Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2014 в 17:58, курсовая работа
Водопропускные трубы являются наиболее распространенным видом искусственных сооружений на дорогах. В среднем на каждые 1,35 км дороги приходится водопропускная труба.
Целью курсовой работы является приобретение студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты» на примере проектирования основания и фундамента круглой сборной железобетонной водопропускной трубы под насыпью автомобильной дороги в районах сезонного промерзания грунтов.
Грунты, у которых R0 не нормируется, относятся к слабым. Они, как правило, не могут служить естественными основаниями фундаментов. В этом случае необходимо для улучшения основания проводить такие мероприятия, как замена грунта, улучшение его физико-механических свойств, применение свайных фундаментов. В курсовой работе рассматривается замена грунта.
d1=3.3 м; R01 =147 кПа; k11= 0,02 м-1; k21= 1,5 м-1;
d2=4.5 м; R02 =196 кПа; k12= 0,04 м-1; k22= 2,0 м-1;
d3=8.5 м; R03 =245 кПа; k13= 0,04 м-1; k23= 2,0 м-1;
Таким образом:
R1 = 269,41 кПа; R2 = 391,39 кПа; R3 = 631,48 кПа;
Вывод: самый слабый слой грунта – 1 слой.
2.4. Определение нагрузок, действующих на основание
фундамента трубы
Cогласно СНиП 2.05.03 [4], параметры фундамента мелкого заложения устанавливаются расчетами по первой группе предельных состояний на основе сочетания расчетных (постоянных и временных) нагрузок.
К постоянным нагрузкам относятся: давление от веса насыпи, собственный вес конструкции трубы и гидростатическое давление.
К временной нагрузке – давление от подвижной нагрузки.
2.4.1. Определение расчетного вертикального давления на звенья
трубы от постоянных нагрузок веса насыпи [4]
Рис.3. Схема к определению расчетного
вертикального давления на
1. Расчетное вертикальное
где gf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке; pn – нормативное вертикальное давление, кПа.
где hн – высота засыпки от верха дорожного покрытия до верха звена, м; gн – удельный вес грунта насыпи, кН/м3, принимаемый 17,7кН/м3;
pv=17,7*1,69*1,14=34,06 кПа
сv – коэффициент вертикального давления грунта, определяемый для железобетонных звеньев трубы по формуле
Здесь:
Если Во >hн /d , то следует принимать Во=hн /d; jn– нормативный угол внутреннего трения грунта засыпки трубы, равный 30 град; d – внешний диаметр звена водопропускной трубы, м; а – расстояние от основания насыпи до верха звена трубы, м; S – коэффициент, принимаемый равным 1,0; tп– коэффициент нормативного бокового давления грунта для звеньев трубы, определяемый по формуле
где Vзв – объём 1п.м звена, м3 (см. табл.4); gb – удельный вес железобетона (24 кН/м3); gf – коэффициент надежности по нагрузке (gf =1).
4. Погонная нагрузка от гидростатического давления, кН (см. рис. 3),
где dо – внутренний диаметр трубы, м; gw – удельный вес воды (9,81 кН/м3).
2.4.2. Определение вертикального давления на звенья трубы от
подвижной нагрузки
Расчетное вертикальное
где gf =1,0 – коэффициент надежности по нагрузке [4];
(1+m) – динамический коэффициент, который при нагрузке НК-80 определяется по формуле [4]
(1+m)=1,35-0,05*2 ,32= 1,23
Нормативное вертикальное давление, кПа, на звенья трубы от подвижной нагрузки вычисляют по формуле
где y – линейная нагрузка, определенная по СНиП 2.05.03 [4], для нагруз-
ки НК-80 при высоте засыпки 1м и более равна 186 кН/м; а0 – длина участка распределения, определенная по СНиП 2.05.03 для нагрузки НК-80, при высоте засыпки 1м и более равна 3 м; hн – расстояние от верха дорожного покрытия до верха звена, hн = 2,0 м.
2.5. Проверка ширины подошвы фундамента по прочности основания.
Достаточность ширины подошвы фундамента bлб определяют, исходя из обеспечения условия:
где р – давление под подошвой фундамента, кПа; R – расчетное сопротивление грунта основания сжатию под подошвой фундамента, определенное по формуле (11); gn – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый для фундаментов труб равным 1,4.
Выполнение условия (23) достигается
заменой слабой толщи грунта
на грунтовую подушку, расчет
параметров которой рассматрива
Расчетная вертикальная нагрузка P, действующая на уровне обреза фундамента, кН, составляет
где – нагрузка от веса 1 п.м звена трубы, определяется по формуле (17) ; – нагрузка от веса 1 п.м лекального блока фундамента определяется по формуле (18); – погонная нагрузка от гидростатического давления определяется по формуле (19); – определяется по формуле (12); – определяется по формуле (20); d= do+ 2d – внешний диаметр трубы, равный 2,32 м;
Проверку несущей способности подстилающего слоя грунта следует производить исходя из условия, регламентируемого СНиП 2.05.03[4] (рис.5):
где p –давление на грунт, действующее под подошвой фундамента, кПа, см. формулу (23); g – среднее (по слоям) значение расчетного удельного веса грунта, расположенного над кровлей проверяемого подстилающего слоя грунта (допускается принимать g=19,62 кН/м3); h – заглубление подошвы фундамента от дневной поверхности грунта, равная 0,47 м; zi– расстояние от подошвы фундамента до поверхности проверяемого подстилающего слоя грунта, равное 1,53 м; a – коэффициент затухания напряжений, принимаемый по прил.7, равный 0,699; R – расчетное сопротивление подстилающего грунта, кПа, определенное на глубине расположения кровли проверяемого слоя грунта по формуле (11); gn – коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,4.
Рис.4.Схема к проверке несущей способности подстилающего
слоя:
HH – высота насыпи, равная 4,1м;
h – глубина заложения фундамента, равная 0,47м;
szc– интенсивность давления от сооружения на уровне кровли
подстилающего слоя; sпс– природное давление на уровне кров-
ли подстилающего слоя; 1-эпюра дополнительного давления от
сооружения szc; 2 - эпюра природного давления грунта sпc; 3 –
кровля слабого слоя грунта; 4 - подошва слоя грунта
При проверке несущей способности подстилающего слоя грунта от давления фундамента водопропускной трубы формула (25) имеет вид:
где пс – природное давление грунта (см. рис.5), определяемое по формуле:
где: g1 – удельный вес грунта первого слоя, равный 19,33 кН/м3;
zc – давление от сооружения, рассчитываемое по формуле:
где: Р определено по формуле (24).
Грунтовая подушка воспринимает давление от фундамента, передает его нижележащему грунту, распределяя на большую площадь.
При устройстве грунтовых подушек используют крупнозернистые и среднезернистые пески, щебень, гравий, техногенные грунты.
В курсовой работе рассматривается грунтовая подушка из песка, для которого модуль деформации Е составляет: крупнозернистый песок – Е = 30 МПа; среднезернистый – Е = 20 МПа.
Коэффициент уплотнения грунтовой подушки должен составлять не менее 0,95, а плотность – rП =2,0 т/м3.
При заложении оголовков труб на дренирующую грунтовую подушку необходимо предусматривать противофильтрационный экран. В курсовой работе экран из рассмотрения исключен.
При расчете грунтовой подушки определяют ее высоту hn и ширину в плане. Высоту подушки находят из условия обеспечения её прочности (рис. 6):
где – удельный вес грунта слабого слоя, равный 19,33 кН/м3; a – коэффициент, принимаемый по прил.7, равный 0,699; gгп – удельный вес грунта подушки, равный 19,62 кН/м3; h – заглубление подошвы фундамента, равная 0,47 м; R – несущая способность грунта, расположенного ниже подушки, определенная по формуле (11).
hп принимаем равной 1,0 м.
Тогда, подставляя все найденные значения в формулу (29), условие обеспечения будет иметь вид:
Ширину песчаной подушки bп, для удовлетворения приведенных выше требований определяют по формуле:
где угол b (рис.5) для среднезернистого песка равен 300, крупнозернистого песка – 450.
Длину песчаной подушки определяют по формуле:
Крутизна откоса котлована под подушку m зависит от вида грунта и глубины котлована (табл.5).
Наибольшая крутизна откоса котлована
(извлечение из СНиП 3.02.01-87 [7]) (1:m)
|
Вид грунта |
Глубина котлована, м | ||
до 1,5 |
1,5…3 |
3…5 | |
Песок Супесь Суглинок Глина |
1:0,50 1:0,25 1:0 1:0 |
1:1 1:0,67 1:0,50 1:0,25 |
1:0,25 1:0,85 1:0,75 1:0,50 |
Принимаем m = 0,50, т.к. глубина котлована равна 2.0 м, вид грунта-суглинок
НАЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ