Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Проектирование фундамента промежуточной опоры моста

свайной фундамент инженерный



1. Оценка инженерно-геологических условий. Определение расчетных прочностных параметров грунтов

Песок пылеватый

Угол внутреннего трения по первой группе предельных состояний:

Угол внутреннего трения по второй группе предельных состояний:

Модуль упругости:

Суглинок бурый

Внутреннее сцепление и угол внутреннего трения по первой группе предельных состояний:

Внутреннее сцепление и угол внутреннего трения по второй группе предельных состояний:



Модуль упругости:

Песок мелкий

Угол внутреннего трения по первой группе предельных состояний:

Угол внутреннего трения по второй группе предельных состояний:

Модуль упругости:

2. Определение дополнительных физических характеристик грунта

Песок пылеватый

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:



Вывод: Песок плотный

Пористость:

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

Влажность при полном водонасыщении:

Степень влажности:

Степень сжимаемости:

следовательно, грунт среднесжимаем

Оценка прочности грунта :

Суглинок бурый

Удельный вес сухого грунта:



Коэффициент пористости:

Пористость:

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

Число пластичности:

Показатель текучести:

Показатель текучести: 0,25 < < 0,5 => суглинок тугопластичный

Влажность при полном водонасыщении:



Степень влажности:

Степень сжимаемости:

следовательно, грунт слабосжимаем

Оценка прочности грунта :

Песок мелкий

Удельный вес сухого грунта:

Коэффициент пористости:

Плотность сложения: песок плотный

Пористость:

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:



Влажность при полном водонасыщении:

Степень влажности:

Степень сжимаемости:

следовательно, грунт слабосжимаем

Оценка прочности грунта :

Наименование грунта
Песок пылеватый	26,6	10,66	25,45	28	2	2	11	98
Песок мелкий	26,5	9,87	27,83	32	0,67	1	21	147
Суглинок бурый	27,1	11,23	21,74	25	80	120	24	176,4

Вывод:

1) Песок пылеватый, насыщенный водой, грунт среднесжимаем - пригоден в качестве естественного основания;

2) Песок мелкий, насыщенный водой, грунт плотный - пригоден в качестве естественного основания;

3) Суглинок бурый, насыщенный водой, грунт тугопластичный - пригоден в качестве естественного основания;



3. Определение размеров фундамента, исходя из конструкционных требований

Определение размеров подошвы фундамента из условий прочности грунта

Расчетное сопротивление грунта несущего слоя:

Требуемая площадь подошвы фундамента:

, где ,

- средний расчетный вес материала фундамента и грунта на уступах

, где



Примем далее - кратно 0.3 м

Конструирование уступов фундамента

Конструирование фундамента

Находим объем фундамента :

, где г_f - коэффициент надежности



Объем грунта на уступах фундамента:

Вес грунта:

Проверка давления на грунт под подошвой фундамента

Вдоль моста основное сочетание:

Вдоль моста дополнительное сочетание:



Поперек моста основное сочетание:

R при b=9,6 м:

Проверка прочности грунта

Определяем среднее давление по подошве фундамента:

< 2% следовательно проверка прочности выполняется.

max давление на грунт по подошве вдоль пролета от основного сочетания:



max давление на грунт по подошве вдоль пролета от дополнительного сочетания:

max давление на грунт по подошве поперек пролета от основного сочетания:

Недогруз:

Условия прочности грунта под подошвой фундамента выполнены.

Проверка положения равнодействующей нагрузок

Находим эксцентриситет силы N_I

От основного сочетания нагрузок вдоль моста:

От основного сочетания нагрузок поперек моста:



Определим радиусы:

Предельно допустимый эксцентриситет согласно таблице 107 СНиП 2.05.03 - 84 при действии постоянных и временных нагрузок

Условие выполняется, подошва не имеет отрыва от основания (грунт под подошвой сжат).

Проверка устойчивости фундамента против плоского сдвига по подошве

Максимальная сдвигающая сила:



Удерживающая сила:

- коэффициент трения

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

4. Расчет осадки основания фундамента

Находим вес фундамента и грунта на обрезах с коэффициентом надежности :

, так как b>4 м



Находим природное напряжение на границе слоев:

Находим дополнительные давления под подошвой фундамента:

Определяем средние значения дополнительного вертикального нормального напряжения:

Далее результаты приведены в табличной форме:

№ слоя	z		б	уzgi	0,2·уzgi
0	0	0	1	42,10	8,42	164,10	161,85
1	1,92	0,4	0,973	68,50	13,70	159,59	149,63
2	3,84	0,8	0,851	97,53	19,51	139,67	126,30
3	5,20	1,0833	0,688	116,05	23,21	112,92	100,77
4	7,12	1,4833	0,540	135,05	27,01	88,62	78,98
5	9,04	1,8833	0,423	154,05	30,81	69,34	63,47
6	10,96	2,28	0,351	173,00	34,60	57,59	51,68
7	12,88	2,68	0,279	192,06	38,41	45,78	41,32
8	14,80	3,08	0,225	211,06	42,21	36,85	33,51
9	16,72	3,48	0,184	230,00	46,00	30,16	27,65
10	18,64	3,88	0,153	255,40	51,08	25,13	23,69
11	20,02	4,17	0,136	276,96	55,39	22,25	20,59
12	21,94	4,57	0,115	298,52	59,70	18,92	17,59
13	23,86	4,97	0,099	320,08	64,02	16,25	15,17
14	25,78	5,37	0,086	341,64	68,33	14,09	13,21
15	27,70	5,77	0,075	363,20	72,64	12,33	11,63
16	29,62	6,1708	0,067	384,76	76,95	10,93

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

Глубина сжимаемой толщи

Определяем осадку:

,

где L - длина наименьшего пролета, примыкающего к опоре;

Так как, то фундамент не удовлетворяет условию осадки.

Вывод: Так как фундамент мелкого заложения не удовлетворяет условию осадки, следовательно приступаем к расчету свайного фундамента.





5. Проектирование свайного фундамента

Определение положения и габаритов ростверка, длины свай

Длина сваи равна:

Примем сваю длиной 22 м. Принимаем напряженные мостовые трещиностойкие сваи СМ15 - 40Т6-3 - класс (марка) бетона В30 (350).Сваи погружаем забивкой.

Определение несущей способности и силы сопротивления сваи по грунту.

Сваи - висячие, так как опираются на песок с

Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле 7.8 (СП-50-102-2003).

- коэффициент условия работы сваи в грунте

- коэффициент условий работы сваи в грунте под нижним концом и по боковой поверхности (табл. 7.3 СП-50-102-2003)

- расчетное сопротивление грунта под острием сваи (табл. 7.1 СП-50-102-2003)

- площадь поперечного сечения сваи

- наружный периметр поперечного сечения сваи

- расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи (табл. 7.2 СП-50-102-2003)

- толщина i-ого слоя грунта.

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



2,7	33,5	2	67
4,7	39,4	2	78,8
6,7	42,7	2	85,4
8,85	44,86	2,3	103,178
11	48,25	2	96,5
13	48,95	2	97,9
15	51	2	102
17	53	2	106
19,35	55,35	2,7	149,5

Находим силу расчетного сопротивления сваи по грунту:

- вес сваи

- коэффициент надежности для теоретического метода

Определение числа свай и конструирование ростверка

Минимальные размеры ростверка в плане исходя из размеров опоры:

Вес ростверка и бетонной подушки:

Примерное число свай:



- коэффициент, учитывающий действие момента

Примем число поперечных рядов свай . Расстояние между крайними сваями при расстоянии между рядами свай в этом направлении:

Расстояние между крайними сваями:

Примем общее число свай , тогда число рядов свай в продольном направлении:

Расстояние между крайними сваями:



Проверка усилий, передаваемых на сваи

Вычислим моменты относительно осей, проходящих через центр подошвы ростверка:

Вычислим суммарную вертикальную нагрузку на уровне подошвы ростверка:

Расчетные усилия, передаваемые на сваю от нагрузок продольного направления:

то же от нагрузок поперечного направления:

Вычислим недогруз:

Расчет горизонтальных перемещений и углов поворота сечения сваи от единичных нагрузок

Находим глубину от поверхности грунта, в пределах которой учитывается разнородность грунтов при вычислении коэффициента пропорциональности грунта по формуле Д.4 (СП-102-2003).



В пределах l_k находится только песок пылеватый . По таблице Д.1 (СП-102-2003)

Найдем ширину свай:

Момент инерции поперечного сечения сваи:

Принимаем бетон B30, подвергнутый тепловой обработке:

Коэффициент деформации сваи находим по формуле Д.8 (СП-50-102-2003):

Определяем приведенную глубину погружения сваи в грунт при действительной глубине погружения от УМР

, следовательно, принимаем

Определяем безразмерный коэффициент перемещения сваи (Д.2) при и опирании сваи на дисперсный грунт

Находим перемещение сваи на уровне поверхности грунта от горизонтальной силы и .

Определим перемещения от единичной силы и момента, приложенных на уровне верхнего конца сваи:



Расчет характеристик продольной и поперечной жесткости свай

Определим длину сжатия висячей сваи с диаметром ствола по формуле:

Определяем реактивные усилия в голове сваи, заделанной в ростверк при заданном перемещении и угле поворота:



При вертикальном перемещении :

При горизонтальном смещении головы сваи :

реактивный момент:

При угле поворота :

6. Расчёт горизонтальных перемещений и углов поворота свайного ростверка

Расчёт плоскости XOZ

Находим усилия, действующие на плоскости при числе расчётных плоскостей

Зададим ростверку вертикальное перемещение и найдем реакции в связях:

:



:

Система канонических уравнений метода перемещений принимает вид:



Решением этой системы находятся перемещения ростверка

Определяем перемещение ростверка:

Продольные усилия в крайних сваях:



Продольные усилия в свае разгруженной моментом:

Момент в свае на уровне заделки в ростверк:

Поперечная сила в свае:

Проверка:



Перемещение верха опоры:

Расчёт плоскости YOZ

Находим усилие, действующее на плоскости при числе расчётных плоскостей

Зададим ростверку вертикальное перемещение и найдем реакции в связях:

:

:

Система канонических уравнений метода перемещений принимает вид:

Решением этой системы находятся перемещения ростверка

Определяем перемещение ростверка:

Продольные усилия в крайних сваях:

Продольные усилия в свае разгруженной моментом:

Момент в свае на уровне заделки в ростверк:

Поперечная сила в свае:

Проверка:



Перемещение верха опоры:

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.

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

Разбиваем основание под подошвой фундамента на отдельные слои толщиной:

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

Определяем природное напряжение на границах слоёв:



Находим дополнительные давления под подошвой фундамента:

находим по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01-83, в зависимости от параметров:

Строим эпюру дополнительных давлений

- глубина сжимаемой толщи

Определяем среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта:

№	h	z	уzg	0,2·уzg	о	б	уzp	(уzp)ср
0	0	0	226,77	45,35	0	1	50,60	-
1	1,6	1,6	243,5	48,70	0,391	0,974	49,36	49,98
2	1,6	3,2	260,4	52,08	0,782	0,864	43,69	46,52
3	1,6	4,8	277,3	55,46	1,174	0,713	35,88	39,78
4	1,6	6,4	286,3	57,26	1,382	0,638	28,77	32,32
5	1,6	8	303,1	60,62	1,773	0,509	22,87	25,82
6	1,6	9,6	319,9	63,98	2,165	0,407	18,50	20,68
7	1,6	11,2	336,8	67,36	2,556	0,328	14,80	16,65
8	2,1	13,3	353,6	70,72	2,947	0,267	11,39	13,10
9	1,6	14,9	370,4	74,08	3,338	0,221	9,34	10,36
10	1,6	16,5	399,3	79,86	3,729	0,184	7,81	8,58
11	1,6	18,1	409,3	81,86	4,120	0,156	6,70	7,26
12	1,6	19,7	432,5	86,50	4,512	0,134	6,04	6,37
13	1,6	21,3	437,88	87,58	4,903	0,116	5,11	5,58
14	1,6	22,9	443,5	88,70	5,033	0,110	4,55	4,83
15	1,6	24,5	226,77	45,35	0	0	3,83	4,19

Определяем осадку:

,

где L - длина наименьшего пролета, примыкающего к опоре;

Так как, то фундамент удовлетворяет условию осадки.

Вывод: все вышеуказанные условия выполнены, следовательно, свайный фундамент подобран.

Размещено на Allbest.ru