Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовая работа - Проектирование фундамента под опору ж.д. моста - файл 1.doc


Курсовая работа - Проектирование фундамента под опору ж.д. моста
скачать (518 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc518kb.18.12.2011 02:55скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Фундамент – это подземная или подводная конструкция, предназначен­ная для передачи нагрузки от искусственного сооружения на грунт.

Грунт, непосредственно воспринимающий нагрузки от фундамента – основание.
I.Нагрузки
На фундамент действуют вертикальные нагрузки, которые создают продольную силу и горизонтальные нагрузки, которые создают опрокидываю­щие моменты.

Рассчитываем сумму вертикальных нормативных (NII) и расчётных (NI) нагрузок Коэффициент n для получения расчётных нагрузок приведён в таблице 1.1.

Таблица 1.1


Виды нагрузок

Обозначение нагрузок

Коэффициент перегрузки, n

Вертикальные нагрузки

Qоп Qпр Qвр

1.1

Нагрузка от торможения или силы тяги, от ударов

T Nу

1.1

Ветровые нагрузки

W1 W2 P1 P2

1.2


Qвр

X

Qпр

Nу



Qоп

Н P2 T Nл

Y


P1 W1 W2




Рис 1.1 Схема распределения нагрузок

NII = Qоп + Qпр + Nвр = 490 + 129 + 600 = 1219 тс = 12190 (кН)

NI = (Qоп + Qпр + Nвр) * n = (490 + 129 + 600) * 1.1 = 1340,9 тс =13409 (кН)
Определяем моменты от горизонтальных нагрузок относительно обреза фундамента. Составляем схему распределения горизонтальных нагрузок в плане.

Момент вдоль оси моста (ось х)


Момент поперёк оси моста (ось y)



II. Инженерно-геологические условия строительной площадки.



№ грунта

Наименование грунта

Удельный вес, γ

тс/м3

Уд. вес твердых частиц грунта, γS тс/м3

Влажность в долях единицы, W

Коэффициент сжимаемо­сти, а, кПа

коэффициент фильтрации, K см/сек

Угол внутреннего трения, φ, град

Сцепление грунтов, с, кгс/см2

Предел текучести, Wт

Предел раскатывания, Wр

19

супесь

1,88

2,64

0,28

0,016

1,0*10-5

19

0,19

0,33

0,26

25

Пески средней крупности

2.01

2,64

0.2

0.003

2.0*10-2

36

-

-

-

7

глина

1.92

2,7

0.31

0.012

2,7*10-8

14

0,2

0,45

0,26




  1. Глина

; где

e - коэффициент пористости,

γS – удельный вес твердых частиц грунта,

γ – удельный вес грунта в естественном состоянии,

W – влажность грунта в естественном состоянии.
(рыхлая глина)

, где JP – число пластичности, Wp – предел раскатывания, WT – предел текучести;



JL = ; где JL – коэффициент консистенции, Wp – предел раскатывания, WT – предел текучести, W – влажность грунта в естественном состоянии;

JL =

По таблице определяем R0 = 220кПа (22тс/м2)

2) Пески средней крупности

(пески средней плотности)

; где

G – степень влажности,

γВ – удельный вес воды
(насыщенные водой пески)

По таблице определяем R0 = 400кПа (40тс/м2)
3) Супесь

(рыхлая супесь)



JL = супесь

По таблице определяем R0 = 160кПа (16тс/м2)


III. Проектирование фундамента мелкого заложения.
3.1. Определение отметки обреза плоскости фундамента.

В данном курсовом проекте задан русловой вариант фундамента.

При возможности размыва грунта в русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5м.
^ 3.2. Определение размеров обреза фундамента.

Размеры обреза фундамента назначаются больше размеров опоры в нижнем сечении на величину, равную двум технологическим свесам (С = 0,3 м).

Ширина основания опоры bo = 2.6 м , длина l = 9.6 м.

м;

м.
3.3. Определение глубины заложения фундамента.
Глубина заложения фундаментов мостовых опор назначается не менее 2,5м ниже уровня возможного размыва дна в русле реки:

d= hp + 2.5 м., где

hp – глубина размыва; hp=0,8м (по заданию)

d= 0,8 + 2.5=3,3м

Глубина заложения мостовых опор назначается от 3 до 6 м. По конструктивным соображениям принимаем 5,4 м.

hф=d+(ГМВ-0,5)=5,4+1,4=6,8м
3.4. Определяем предварительные размеры подошвы фундамента.

Предварительно площадь подошвы фундамента может быть определена по формуле

A = ; где

N – расчётная вертикальная нагрузка на обрез фундамента,

η- коэффициент, учитывающий влияние момента внешних сил = 1,1-1,2; Ro - условное сопротивление грунта, на котором установлен фундамент;

hф – высота фундамента;

γср = средняя объёмная масса грунто-бетона, принимается равной 2 тс/м3 (20 кН/м3);
A = = 64,3 м2.

Принимаем предварительно b = 5,2 м, l = 12,2 м, А = 63,4м2.

Предварительно ширину подошвы прямоугольного фундамента находят подбором или из выражения

, где

- коэффициент отношения длины подошвы прямоугольного фундамента к ширине



Определяем расчётное сопротивление грунтов основания (СНиП 2.02.01-83, формула 7). Фундамент без подвала:



По таблице 3 и 4 СНиП 2.02.01-83 находим:

= 1.4 и = 1.4;

и - удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды;

При


Уточняем размеры подошвы фундамента:
A = = 14,6 м2.
Определяем максимальные размеры подошвы фундамента:

max м.

max м.

max м2


По конструктивным соображениям принимаем b = 5.2 м, l = 12.2 м и при hф = 6,8 м проектируем фундамент из 3 блоков(рис.1). Высота блоков назначается 0.7 – 2.5 м, ширина уступов 0.4 – 0.7. Принимаем высоту блока 2,2; 2,2 и 2,4 м, а ширину уступов 0,5 м.

Определяем вес фундамента:

где

- удельный вес бетона ( = 14 кН/м3) с учетом взвешивающего действия воды;

- объём блоков фундамента, м3,



Определяем вес грунта на уступах фундамента:
где

- объём котлована, м3

- объём фундамента в котловане, м3

- удельный вес глины с учётом взвешивающего действия воды.

.




Рис.1. Фундамент мелкого заложения
Определяем суммарную вертикальную нагрузку на основание фундамента:

;
Определяем горизонтальную нагрузку относительно подошвы фундамента:





Где - сумма горизонтальных нагрузок по осям x и y.
3.5. Проверка давления в основании под подошвой фундамента.
П
σmax

σmin

σср
роверка заключается в сравнении средних, максимальных и минимальных напряжений с расчётным сопротивлением грунта под подошвой фундамента.
Рис.2. Эпюра распределения напряжений в основании
Определяем напряжение под подошвой фундамента:

, где - коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным 1.4.

.

29,3 89.4
Краевые напряжения, возникающие в грунте по краям фундамента от нагрузок, не должны превышать несущей способности грунта:

, где

- коэффициент условий работы, принимается равным 1.2;

W – момент сопротивления подошвы фундамента, .





Вывод: условие прочности основания выполнено.

IV. Расчет осадки фундамента.
Осадка основания фундамента определяется методом послойного суммирования осадок элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи грунта (СНиП 2.02.01 – 83, приложение 2). Расчёт осадок мостовых опор производится по средним величинам давления на грунт от постоянных нормативных вертикальных нагрузок. Расчёт по деформации сводится к выполнению условия:

, где

β – безразмерный коэффициент, равный 0.8;

σ – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i – ом слое грунта;

ni и Ei – соответственно толщина и модуль деформации i – го слоя грунта;

n – число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща грунта.

Нормативная нагрузка


Порядок расчёта:

1. На геологический разрез строительной площадки наносятся контуры фундамента.
2. Определяется контактное давление:



3. Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:


4. Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:


5. Назначаем мощность элементарного слоя и разбиваем сжимаемую толщу грунта на слои:


8.6-5.4=3.2, толщина слоя не должна превышать 2,08, тогда принимаем 2 слоя по 1,6м
6. Определяем природное давление на уровне подошвы каждого слоя, строим эпюры Рпр:

7. Определяем дополнительное давление на уровне подошвы каждого элементарного слоя:
где

- коэффициент, определяемый по таблице 1 приложения 2, СниП 2.02.01 – 83 из соотношения



; ;

; ;
; ;
; ;
; ;
8. Находим границу сжимаемой толщи грунта (ГСТ).

Она находится на глубине,

где



9. Определение среднего дополнительного напряжения в каждом слое:




10. Рассчитываем осадку:


Принимаем b = 5.2 м; l = 12.2 м; d = 5,4 м.




Рис. 3

Проектирование свайного фундамента.

В данном курсовом проекте задан пойменный вариант фундамента.


  1. ^ Определение глубины заложения и предварительных размеров ростверка:


На суходоле и водотоке при глубине воды менее 3 м следует проектировать фундаменты с низким ростверком (рис.4). В русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5м.


  1. Определение размеров обреза:





b = bо + 2*С

ℓ = ℓо + 2*С bо = 2,6 м ; b = 2,6 + 0,3*2 = 3,2 м ℓо = 9,9 м ℓ= 9,9+0,3*2=10,5 м толщина ростверка – 2м


  1. Определение подошвы низкого ростверка:


В русле реки подошва ростверка располагается ниже линии местного размыва:
d = ГР+0,2=0,8+0,2=1,0м

Определение длины, несущей способности сваи и количества свай.



Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:

Fd = γC *CR*R*A + U*∑γcf * fi * hi), [тс]; где

Fd – несущая способность висячей сваи;

γC, γCR, γcf - коэффициенты работы сваи ( при забивке сваи молотом = 1); U*∑γcf * fi * hi – суммарное сопротивление сваи по боковой поверхности; R*А – сопротивление грунта под концом сваи;

А – площадь сваи;

U – периметр сваи;

hi – толщина слоя;

fi – сила трения по боковой поверхности, зависит от глубины слоя Zi .

Z1 = 1,2 м f1 = 3,5 тс/м2 h1 = 2,0 м R = 500 тс/м2

Z 2 = 3,15м f 2 = 4,8 тс/м2 h 2 = 1,9 м А = 0,09 м2

Z 3 = 5,05м f 3 = 5,6 тс/м2 h 3 = 1,9 м L = 10м

Z 4 = 6,9 м f 4 = 6,0 тс/м2 h 4 = 1,8 м U = 1.2м

Z 5 = 8,9 м f 5 = 6,3 тс/м2 h 5 = 1,4 м

Fd = 1 *[1*500*0,09 + 1,2*( 3.5*2.0+4.8*1.9+5.6*1.9+6.0*1.8+6.3*1.4)] = 100,7 тс/м2

Определяем необходимое количество свай.
nс = NI*1.2/ Fd , шт

NI = (Qоп + Qпр + Nвр + Qр)*1.1, где Qр = Vр*γБ

Qр = (3,2*10,5*2)*(2,5-1) = 98 т

NI = (490+129+600+98)*1.1 = 1448,7 т

nс = 1448,7*1,2/100,7 = 17,3 ≈ 18 свай
Размещение свай в ростверке.

Сваи в ростверке располагают рядами. Минимальное расстояние от края ростверка, до края сваи = 25 см. Для наиболее лучшей работы сваи необходимо расположить их в ростверке, соблюдая условие: минимальное расстояние меду осями свай должно составлять min = 3*d, а максимальное max = 6*d, где d= для круглых – диаметр, для квадратных – ширина стороны.

С учетом вышеизложенных требований и d = 0,3 м; получается, что по ширине в ростверке можно разложить не более 3- х свай, а по длине должно располагаться не менее 7 свай. Итого в ростверке данного размера при соблюдении всех условий должно располагаться не менее 21 сваи.

По расчету необходимо 18 свай, но мы принимаем минимально возможное число свай = 21 шт.
Расположение свай в ростверке.

М = 1 : 100




Определяем вес свай.
Qсв = Lсв*qсв; Lсв = 21*12 = 252 м; qсв = 0,22 т/м;

Qсв = 252*0,22 = 55,5 т




пределение давления в основании под подошвой плиты ростверка.

( I – ое предельное состояние)


^

Краевые напряжения, возникающие в основании

под подошвой ростверка от нагрузок не должны

превышать несущей способности сваи по грунту.



σmax ≤ Fd

σmax x,y = (N1/nc)+Mx,y/nci*(yi); где nc – количество свай; nci – количество свай, работающих на выдергивание; yi – плечо сваи;

NI = 1448,7+55,5=1504,2т


Приводим моменты к подошве ростверка:

Мхроств = ΣМхобр + ΣТ1*hр ; ΣТ1 = T + W1 + P2 = 60+16,6+14,7 = 93,1 т

Мхроств = 620,27 + 91,3*2 = 803 т*м

Муроств = ΣМуобр + ΣТ2*hр ; ΣТ2 = W2 + P1 + Nуд = 10,6+23,9+31 = 65,5 т

Муроств = 691,7 + 65,5*2 = 822,7 т*м
σmax x = 1504,2/21 + 803*1,2/(7*1,22 + 7*1,22) = 102,7 т

σmax у = 1504,2/21 + 822,7*4,86/(6*1,622 + 6*3,122 + 6*4,682 ) =87,1 т

σmax = 102,7 < Fd = 100,7 с учетом допуска 5%
Вывод: Усилия под подошвой ростверка не превышают несущей способности сваи по грунту. Принимаем длину сваи = 10 метров.
Расчет осадки фундамента. ( расчет по деформации)
Расчет осадки выполняется по методу послойного, элементарного суммирования, как для условно – массивного фундамента. В состав условного массива входят ростверк, сваи, грунт между сваями и плоскостью, проведенной под углом = φ/4



bc = 2.4 + 2*d

ac = 9.6 + 2*d

d/ℓ = tg φ/4


d = ℓ*tg φ/4
1) Рассчитываем средний угол трения: φср

φср = (φсуп*hсупп*hп + φглин*hглин)/( hп+hглин+hсуп);

φср = (14*4,9+36*3,7+14*1,4)/10= 22˚08'; φср/4 = 5˚31';

tg 5˚31' = 0,0929 ;

d = 10*0.0929 = 0.93 м,

bc= 2.4 + 2*0.93 = 4.26 м,

ас = 9,6 + 2*0,93 = 11,46 м
2) Определяем вес грунта:
Qгр = ас*bc*ℓ*γгр; γгр = γср=п*hп + γглин*hглин + γсуп*hсуп)/( hп+hглин+hсуп);

γср = (2,01*3,7 + 1,92*1,4 + 1,88*4,9)/10 = 1,93 т/м3

Qгр = 11,46*4,26*10*1,93 = 942,2 т

Сумма вертикальных нагрузок:

N = N1+(942.2)*1.1= 1448.7+1036.4=2485.1 тс.
3) Проверяем напряжения по подошве условно–массивного фундамента
R = 1.7*{R0*[1+k1*(bc-2)] + k2* γср*(d-3)}; где

R0 – условное сопротивление грунта под концом сваи; k1 = 0,02; k2 = 1,5

R = 1.7*{35*[1+0.02*(4.26-2)] + 1.5* 1.93*(10-3)}= 96.6 тс/м2
P = Nc/ac*bc ≤ R/γп

Р = 2485.1/11,46*4,26 = 50.9 ≤ 96.6/1,4 = 69


Вывод: условие проверки выполняется.
Дальнейший расчет осадки свайного фундамента аналогичен определению осадки фундамента мелкого заложения
Список использованной литературы:

1. Костерин Э.В. '' Основания и фундаменты'', М, Высшая школа. 1990г.
2. СНиП 2.02.01 – 83 '' Основания зданий и сооружений.''
3. СНиП 2.02.03 – 85 '' Свайные фундаменты. ''

4. СНиП 2.05.03 – 84 '' Мосты и трубы.''







Скачать файл (518 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru