Расчеты оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний

Общие положения

Расчёты по второй группе предельных состояний выполняем с целью проверить назначенные размеры фундамента по предельно допустимым деформациям, при которых мост может ещё нормально выполнять свои эксплуатационные функции. Эти расчеты проводим, используя нагрузки из 3-го сочетаний нагрузок, вычисленных с коэффициентом надежности = 1.

Определение осадки основания фундамента

Равномерную осадку основания фундамента определяем по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальной нагрузки (из 4-го сочетания). При этом рекомендуется пользоваться методом послойного суммирования, придерживаясь следующего порядка расчета:

1. Определяем среднее давление (кПа) на основание по подошве фундамента (для 4-го сочетания) по формуле (2.20):

p=F_v/A; (2.20).

где F_v — результирующая вертикальной нагрузки в уровне подошвы фундамента из четвертого сочетания нагрузок.

р=23 937,1/144,48=165,68 кПа.

2. Определяем природное напряжение в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта:

у_{zg, 0}=г_sbЧd_n; (2.21).

где г_sb — усреднённый по глубине удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды на грунт:

г_sb=(г_s-г_w)/(1+e)=(27,2−10)/(1+0,702)=10,1 кН/м³; = 5,8 м — глубина заложения фундамента от природной поверхности грунта (без учёта размыва).

у_{zg, 0}=10,1Ч5,8=58,58 кПа;

3. Определяем избыточное над природным среднее давление по подошве фундамента:

p₀=p — у_{zg, 0}; (2.22).

p₀=165,68 — 58,58=107,1 кПа.

• 4. Разбиваем грунтовую толщу ниже подошвы фундамента на отдельные слои толщиной 0.2b (b — меньший размер подошвы). Разбивку основания на слои производим с таким расчетом, чтобы их границы совпадали с границами геологических слоев.
• 5. Определяем напряжения от собственного веса, лежащего выше грунта на границах выделенных слоёв под центром тяжести подошвы фундамента:

у_zg=г'· d_n+Уг_i·h_i; (2.23).

где — удельный вес грунта i-го слоя (водопроницаемые грунты — с учётом гидростатического взвешивания), кН/м; - толщина i-го слоя грунта, м; n — число слоёв.

На границе водоупора и ниже к напряжениям добавляем давление воды, равное = 115 кПа, где = 11,5 м — высота столба воды над кровлей водоупора от заданного уровня поверхности воды.

По вычисленным значениям на рисунке 3 слева от вертикальной оси строим эпюру этих напряжений.

6. Определяем напряжения, дополнительные к природным, на тех же уровнях, по формуле:

у_zp=б· p_0; (2.24).

где — коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по приложению. Результаты расчётов представлены в таблице 2.2. На рисунке 3 справа от вертикальной оси по вычисленным значениям строим эпюру дополнительных напряжений до той глубины, где:

у_zp=0,2· у_zg; (2.25).

Границу, где выполняется это условие, принимаем за нижнюю границу расчётной зоны сжатия основания.

Таблица 2.2 Результаты вычисления дополнительных напряжений

Рисунок 3 Схема к расчету осадки фундамента

Границу, где выполняется условие, принимают за нижнюю границу расчетной зоны сжатия основания. Определим глубину их пересечения от подошвы фундамента:

Hа= 5,49 м.

7. Определяем среднее в каждом i-м слое дополнительное напряжение по формуле:

у_{zp, i}=0,5· (у'_{zp, i}+у''_{zp, i}); (2.26).

где и — дополнительные напряжения по верхней и нижней границам i-го слоя.

8. Определяем осадки в (м) каждого выделенного слоя от давления по формуле:

S_i=0,8· (у_{zp, i}·h_i/E_i); (2.27).

где 0,8 — безразмерный коэффициент, — модуль деформации грунта в i-м слое, кПа. Результаты вычислений сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 Порядок вычисления осадок выделенных слоёв

9. После того, как вычислили осадку каждого выделенного слоя, определим полную осадку основания по формуле:

(2.28).

где n — число слоёв в пределах сжимаемой толщи основания. Полная осадка равна:

S=(0,006+0,005+0,004+)=0,015 м.

10. Расчётная осадка не должна превосходить предельно допустимую для данного сооружения осадку, которую для опор балочных разрезных мостов рекомендуется принимать равной:

(2.29).

где — длина меньшего пролёта, примыкающего к опоре, по заданию равна 110 м.

S_u=0,001?110=0,11.

0,015? 0,11следовательно проверка выполняется.

Вычисление осадки основания фундамента сводим в таблицу 2.4.