Расчёт опоры путепровода устойчивости подпорной стенки

 

Механические характеристики грунта.                 Таблица 4.

№	Глубина отбора, м	Наименование грунта по СниП 2.02.01-83	Модуль деформации, Е, кПа	Удельное сцепление		Угол внутреннего трения		Условное расчетное сопротивление грунта R0, кПа
				СI, кПа	CII,кПа	jI, град	jII, град
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	2,5	Суглинок тугопластичный	16000	16,6	25	19,1	22	220
2	5,0	Глина полутвердая	17000	28	42	14,8	17	263
3	7,0	Супесь пластичная	28000	11,3	17	23,5	27	300
4	11,0	Песок мелкий, средней плотности	33000	2	3	30,9	34	300
5	14,5	Глина полутвердая	21000	36	54	16,5	19	377

 

 

2.2 Расчет фундамента  опоры путепровода по деформациям  основания.

 

В исходных данных на курсовую работу заданы: нагрузка, передаваемая на фундамент от опоры путепровода N0; глубина заложения фундамента d1; соотношение сторон прямоугольной подошвы фундамента h=l/b. Необходимо определить размеры подошвы фундамента l,b, расчетное сопротивление грунта R, среднее давление под подошвой фундамента Р и осадку основания S.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.1. Определение размеров  подошвы фундамента.

 

Расчет ширины подошвы фундамента можно выполнить методом последовательных приближений: первоначально назначается ширина фундамента b=0 и определяется расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента R по формуле:

R=gc1gc2/K[MgbgII+Mgd1gII’+McCII] 
 
где Mg,Mg,Mc – коэффициенты, принимаемые из таблицы;

gc1gc2/К – произведение коэффициентов условий работы, в курсовой работе можно принять равным 1,0.

b – ширина подошвы фундамента;

d1 – глубина заложения фундамента;

CII – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента;

gII’ – то же, залегающего выше подошвы фундамента.

Ширина подошвы фундамента определяется по формуле:

bc=

N0/(R-gсрd1)h

 

где gср – осредненный удельный вес бетона и грунта на уступах фундамента. Можно принять равным 21 кН/м3.

Расчет повторяется до тех пор, пока bc последних приближений будет отличаться не более чем на 1 см.

А так же можно воспользоваться формулой:

P=N0+b2d1gср/b2

 

Данные для расчета: gср = 22    кН/м3

N0  = 3000  кН

gII’= 18,8  кН/м3

gII = 20,38 кН/м3

CII = 17    кПа

Mg = 0,93

Mg = 4,5

Mc = 7,15

 

После многократных подстановок получаем   b = 3,1 м

P = 350 кПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.2. Расчет осадки  фундамента опоры путепровода.

 

Перед расчетом осадки основания необходимо показать геологические условия строительной площадки с учетом положения поверхности грунта и с расположением фундамента опоры путепровода. Природное давление грунта определяется по формуле:

szg=Sgihi

 

Для условий строительной площадки строится эпюра природных давлений. Дополнительное давление на грунт в уровне подошвы фундамента определяется по формуле:

P0=P-szg0

 

P=(N0+Gгр+Gф)/b2  P = 350 кПа

Gф=Vфgбет   

Где Vф=b2h1+1,22(d1-h1)

Gгр=Vгрgгр   

Где Vгр=b2d1-Vф

 

После вычислений Р0 = 233,64 кПа

Значение природного давления в уровне подошвы фундамента szg0 можно определить графически по эпюре природных давлений на глубине z=H+d1.

Толща грунта под подошвой фундамента делится на слои hi=0,4b и на нижних границах этих слоев определяются напряжения szp по формуле:

szp=aP0

где a - коэффициент, принимаемый по таблице.

 

В данном случае hi=0,4*3,1=1,24 м

При расчете осадки основания промежуточные вычисления удобно записывать в таблицу расчета осадки основания. По данным столбцов 2 и 5 таблицы строится эпюра дополнительных давлений szp=f(z). Расчет следует вести до нижней границы сжимаемой толщи (B1C1), которая определяется путем сравнения значений szp и szg на однойи той же глубине. На нижней границе сжимаемой толщи szp=0,2szg. В графу 6 заносятся средние напряжения в пределах каждого слоя:

szpi=(sz1p+sz2p)/2

 

В графу 7 таблицы заносят модули деформации грунта Еi, залегающего в пределах слоев. В графу 8 таблицы заносятся результаты расчета осадок отдельных слоев грунта:

Si=0,8*szpi*hi /Ei

 

Осадка фундамента определяется как сумма осадок отдельных слоев грунта:         S=SSi

 

 

Расчет осадки основания.                            Таблица 5.

hi	zi	Zi/0,5b	a	szp=aP0	szpi, кПа	Еi, кПа	Si
1	2	3	4	5	6	7	8
1,24	0       0        1     223,64     1,24    0,8      0,8    178,91     2,48    1,6     0,449   100,4      -       -        -       -     3,72    2,4     0,257   57,47     4,96    3,2     0,16    35,78     6,2      4      0,108   24,15				201,27	28000	0,0071
1,24					139,65		0,0049
0,82					78,93		0,0018
0,42						33000
1,24					46,62		0,0014
1,24					29,96		0,0009

S=SSi

S=0,016 м

Вывод: szp=0,2szg осадка фундамента после линии B1C1 незначительна, расчет ведем до этой линии. Фундамент устойчив, использование не затруднено.

 

 

Учёт влияния соседних фундаментов на осадки основания.

 

Опора путепровода состоит из нескольких колонн, каждая из которых опирается на отдельный фундамент. Рядом расположенные фундаменты оказывают влияние на осадки рассматриваемого фундамента. Учет влияния соседних фундаментов на осадку рассматриваемого фундамента можно производить методом эквивалентного модуля.

Дополнительная осадка рассматриваемого фундамента от влияния соседнего фундамента определяется по формуле:

DS=w0P0c(1-n2)/Eэкв

 

где w0 – коэффициент, определяемый с учетом расстояния от центра нагруженной квадратной площадки со стороной “с” до центра фундамента, на которой эта площадка влияет. Если соседний фундамент имеет форму квадрата, равновеликому этому треугольнику по формуле:

с=

lb

где l и b – стороны подошвы прямоугольного фундамента. В таблице коэффициентов w0 выбирается значение коэффициента w0 в зависимости от отношения x/c.

 

 

Эпюры природных и дополнительных давлений, масштаб 1:100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р0 - дополнительное давление под подошвой соседнего фундамента;

n - коэффициент Пуассона, в расчетах можно принять n=0,3;

Еэкв – эквивалентный модуль деформации грунта, при определении которого необходимо учитывать, что линия влияния сжимаемости грунтов имеет max не у подошвы рассматриваемого фундамента, а заглубляется от подошвы тем больше, чем дальше расположен влияющий фундамент.

В результате расчетов делается сопоставление осадки фундамента и предельной деформации основания. Производится проверка соблюдения условия:

S+SDSi

Sus

Где Sus=1,5 L

Где L – длина меньшего из двух примыкающих к промежуточной опоре путепровода пролетных строений в метрах.

 

 

2.3. Расчет подпорной  стенки, ограждающей выемку в  грунте.

Исходные данные для расчета заданы в задании на проектирование.

За подпорной стенкой залегают грунты ненарушенной структуры. На поверхности грунта имеется пригрузка интенсивностью g. Перед расчетом необходимо уточнить расположение слоев грунта на участке действия активного давления от поверхности грунта до глубины H и на участке действия пассивного давления – от дна выемки до глубины h0.

В расчете подпорной стенки учитываются расчетные характеристики грунта jI, СI.

Если в пределах подпорной стенки до глубины H залегают несколько слоев глинистых грунтов или несколько слоев песчаных грунтов, то их осредненные прочностные характеристики следует определить по формулам:

jI=(jI1h1+jI2+…)/H

CI=(CI1+h1+CI2h2+…)/H

 

Так же осредняются и удельные веса слоев грунта, залегающих за подпорной стенкой. Если же за подпорной стенкой от поверхности грунта до глубины Н1 залегает глинистый грунт, а ниже на участке Н2=Н-Н1 песчаный грунт, или наоборот, вначале песчаный, а затем глинистый грунт, то осреднение прочностных характеристик следует вести раздельно для слоя Н1 и для слоя Н2. Таким же образом при необходимости можно осреднить характеристики прочности в пределах слоя h0 для расчета пассивного давления.

По расчетам за подпорной стенкой от поверхности грунта до глубины:

H = 5,8 м    j = 15,46 0

g = 18,9 кН/м    CI = 18,13 кПа

 

2.3.1. Воздействие активного  давления грунта на подпорную  стенку.

 

Интенсивность распределения активного давления за подпорной стенкой с учетом пригрузки за подпорной стенкой определяется по формуле:

 Paz=gIz*tg2(450-jI/2)+g*tg2(450-jI/2)-2CI*tg2(450-jI/2)

 

Для построения эпюры активного давления на подпорную стенку достаточно определить величину интенсивности активного давления у подошвы подпорной стенки или на нижней границе рассматриваемого слоя Н1. Таким образом, при z=H или при z=H1:

Paz=Pah+Pag-Pac

 

Где        Pah=gIHtg2(450-jI/2)

    Pag=g tg2(450-jI/2)

    Pac=2CItg(450-jI/2)

 

При Рag-Pac>0 эпюра активного давления имеет вид трапеции. При Рag-Pac=0 – вид треугольника. При Рag-Pac<0 – вид двух треугольников с разными знаками.

 

Если в пределах подпорной стенки чередуются песчаные и глинистые грунты, то расчет интенсивности активного давления следует производить раздельно: в начале для верхнего слоя Н1, а затем для нижнего слоя Н2. При этом следует учитывать, что нагрузка g1=g+gIHI.

В связанных грунтах в непосредственной близости от поверхности грунта расчетная интенсивность активного давления до глубины hc может выражаться отрицательным числом Paz<0, что говорит об отсутствии на этом участке давления грунта. Глубину – hc можно рассчитать по формуле:

2CI-gtg(450-jI/2)

gItg(450-jI/2)

 

Равнодействующую активного давления Еа можно определить как площадь эпюры интенсивности активного давления. Направление равнодействующей активного давления, действующего на вертикальную грань подпорной стенки, горизонтальное, а точка ее приложения находится в центре тяжести эпюры.

В результате расчета определяется опрокидывающий момент относительно точки О, расположенной на передней грани подпорной стенки.

При z=5,8 м; Paz= 41,99 кПа;

Равнодействующая Еа1=121,77 кН.

Определяем опрокидывающий момент Моа= 235,42 кНм.

 

 

 

2.3.2. Воздействие пассивного  давления грунта на подпорную стенку.

 

Подпорная стенка заглублена в грунт ниже дна котлована на h0. Известны расчетные значения характеристик грунта, залегающего в пределах глубины h0. Необходимо оценить характер распределения пассивного давления грунта на подпорную стенку, определить равнодействующую пассивного давления грунта на подпорную стенку Еn, определить момент, удерживающий за счет пассивного давления подпорную стенку от опрокидывания Mon.

Для оценки характера распределения пассивного давления грунта в зависимости от заглубления стенки от дна котлована строится эпюра пассивного давления. Для построения эпюры пассивного давления используется известная зависимость: