — высота конструкции фундамента, м. Расчётные величины Р_о, Р_п, Р_тр, Т даны в таблице 2.

Путем последовательных подборов размеров фундамента и глубины заложения подошвы, принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=11 м – длина подошвы фундамента

b= 2 м – ширина фундамента

A = a∙b = 11∙2= 22 м² - площадь подошвы фундамента

 

Р_ф+ Р_г +Рв=5.7·20·22+1.1·10·22 = 2750 кН

N1 = 1.2(373.5кН + 1350кН + 2750кН) + 1.13 ∙ 6075кН = 12232.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 4 ∙ 13²/6 = 112.6 м³

 

Определяем давления под подошвой фундамента:

 

p=12232.95кН /22м² = 556.04 кПа≤ γcR/γn=1.2∙274.02/1.4 =234.9 кПа pmax=12232.95кН/22м² + 15570кН∙м/20.5м³= 1315.5кПа≤ γcR/γn=234.9 кПа

 

Выбранные глубина заложения подошвы и размеры фундамента не удовлетворяют условию по первой группе предельных состояний.

 

Увеличиваем размеры подошвы фундамента:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=13 м – длина подошвы фундамента

b= 4 м – ширина фундамента

A = a∙b = 13∙4= 52 м² - площадь подошвы фундамента

 

R = 1.7{343[1 + 0.1(4-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=973.74 кПа

Р_ф+ Р_г +Рв=5.7·20·52+1.1·10·52 = 6500 кН

N1 = 1.2(373.5кН + 6500кН + 2750кН) + 1.13 ∙ 6075кН = 16732.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 4 ∙ 13²/6 = 112.6 м³

 

Определяем давления под подошвой фундамента:

 

p=16732.95кН /52м² = 321.8 кПа≤ γcR/γn=1.2∙973.74/1.4 =834.6 кПа pmax=16732.95кН/52м² + 15570кН∙м/112.7м³= 1315.5кПа≤ γcR/γn=834.6 кПа

Слишком большой запас прочности уменьшим размеры подошвы фундамента принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=12.7 м – длина подошвы фундамента

b= 3.7 м – ширина фундамента

A = a∙b = 12∙3.7= 44.4 м² - площадь подошвы фундамента

 

Р_ф+ Р_г +Рв=5.7·20·44.4+1.1·10·44.4 = 5550 кН

N1 = 1.2(373.5кН + 1350кН + 5550кН) + 1.13 ∙ 6075кН =15592.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 3.7 ∙ 12.7²/6 = 99.5 м³

 

Определяем давления под подошвой фундамента:

 

R = 1.7{343[1 + 0.1(3.7-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=956.25 кПа

p=15592.95кН /44.4м² =351.2кПа ≤ γcR/γn=1.2∙956.25/1.4=819.6кПа pmax=15592.95кН/44.4м² + 15570кН∙м/99.5м³= 507.7кПа≤ γcR/γn=819.6 кПа pmin=15592.95кН/44.4м ² - 15570кН∙м/99.5м³= 194.7кПа >0

 

Выбранные глубина заложения подошвы и размеры фундамента удовлетворяют условию по первой группе предельных состояний.

Принимаем размеры поперечного сечения подошвы фундамента:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=12.7 м – длина подошвы фундамента

b= 3.7 м – ширина фундамента

Расчет основания фундамента по деформациям

 

Различные по величине осадки соседних опор не должны вызывать появления в продольном профиле дополнительных углов перелома, превышающих для автодорожных мостов 2 ‰ [2, п. 1.47].

Для расчёта осадок основания фундаментов по приложению 2 [3] рекомендует метод послойного суммирования: величина осадки фундамента определяется по формуле

S = β∑ σ zpi ∙hi/Ei

 

где β=0,8 - безразмерный коэффициент; σzpi - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i-м слое грунта; hi и Ei - соответственно мощность и модуль деформации i-го слоя грунта; п - число слоев, на которое разбита сжимаемая толщина основания Н_с.

Сжимаемая толщина основания Н_с определяется как расстояние от подошвы фундамента до нижней границы сжимаемой толщи; нижняя граница обозначена символами B.C. При этом B.C. находится на той глубине под подошвой фундамента, где выполняется условие

 

σ_zpi = 0,2σ_zgi.

 

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, определяется по формуле:

σ _{zg о} = γ o h i

 

где, γo -осредненный удельный вес грунта и воды, залегающих выше подошвы фундамента; h i -глубина заложения подошвы фундамента, м.

σ _{zg о} =1.6∙10+4.7·20+1·19.9=129.9 кПа

 

Дополнительное вертикальное напряжение в грунте в уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

σ _{z ро} = р 0 - σ _{zg о}

 

Среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок:

 

р0 = Nп /A=351.2кН

σ _{z ро} = 351.2-129.9=221.3 кПа

Дополнительные вертикальные напряжения в грунте вычисляются по формуле:

σ _{z р i} = α i ∙ σ _{z р 0}

 

где α - коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 2 [3] в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента η = l/ b = 2,85 и относительной глубины, равной ξ = 2z/b, где z - расстояние до границы элементарного слоя от подошвы фундамента.

Условие σ _{z р i} =0,2∙σ _zgi выполняется при z = 8.2 м, т.е.

Таблица 3 – Расчет осадка основания фундамента

Расстояние от подошвы Фундамента до подошвы i-того слоя Zi	Мощность i слоя грунта hi, м	Удельный вес грунта γ, кН/м³	Коэффициент ζ=2z/b (табл.1,прил.2,[2])	Коэффициент α (табл.1 прил.2 [2])	Дополнительное давление σzpi, кПа	Природное давление σzgi, кПа	0,2σzgi, кПа	Модуль деформации Е, МПа	Осадка слоя Si, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	0	19.9	0	1	221.3	129.9	25.98	42	0
0.7	0.7	19.9	0.38	0.96	211.8	143.83	28.8	42	0.28
1.4	0.7	19.9	0.76	0.79	175.5	157.76	31.5	42	0.23
2.1	0.7	19.9	1.1	0.78	172.9	171.69	34.3	42	0.23
2.6	0.5	19.9	1.4	0.69	152.5	181.64	36.3	42	0.145
3.3	0.7	20.6	1.8	0.52	115.2	196.1	39.2	28	0.23
4.0	0.7	20.6	2.2	0.5	108.3	210.5	42.1	28	0.22
4.7	0.7	20.6	2.5	0.43	95.7	224.9	44.98	28	0.19
5.4	0.7	20.6	2.92	0.37	81.9	239.32	47.86	28	0.16
6.1	0.7	20.6	3.3	0.32	70.5	253.7	50.7	28	0.14
6.8	0.7	20.6	3.7	0.28	61.0	268.1	53.6	28	0.12
7.5	0.7	20.6	4.1	0.24	53.3	282.5	56.5	28	0.1
8.2	0.7	20.6	4.4	0.22	48.3	296.9	59.4	28	0.097

 

∑ 2.142

Осадка фундамента S = 2.142см.

Максимально допустимый угол перелома при осадке опор не более 2‰, величина пролета 48 м =4800 см.

 

2.142/4800 = 0,00045 = 0.45‰ < 2‰

 

Величина осадки фундамента не превышает нормативную осадку по СНиП

Крен фундамента

 

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по приложению 2 [3]

i = (1-ν²)∙ke∙MII /[Ekm(a/2)³]

 

где Е - модуль деформации, кПа, v - коэффициент Пуассона грунта основания; к_е- безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице 5 приложения 2 [2]; MII - момент, действующий вдоль соответствующей стороны прямоугольной подошвы фундамента, кН∙м; а - сторона подошвы прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент MII; к_т - безразмерный коэффициент. b<10м - к_т =1; (см. таблица 3, приложения 2 [3]).

Коэффициент Пуассона v принимается равным для грунтов: песков и супесей - 0,30. Должно выполнятся условие: i < i_u , где i_u = 0,5 √lp , предельно допустимый крен подошвы фундамента; lp - длина меньшего, примыкающего к опоре, пролёта моста, м.

MII = 15570 кН∙м

a = 3,7 м

E = 20 МПа

i =(1 – 0,3²)∙0,2∙15,570/[3,7/2]³·42] = 0,0025м

i_u = 0,5√48 = 3,4м

 

Условие i < i_u выполняется.

Крен фундамента не превышает предельно допустимое значение.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 389; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!