МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РСФСР
Государственный дорожный проектно-изыскательский и
научно-исследовательский институт
ГИПРОДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ
ОБСЫПНЫХ ОДНОРЯДНЫХ СВАЙНЫХ И
СТОЕЧНЫХ УСТОЕВ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ КАК
УПРУГИХ ОПОР В ЛИНЕЙНО-ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЕ
Вводятся впервые
УТВЕРЖДЕНЫ
Минавтодором РСФСР
Протокол № 36
от 11.10.1977 года
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА РАСЧЕТА ОБСЫПНЫХ УСТОЕВ 2. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ОБСЫПНЫХ УСТОЕВ
|
"Методические рекомендации по расчету обсыпных однорядных свайных и стоечных устоев как упругих опор в линейно-деформируемой среде" разработаны на основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в 1969-1976 гг. в Воронежском инженерно-строительном институте и Воронежском филиале Гипродорнии. Рекомендации предназначены для опытного проектирования. Предлагаемый метод расчета позволяет в соответствующих условиях снять излишние запасы прочности конструкции и достичь экономии объемов работ и стоимости строительства.
"Методические рекомендации" разработаны канд. техн. наук Д.М. Шапиро. Научное редактирование выполнено канд. техн. наук Н.Д. Поспеловым.
Замечания и предложения просим направлять по адресу: 394000, г. Воронеж, ул. 25-го Октября, 45. Воронежский филиал Гипродорнии.
1.1. Метод расчета обсыпных устоев как упругих опор в линейно-деформируемой среде может быть применен при благоприятных инженерно-геологических условиях места строительства, когда основание устоя и конуса моста сложено скальными, полускальными, крупнообломочными грунтами, глинистыми незаторфованными грунтами с коэффициентом консистенции не более 0,35, а также песчаными непылеватыми грунтами.
В сложных случаях слои основания могут быть проверены по условию:
где γ - объемный вес насыпи, принимаемый равным 1,9 т/м3;
r - глубина залегания рассматриваемого слоя, отсчитываемая от его подошвы до уровня верха насыпи (рис. 1);
R1, R2 - коэффициенты (см. табл. 1), зависящие от заложения откоса ;
φ, с - расчетные характеристики сопротивления сдвигу грунта рассматриваемого слоя: угол внутреннего трения и удельное оцепление.
Таблица 1
|
1,25 |
1,5 |
1,75 |
R1 |
0,484 |
0,574 |
0,633 |
R2 |
0,108 |
0,194 |
0,262 |
Примечание. При возможности подтопления откоса заложение т следует условно уменьшить на 0,5.
Применение настоящего метода расчета устоев ограничивается в условиях, когда дневная поверхность грунта или поверхность контакта верхних слоев основания имеет наклон более 1:10 в сторону пролета моста.
1.2. Должны быть выполнены установленные нормативные требования к заложению и укреплению откосов, качеству насыпного грунта, а также правила возведения конуса и засыпки за устоем (укладка горизонтальными слоями, коэффициент уплотнения Купл. ≥ 0,98).
Высота насыпи, как правило, не должна превышать 6 м для подтопляемых откосов и 8 м - для неподтопляемых.
Примечания;
1. Строительство устоев, рассчитанных по предлагаемому методу, рекомендуется осуществлять при авторском надзоре проектной организации.
2. Сопряжение моста с насыпью должно осуществляться с применением переходных плит в соответствии с "Методическими рекомендациями по проектированию и строительству сопряжений автодорожных мостов и путепроводов с насыпью" (Союздорнии. М., 1975) по действующим типовым проектам.
1.3. Настоящие "Рекомендации" содержат методику расчета обсыпных устоев на эксплуатационные нагрузки, позволяющую определить перемещения, внутренние усилия в поперечных сечениях стоек и свай и давления в основании. Определяется несущая способность основания стоечного устоя с фундаментом мелкого заложения.
Вопросы проверки прочности по материалу и трещиностойкости элементов устоев и определения несущей способности (по грунту) свай на продольную нагрузку не рассматриваются в данных "Рекомендациях" и должны решаться в соответствии с действующими нормативными документами х).
_____________________
х) Соответствующие главы СНиП; Указания по проектированию железобетонных и бетонных конструкций железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб. СН 365-67; Руководство по проектированию свайных фундаментов. НИИоснований, М., 1971.
1.4. Расчет однорядного свайного и стоечного устоя производится на нагрузки, приложенные к головам сваи (стоек). Кроме того, расчет стоечного устоя должен учитывать влияние крена фундамента при неравномерной осадке основания.
1.5. Равнодействующая нагрузок, приложенных к головам свай (стоек) устоя (N, Н, М - вертикальная, горизонтальная составляющие и момент), определяется в зависимости от типа опорных частей (РОЧ, металлических и т.д.) с учетом совместного восприятия горизонтальных сил всеми опорами моста или как отдельно стоящей опоры.
В расчете учитываются следующие нагрузки (рис. 2): P1 и Р2 - опорное давление пролетного строения и переходной плиты; Р3 - вес оголовка.
боковое давление засыпки на шкафную стенку, где hш и bш высота оголовка;
Р5 и P6 - временная вертикальная нагрузка;
Н7 - тормозная сила;
H8 - воздействие температурной деформации. Определение величин нормативных и расчетных нагрузок производится в соответствии с действующими нормативными документами х)
_________________
х) Технические условия проектирования железнодорожных автодорожных и городских мостов и труб. СН 200-62.
1.6. При расчете обсыпных устоев грунт насыпи и основания вокруг свай (стоек) и у вертикальных граней фундаментов мелкого заложения рассматривается как линейно-деформируемая среда, характеризуемая коэффициентом жесткости
где m = 200 т/м4 - коэффициент пропорциональности;
z - вертикальная координата, отсчитываемая от уровня заделки свай (стоек) в оголовок.
1.7. Горизонтальное смещение yz, поворот φz, изгибающий момент Mz, поперечная сила Qz в поперечном сечении свай (стоек) однорядных обсыпных устоев на глубине z определяются по формулам:
где - коэффициент деформации свай (стоек) в грунте;
ЕJ - жесткость сваи (стойки);
- изгибающий момент и поперечная сила в сечении сваи (стойки) при z = 0;
Y0 и φ0 - горизонтальное смещение и поворот сечения сваи (стойки) при z = 0, определяемые в зависимости от условий ее заделки;
A1, B1,... C4, Д4 - функции влияния, найденные по табличным данным прилож. 1 х) в зависимости от приведенной длины αz;
____________________
х) См. также: «Рекомендации по расчету фундаментов глубокого заложения опор мостов», ЦНИИС. М., 1970; Руководство по проектированию свайных фундаментов. НИИоснований. М. ,1971; К.С. Завриев, Г.С. Шпиро. Расчеты фундаментов мостовых опор глубокого заложения. М., "Транспорт", 1970 .
bр - расчетная ширина свай (стоек) определяется в зависимости от их диаметра d по формуле:
Положительные направления Yz, Мz, Qz и отрицательное φz показаны на рис. 3.
1.8. Расчет обсыпных устоев производится по трем предельным состояниям:
а) по первому предельному состояние - выполняется расчеты прочности конструкции свай (стоек), фундаментов, несущей способности свай, основания стоечного устоя при действии расчетных нагрузок;
б) в расчетах по второму предельному состоянию учитываются нормативные нагрузки и проверяется горизонтальное перемещение свай (стоек) при z = 0, которое должно быть в пределах Y0 ≤ 1 см, а также и осадка основания от постоянных нагрузок устоя, нормируемая в соответствии с п. 55 СН 200-62;
в) в расчетах по третьему предельному состоянию проверяется трещиностойкость железобетонных конструкций устоя.
Последовательность расчета обсыпных устоев по настоящим "Рекомендациям" определяется в соответствии с прилож. 1.
2.1. Несущая способность свай однорядных свайных устоев должна обеспечивать восприятие вертикальной составляющей нагрузки с учетом эксцентриситета в направлении поперек моста.
2.2. Расчетное давление под подошвой фундамента мелкого заложения (рис. 4) стоечного устоя выражается формулой:
где γ΄hn - природное давление;
σh = αzpo - вертикальное давление на уровне подошвы фундамента, вызванное условной нагрузкой Po = γ Нн, которая по своему воздействию на основание принимается эквивалентной весу конуса и насыпи;
Нн - высота насыпи;
αz - коэффициент, определяемый по табл. 2 в зависимости от относительных координат рассматриваемой точки Ỹ/В и ž/В в условной системе, строящейся в соответствии с рис. 5 а, б;
- ширина полосы нагрузки Pо;
b - ширина земляного полотна на подходах к мосту;
- заложение откосов конусов и насыпи (средняя величина);
P1 - дополнительное давление фундамента устоя. Выражается оно формулой:
где ΣN - разность между весом конструкций устоя (стоек, подколонников, фундамента), находящихся в грунте, и весом равновеликого объема грунта;
V - координата рассматриваемой точки относительно оси фундамента;
Fф Jф - площадь и момент инерции подошвы фундамента;
Мосн - момент, передаваемый фундаментом на основание (п. 2.8).
2.3. Расчетное сопротивление основания стоечного устоя определяется по формуле (7):
где R'; K1 и K2 - условное сопротивление и коэффициенты, принимаемые в соответствии с п. 682 СН 200-62;
σh - давление от нагрузки Рo (п. 2.2) под передней гранью фундамента; a - ширина фундамента.
z |
|
|
|
|
Ỹ/В |
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
0 |
0,05 |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
0,50 |
0,75 |
1,00 |
0,15 |
0,495 |
0,692 |
0,828 |
0,902 |
0,941 |
0,961 |
0,972 |
0,978 |
0,982 |
0,984 |
0,986 |
0,989 |
0,989 |
0,20 |
0,489 |
0,640 |
0,761 |
0,843 |
0,893 |
0,924 |
0,942 |
0,954 |
0,961 |
0,966 |
0,969 |
0,975 |
0,976 |
0,25 |
0,480 |
0,602 |
0,707 |
0,786 |
0,842 |
0,880 |
0,904 |
0,920 |
0,932 |
0,939 |
0,945 |
0,955 |
0,958 |
0,30 |
0,468 |
0,569 |
0,660 |
0,734 |
0,791 |
0,832 |
0,861 |
0,882 |
0,897 |
0,907 |
0,914 |
0,930 |
0,934 |
0,35 |
0,455 |
0,541 |
0,620 |
0,687 |
0,742 |
0,784 |
0,816 |
0,839 |
0,857 |
0,869 |
0,879 |
0,900 |
0,907 |
0,40 |
0,441 |
0,514 |
0,583 |
0,644 |
0,695 |
0,737 |
0,770 |
0,795 |
0,814 |
0,829 |
0,840 |
0,868 |
0,876 |
0,50 |
0,409 |
0,465 |
0,519 |
0,568 |
0,612 |
0,650 |
0,681 |
0,707 |
0,729 |
0,746 |
0,760 |
0,796 |
0,809 |
0,60 |
0,378 |
0,421 |
0,464 |
0,504 |
0,541 |
0,573 |
0,602 |
0,627 |
0,648 |
0,666 |
0,681 |
0,724 |
0,741 |
0,80 |
0,321 |
0,449 |
0,378 |
0,405 |
0,430 |
0,454 |
0,477 |
0,497 |
0,515 |
0,531 |
0,545 |
0,593 |
0,617 |
1,00 |
0,275 |
0,295 |
0,314 |
0,334 |
0,352 |
0,370 |
0,387 |
0,402 |
0,417 |
0,431 |
0,443 |
0,490 |
0,515 |
1,50 |
0,198 |
0,208 |
0,217 |
0,227 |
0,236 |
0,245 |
0,254 |
0,263 |
0,272 |
0,280 |
0,28? |
0,320 |
0,344 |
2,00 |
0,153 |
0,159 |
0,164 |
0,170 |
0,175 |
0,181 |
0,186 |
0Д92 |
0,197 |
0,202 |
0,207 |
0,229 |
0,248 |
2.4. Проверка давления по слабому подстилающему слою производится по формуле:
где γ΄z1 - природное давление; αz Po - вертикальное давление нагрузки Рo под центром фундамента на поверхности рассматриваемого слоя; βz - коэффициент, принимаемый по таблице прилож. 23 СН 200-62 или табл. 1 прилож. 3 СНиП II-15-74 х); R - расчетное сопротивление рассматриваемого слоя, определяемое по формуле (7).
__________________
х) В нормативных источниках данный коэффициент обозначен через α
2.5. Осадка основания под острием сваи свайного устоя, центром фундамента мелкого заложения стоечного устоя So, находится по формуле:
где αzрo и βzр1cp - средние величины давлений (п. 2.4);
hi и Ei - толщина и модуль деформации грунта в слое i.
Каждый слой грунта i должен быть однородным по сжимаемости.
Глубина сжимаемой толщи грунтов x) принимается до уровня, где дополнительное давление αzрo + βzр1cp становится равным 0,2 γ΄z1
______________________________
х) При инженерно-геологических изысканиях под устоем должна быть разведана толщина грунтов на глубину не менее 2,5 Нн.
2.6. Крен (поворот) фундамента мелкого заложения от вертикальных сил ω определяется как сумма углов поворота от неравномерной нагрузки основания весом конуса и насыпи (ω1) и эксцентриситета относительно оси фундамента вертикальной составляющей нагрузки N и ΣN (ω2) (рис. 6).
Угол ω1 определяется как отношение разности осадок S1, и S2 граней фундамента при действии эквивалентной нагрузки Ро к его ширине а:
Осадки S1 и S2 граней фундамента определяются в соответствии с указаниями п. 2.5. по формуле:
Угол ω2 находится по формуле:
где
μcp и Еcp - коэффициент Пуассона и модуль деформации грунта, принимаемые средними в пределах верхней части (на глубину 1,5 а) сжимаемой толщи; l и l1 - эксцентриситеты соответствующих сил относительно оси фундамента; Kв - коэффициент, определяемый в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента (см. табл. 4 прилож. 3, СНиП II-15-74).
2.7. Угол поворота фундамента мелкого заложения стоечного устоя φ״h с учетом горизонтального давления грунта на контакте с вертикальными гранями стоек и плиты находится по формуле:
где t и bф - размеры плиты фундамента: высота и длина; n - число стоек; и - расчетные параметры, выражающие момент и поперечную силу в заделке стойки в фундамент (при z = h), вызванные отпором грунта при перемещениях ее нижнего конца φ״h = 1 и Y״h = -1t
2.8. Момент Мосн в основании фундамента мелкого заложения стоечного устоя выражается формулой:
где Мh, и Qh - момент и поперечная сила в заделке стойки фундамента, определяемые в соответствии с указаниями раздела 3.*)
____________________
*) Расчетная величина угла φ״h определяется путем умножения нормативного значения этого угла на коэффициент 1,5 (табл. 8 СН 200-62).
3.1. Расчет свай и стоек обсыпных устоев производится по формулам (3) в зависимости от начальных параметров Yо, φо,
3.2. Перемещения верхнего конца свай однорядных свайных устоев определяются по формулам:
где А3, А4 ... Д3, Д4 - функции влияния (п. 1.7.), соответствующие координате нижнего конца сваи (z = h) x).
___________________
х) Если приведенная длина свай = αh > 4, то функции влияния для формул (19) принимаются по = 4.
3.3. Расчет стоек однорядных устоев целесообразно вести раздельно на воздействие нагрузки, приложенной к верхним концам стоек, и влияние крена (поворота) фундамента с последующим суммированием результатов:
где Yz', φz', Мz', Qz' - перемещения и изгибающие усилия от воздействия нагрузок М и Н приложенных к верхним концам стоек; Yz″, φz″, Мz″, Qz″ - перемещения и изгибающие усилия от влияния перемещений нижнего конца стоек φh″, Yh″ = φ″t.
3.4. Начальные параметры для расчета Yz', φz', Мz', Qz' определяются выражениями:
Начальные параметры для расчета Yz″, φz″, Мz″ и Qz″, выражаются формулами:
A1, А2 ... Д1, Д2 - функции влияния (п. 1.7), соответствующие координате нижнего конца стоек (z = h).
Этапы расчета |
Определяемые величины, № формул, пояснения |
|||
свайный устой |
стоечный устой |
|||
Определение расчетных параметров, коэффициентов |
Вр (4) |
|
Вр (4) |
|
Определение действующих нагрузок и воздействий |
N, H, M; |
N, H, M; М′о, Q′o; |
||
|
||||
Определение неизвестных начальных параметров |
Yо, φо (19) |
Y′о, φ′о (21) |
||
Y″о, φ″о (22) |
||||
Построение эпюр моментов, поперечных сил, перемещений |
Mz, Qz, Yz (3) |
(3) |
||
Mz, Qz, Уz (20) |
||||
Проверка прочности и трещиностойкости стоек и свай |
согласно СН 365-67 |
|||
Проверка допустимости перемещений |
Yо ≤ |
1 см |
||
Проверка прочности основания |
- |
|||
Проверка несущей способности свай |
- |
|||
Проверка слабого подстилающего слоя |
- |
|||
Определение осадки основания |
Требуется произвести расчет свайного устоя большого моста. Полная длина крайнего пролета lп = 21 м, длина переходной плиты - 6 м; общая ширина моста Вм = 12,5 м (проезжая часть - 10 м, два тротуара - по 1 м и два бордюра по 0,25 м); высота насыпи - 6 м. Геологические условия места строительства и схема устоя показаны на рис. 1.
Марка бетона - М-400; длина свай - 10 м, сечение - 35×35 см;
F = 0,122 м2;
d = 0,35 м; количество свай п = 10. Характеристикам m = 200 т/м2
Основание берегового сооружения моста сложено мелкозернистым песком φ = 32°; c = 0. Заложение откоса - 1:2; конус и насыпь периодически подтапливаются. В соответствии с изложенным в п. 1 к данному случаю применима расчетная схема устоя как упругой опоры в линейно-деформируемой среде.
Расчетная ширина bр = 1,5d+0,5 м = 1,5×0,35+0,5 = 1 м.
Коэффициент
Наиболее опасным сочетанием нагрузок при расчете свай на действие момента и горизонтальной силы является Y`:
N = 311 т; Н = 18,7 т; М = 10,5 тм.
Таблица 1
№ п/п |
Наименование нагрузок |
Нормативные |
Коэффициент перегрузки |
Расчетные |
||||
N |
Н |
М |
N |
Н |
М |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Постоянные нагрузки |
||||||||
1. |
Опорное давление пролетного строения |
143 |
- |
11,4 |
1,1 и |
|
|
|
1,5 |
170 |
- |
13,6 |
|||||
0,9 |
128 |
- |
10,3 |
|||||
2. |
Опорное давление переходной плиты |
36 |
- |
-14,4 |
1,1 и |
|
- |
|
1,5 |
44 |
- |
-17,6 |
|||||
0,9 |
32 |
- |
-12,8 |
|||||
3. |
Вес оголовка |
31 |
- |
-12,4 |
1,1 |
34 |
- |
-13,6 |
0,9 |
28 |
- |
-11,2 |
|||||
4. |
Боковое давление грунта на оголовок |
- |
9,2 |
5,5 |
1,48 |
- |
13,6 |
8,2 |
0,73 |
- |
6,7 |
4,0 |
|||||
Временные нагрузки |
||||||||
5. |
Нагрузка Н-30 и толпа на пролете |
72 |
- |
7,2 |
1,4 |
101 |
- |
10,1 |
1,12 |
81 |
|
8,1 |
|||||
6. |
Нагрузка Н-30 и толпа на переходной плите |
44 |
- |
-17,6 |
1,12 |
62 |
- |
-24,8 |
49 |
- |
-19,6 |
||||||
7. |
Тормозная сила |
- |
±4,5 |
±4,1 |
1,12 |
- |
±5,1 |
±4,6 |
Сочетания нагрузок |
||||||||
I |
(1+2+3+4) mах |
210 |
9,2 |
-9,9 |
- |
248 |
13,6 |
-9,4 |
II |
1max+2min+3min+4max |
210 |
9,2 |
-9,9 |
- |
230 |
13,6 |
-2,2 |
III |
1min+2max+3max+4min |
210 |
9,2 |
-9,9 |
- |
206 |
6,7 |
-16,9 |
IV |
III+6 |
254 |
9,2 |
-27,5 |
- |
268 |
6,7 |
-34,5 |
V |
II+5+7 |
282 |
13,7 |
1,4 |
- |
311 |
18,7 |
10,5 |
VI |
I+5 |
282 |
9,2 |
-2,7 |
- |
349 |
13,6 |
0,7 |
Несущая способность свай на вертикальную нагрузку должна обеспечивать восприятие Nmax = 349 т (сочетание VI).
Нагрузка на одну сваю: вертикальная
горизонтальная момент
Приведенная длина свай . При расчете свай на момент и горизонтальную силу принимается .
Определение Мz, Qz, Yz произведено в табл. 2-5; результаты графически даны на рис. 2. Итоги расчета находятся в пределах несущей способности свай на изгиб и поперечную силу.
Таблица 2
Yо м |
φо рад. |
мо тм |
Qo т |
|
|
|
8,8×10-3 |
-3,7×10-3 |
1,05 |
1,9 |
-6,55×10-3 |
0,94×10-3 |
3,0×10-3 |
Таблица 3
α2EJ=1120
|
z, м |
Yо А3 |
|
|
|
|
Мz, тм |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,94×10-3 |
0,00 |
0,94×10-3 |
1,05 |
1 |
1,77 |
-1,50×10-3 |
0,50×10-3 |
0,92×10-3 |
3,00×10-3 |
2,90×10-3 |
3,25 |
2 |
3,54 |
-11,40×10-3 |
8,60×10-3 |
0,18×10-3 |
5,00×10-3 |
2,40×10-3 |
2,68 |
3 |
5,31 |
-31,40×10-3 |
39,30×10-3 |
-4,40×10-3 |
-2,70×10-3 |
1,10×10-3 |
1,23 |
4 |
7,08 |
-14,20×10-3 |
76,70×10-3 |
-16,90×10-3 |
-45,20×10-3 |
0,00 |
0,00 |
Таблица 4
α3EJ = 632
|
z, м |
Yо А4 |
|
|
|
|
Qz, т |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
3,00×10-3 |
3,00×10-3 |
1,90 |
1 |
1,77 |
-4,40×10-3 |
22,00×10-3 |
-0,12×10-3 |
2,90×10-3 |
0,60×10-3 |
0,38 |
2 |
3,54 |
-16,30×10-3 |
16,90×10-3 |
-1,85×10-3 |
-0,17×10-3 |
-1,40×10-3 |
-0,89 |
3 |
5,31 |
-17,50×10-3 |
44,40×10-3 |
-8,30×10-3 |
-19,60×10-3 |
-1,00×10-3 |
-0,63 |
4 |
7,08 |
81,30×10-3 |
2,30×10-3 |
-14,70×10-3 |
-69,40×10-3 |
-0,50×10-3 |
0,00 |
Таблица 5
|
z, м |
Yо А1 |
|
|
|
Yz |
Yz, cм |
0 |
0,00 |
8,80×10-3 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
8,80×10-3 |
0,88 |
1 |
1,77 |
8,70×10-3 |
-6,50×10-3 |
0,47×10-3 |
0,51×10-3 |
3,20×10-3 |
0,32 |
2 |
3,54 |
6,50×10-3 |
-11,90×10-3 |
1,81×10-3 |
4,20×10-3 |
0,60×10-3 |
0,00 |
3 |
5,31 |
-8,20×10-3 |
-6,80×10-3 |
3,04×10-3 |
11,60×10-3 |
-0,40×10-3 |
0,00 |
4 |
7,08 |
-51,50×10-3 |
-3,90×10-3 |
-0,87×10-3 |
13,70×10-3 |
0,30×10-3 |
0,00 |
Требуется произвести расчет стоечного устоя путепровода. Полная длина крайнего пролета ln - 12 м; длина переходной плиты - 6 м; общая ширина моста Вм = 12,5 м (проезжая часть -10 м, два тротуара - по 1 м и два бордюра - по 0,25 м); высота насыпи - 8,0 м. Геологические условия места строительства и схема устоя показаны на рис. 3.
Высота стоек h - 6,9 м; сечение - 35×35, марка бетона - М-400; ЕJ = 3500 тм2; d = 0,35 м; количество стоек n = 5. Характеристика m = 200 т/м4.
Основание берегового сооружения моста сложено мелкозернистым песком φ = 32°; на глубине 8,1 м залегает глина φ = 16°; с = 2 т/м2. Откосы не подтапливаются, заложение - 1:1,5. В соответствии с изложенным в п. 1.1 к данному случаю применима расчетная схема устоя как опоры в линейно-деформируемой среде.
Расчетная ширина стоек bр = 1,5d + 0,5 м = 1,5×0,35+0,5 = 1 м.
Коэффициент
Приведенная длина стоек в расчете принимается .
Коэффициент где
Кв - коэффициент, принимаемый по табл. 4 прилож. 3 СНиП II-15-74;при
Кв = 0,12.
Определение нагрузок, действующих в уровне верха стоек, выполнено в табл. 6-10. Наиболее опасным сочетанием нагрузок при расчете стоек на действие момента и горизонтальной силы является Y
Нагрузка на одну стойку - нормативная:
вертикальная горизонтальная момент
расчетная:
вертикальная горизонтальная
момент;
Крен фундамента выражается формулой:
где - поворот фундамента вследствие неравномерной осадки основания от воздействия веса конуса и насыпи;
S1 и S2 - осадки граней фундамента, найденные методом эквивалентной системы;
ω2 - угол поворота фундамента от воздействия момента от продольных сил N и ΣΝ, передаваемых стойками на фундамент; ΣN - разность между весом стоек и весом равновеликого объема грунта:
Осадки граней фундамента S1, и S2 определяются от нормативных нагрузок. Схема нагрузки основания и эпюры давлений σz - показаны на рис. 4.
Осадки находятся по формуле:
Таблица 6
|
Наименование нагрузок |
Нормативные |
Коэффициент перегрузки |
Расчетные |
||||
N |
Н |
М |
N |
Н |
М |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Постоянные нагрузки |
||||||||
1. |
Опорное давление пролетного строения |
68 |
- |
3,4 |
1,1 и |
|
|
|
1,5 |
81 |
- |
4,1 |
|||||
0,9 |
61 |
- |
3,1 |
|||||
2. |
Опорное давление переходной плиты |
36 |
- |
-9 |
1,1 и |
|
- |
|
1,5 |
44 |
- |
-11,0 |
|||||
0,9 |
32 |
- |
-8,0 |
|||||
3. |
Вес оголовка |
20 |
- |
-6,2 |
1,1 |
22 |
- |
-6,8 |
0,9 |
18 |
- |
-5,6 |
|||||
4. |
Боковое давление грунта на оголовок |
- |
3,7 |
1,4 |
1,48 |
- |
5,5 |
2,1 |
0,72 |
- |
2,7 |
1,0 |
|||||
Временные нагрузки |
||||||||
5. |
Нагрузка Н-30 и толпа на пролете |
53 |
- |
2,7 |
1,4 |
74 |
- |
3,7 |
1,12 |
60 |
- |
3,0 |
|||||
6. |
Нагрузка Н-30 и толпа на переходной плите |
44 |
- |
-11 |
1,4 |
61 |
- |
-15,3 |
1,12 |
49 |
- |
-12,3 |
|||||
7. |
Тормозная сила |
- |
±4,5 |
±2,7 |
1,12 |
- |
±5,1 |
±3,1 |
Сочетания нагрузок |
||||||||
I |
(1+2+3+4) mах |
124 |
3,7 |
-10,4 |
- |
148 |
5,5 |
-10,6 |
II |
1max+2min+3min+4max |
124 |
3,7 |
-10,4 |
- |
132 |
5,5 |
-7,4 |
III |
1min+2max+3max+4min |
124 |
3,7 |
-10,4 |
- |
127 |
2,7 |
-12,7 |
IV |
III+6 |
168 |
3,7 |
-21,4 |
- |
198 |
2,7 |
-28,0 |
V |
II+5+7 |
177 |
8,2 |
-5,0 |
- |
192 |
10,6 |
-1,3 |
VI |
I+5 |
177 |
3,7 |
-7,7 |
- |
222 |
5,5 |
-6,9 |
Значения |
Y′о м |
φ′о рад |
М′о тм |
Q′o т |
Y″о м |
φ″о рад |
|
|
|
|
Нормативные |
4,68×10-3 |
-1,42×10-3 |
-1,0 |
1,6 |
0,88×10-3 |
-0,34×10-3 |
-2,52×10-3 |
-0,60×10-3 |
-0,89×10-3 |
2,53×10-3 |
Расчетные |
7,60×10-3 |
-2,16×10-3 |
-0,3 |
2,1 |
1,31×10-3 |
-0,51×10-3 |
-4,89×10-3 |
-0,90×10-3 |
-0,27×10-3 |
3,32×10-3 |
Таблица 8
α2EJ=1120
|
z, м |
Y′о А3 |
|
|
|
Y″о А3 |
|
|
|
М′z тм |
M″z тм |
Мz тм |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
-0,27×10-3 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
-0,27×10-3 |
0,00 |
-0,30 |
0,00 |
-0,30 |
1 |
1,73 |
-1,26×10-3 |
0,41×10-3 |
-0,26×10-3 |
3,29×10-3 |
-0,22×10-3 |
0,07×10-3 |
2,18×10-3 |
-0,15×10-3 |
2,44 |
-0,17 |
2,27 |
2 |
3,45 |
-9,85×10-3 |
6,43×10-3 |
-0,06×10-3 |
5,45×10-3 |
-1,70×10-3 |
1,18×10-3 |
1,97×10-3 |
-0,52×10-3 |
2,20 |
-0,58 |
1,62 |
3 |
5,18 |
-26,95×10-3 |
29,35×10-3 |
1,26×10-3 |
-2,95×10-3 |
-4,64×10-3 |
5,40×10-3 |
0,71×10-3 |
0,76×10-3 |
0,79 |
0,85 |
1,64 |
4 |
6,90 |
-12,27×10-3 |
57,35×10-3 |
4,85×10-3 |
-49,85×10-3 |
-2,11×10-3 |
10,56×10-3 |
0,08×10-3 |
8,45×10-3 |
0,09 |
9,46 |
9,55 |
Таблица 9
α3EJ = 632
|
z, м |
Y′о А4 |
|
|
|
Y″о А4 |
|
|
|
Q′z м |
Q″z м |
Qz м |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
3,32×10-3 |
0,00 |
0,00 |
3,32×10-3 |
0,00 |
2,10 |
0,00 |
2,10 |
1 |
1,73 |
-3,80×10-3 |
1,63×10-3 |
0,03×10-3 |
3,21×10-3 |
-0,65×10-3 |
0,30×10-3 |
1,07×10-3 |
-0,35×10-3 |
0,68 |
-0,22 |
0,46 |
2 |
3,45 |
-14,80×10-3 |
12,60×10-3 |
0,53×10-3 |
-0,19×10-3 |
-2,42×10-3 |
2,32×10-3 |
-1,86×10-3 |
-0,10×10-3 |
-1,17 |
-0,06 |
-1,11 |
3 |
5,18 |
-15,00×10-3 |
33,10×10-3 |
2,39×10-3 |
-21,65×10-3 |
-2,58×10-3 |
6,09×10-3 |
-1,16×10-3 |
3,51×10-3 |
-0,73 |
2,22 |
1,49 |
4 |
6,90 |
70,25×10-3 |
1,75×10-3 |
4,21×10-3 |
-76,82×10-3 |
12,11×10-3 |
0,32×10-3 |
-0,61×10-3 |
12,43×10-3 |
-0,38 |
7,85 |
7,47 |
|
z, м |
Y′о А1 |
|
|
|
Y″о А1 |
|
Y′z м |
Y″z м |
Y′z см |
Y″z см |
Yz см |
0 |
0,00 |
4,68×10-3 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,88×10-3 |
0,00 |
4,68×10-3 |
0,88×10-3 |
0,47 |
0,09 |
0,56 |
1 |
1,73 |
4,64×10-3 |
-2,51×10-3 |
-0,44×10-3 |
0,42×10-3 |
0,87×10-3 |
-0,60×10-3 |
2,11×10-3 |
0,27×10-3 |
0,21 |
0,03 |
0,24 |
2 |
3,45 |
3,44×10-3 |
-4,59×10-3 |
-1,71×10-3 |
3,31×10-3 |
0,65×10-3 |
-1,09×10-3 |
0,45×10-3 |
-0,44×10-3 |
0,04 |
-0,04 |
0,00 |
3 |
5,18 |
-4,34×10-3 |
-2,61×10-3 |
-2,87×10-3 |
9,76×10-3 |
-0,82×10-3 |
-0,62×10-3 |
-0,06×10-3 |
-1,44×10-3 |
-0,01 |
-0,14 |
-0,15 |
4 |
6,90 |
-27,39×10-3 |
14,37×10-3 |
0,82×10-3 |
11,51×10-3 |
-5,15×10-3 |
3,56×10-3 |
-0,09×10-3 |
-1,59×10-3 |
-0,01 |
-0,16 |
-0,17 |
м |
Вертикаль 1 Y1/В = 0,213 |
Вертикаль 2 Y2/В = 0,125 |
||||
αz |
σz = αzPo |
σz hi |
αz |
σz = αzPo |
σz hi |
|
7,8 |
0,782 |
11,89 |
|
0,679 |
10,32 |
|
10,4 |
0,687 |
10,44 |
29,03 |
0,597 |
9,07 |
25,21 |
14,1 |
0,571 |
8,68 |
35,37 |
0,503 |
7,65 |
30,93 |
15,7 |
0,531 |
8,07 |
13,40 |
0,467 |
7,10 |
11,80 |
16,7 |
0,508 |
7,72 |
7,89 |
0,449 |
6,82 |
6,96 |
19,7 |
0,436 |
6,89 |
21,91 |
0,411 |
6,24 |
19,59 |
20,8 |
- |
- |
16,79 |
0,391 |
5,95 |
6,70 |
22,3 |
0,430 |
6,54 |
|
- |
- |
- |
Нормативный угол поворота:
Расчетная величина (коэффициент перегрузки 1,5):
От нормативных нагрузок:
От расчетных нагрузок:
Определение Мz, Qz, Yz произведено в табл. 7-10 (см. табл. 7-10), результаты графиков даны на рис. 5.
Определение давления
где N+ΣN = 192+1,1×6,8 = 199,5; Fф = 2,2×12 = 26,4 м2;
Давление определяется формулой: σh = αz рo;
Рo = 1,2×15,2 = 18,2 т/м2; αz = 0,679;
σh = 0,679×18,2 = 12,3 т/м2.
Нахождение общего давления у передней грани фундамента:
q = σh+P1+γ′hn
где γ′hn - природное давление;
Расчетное сопротивление выражается формулой:
Прочность основания обеспечена.
Прочность подстилающего слоя обеспечена.
Действующая нормативная нагрузка;
Расчет давлений по оси z1 (см. рис. 4 б) приведен в табл.12.
Таблица 12
№ п/п |
м |
z1-h1 м |
αz |
βz |
αzPo т/м |
βzP1 т/м |
αzPo+βzP1 т/м |
1 |
7,8 |
0,0 |
0,738 |
1,000 |
11,22 |
6,80 |
18,02 |
2 |
8,7 |
0,9 |
0,698 |
0,875 |
10,61 |
5,95 |
16,56 |
3 |
9,6 |
1,8 |
0,674 |
0,630 |
10,18 |
4,28 |
14,46 |
4 |
10,4 |
2,6 |
0,644 |
0,471 |
9,79 |
3,20 |
12,99 |
5 |
12,1 |
4,3 |
0,594 |
0,292 |
9,03 |
1,99 |
11,02 |
6 |
14,1 |
6,3 |
0,537 |
0,188 |
8,16 |
1,28 |
9,44 |
7 |
15,7 |
7,9 |
0,498 |
0,137 |
7,57 |
0,93 |
8,50 |
8 |
16,7 |
8,9 |
0,478 |
0,117 |
7,27 |
0,80 |
8,07 |
9 |
19,7 |
11,9 |
0,434 |
0,079 |
6,60 |
0,54 |
7,14 |
10 |
22,7 |
14,9 |
0,415 |
0,040 |
6,31 |
0,27 |
6,58 |
таблица 1
|
А1 |
В1 |
С1 |
Д1 |
A2 |
В2 |
С2 |
Д2 |
А3 |
В3 |
С3 |
Д3 |
А4 |
В4 |
С4 |
Д4 |
0.0 |
1,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
1,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
1,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
1,000 |
0,5 |
1,000 |
0,500 |
0,125 |
0,021 |
-0,003 |
0,999 |
0,500 |
0,125 |
-0,021 |
-0,005 |
0,999 |
0,500 |
-0,125 |
-0,042 |
0,008 |
0,999 |
1,0 |
0,992 |
0,997 |
0,499 |
0,167 |
-0,042 |
0,983 |
0,996 |
0,499 |
-0,167 |
-0,083 |
0,975 |
0,994 |
-0,499 |
-0,333 |
-0,125 |
0,967 |
1,5 |
0,937 |
1,468 |
1,115 |
0,560 |
-0,210 |
0,874 |
1,453 |
1,111 |
-0,559 |
-0,420 |
0,811 |
1,437 |
-1,105 |
-1,116 |
-0,630 |
0,747 |
2,0 |
0,735 |
1,823 |
0,924 |
1,308 |
-0,658 |
0,471 |
1,735 |
1,899 |
1,295 |
-1,314 |
0,207 |
1,646 |
-1,848 |
-2,578 |
-1,966 |
-0,037 |
2,4 |
0,347 |
1,874 |
2,609 |
2,195 |
-1,339 |
-0,303 |
1,613 |
2,519 |
-2,141 |
-2,663 |
-0,949 |
1,352 |
-2,339 |
-4,228 |
-3,973 |
-1,592 |
2,6 |
0,033 |
1,755 |
2,907 |
2,124 |
-1,815 |
-0,926 |
1,335 |
2,750 |
-2,621 |
-3,600 |
-1,877 |
0,917 |
-2,437 |
-5,140 |
-5,355 |
-2,821 |
3,0 |
-0,928 |
1,037 |
3,225 |
3,858 |
-3,053 |
-2,824 |
0,068 |
2,804 |
-3,540 |
-6,000 |
-4,688 |
-0,891 |
-1,969 |
-6,765 |
-8,840 |
-6,520 |
3,5 |
-2,928 |
-1,272 |
2,463 |
4,980 |
-4,981 |
-6,708 |
-3,586 |
1,270 |
-3,919 |
-9,544 |
-10,340 |
-5,854 |
1,074 |
-6,789 |
-13,692 |
-13,826 |
4,0 |
-5,853 |
-5,941 |
-0,927 |
4,548 |
-5,533 |
-12,158 |
-10,608 |
-3,166 |
-1,614 |
-11,731 |
-17,919 |
-15,076 |
9,244 |
-0,358 |
-15,610 |
-23,140 |
4,5 |
-9,059 |
-13,416 |
-8,773 |
0,255 |
-5,610 |
-17,412 |
-21,302 |
-14,527 |
6,640 |
-7,610 |
-24,084 |
-28,484 |
25,232 |
19,892 |
-6,92 |
-29,105 |
5,0 |
-10,394 |
-22,476 |
-22,428 |
-11,158 |
1,795 |
-17,217 |
-32,970 |
-32,216 |
24,976 |
-11,949 |
-19,601 |
-41,356 |
49,085 |
52,706 |
30,074 |
-17,676 |
Таблица 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А1В2-А2В1 |
0,5 |
192,026 |
72,004 |
576,243 |
0,125 |
0,042 |
-0,500 |
0,005 |
0,021 |
0,125 |
1,001 |
1,0 |
24,106 |
18,030 |
36,486 |
0,494 |
0,329 |
-0,992 |
0,082 |
0,164 |
0,496 |
1,017 |
1,5 |
7,349 |
8,101 |
7,838 |
1,028 |
1,014 |
-1,415 |
0,378 |
0,511 |
1,064 |
1,127 |
2,0 |
3,418 |
4,737 |
3,213 |
1,460 |
1,841 |
-1,644 |
0,903 |
0,954 |
1,660 |
1,546 |
2,4 |
2,327 |
3,526 |
2,227 |
1,586 |
2,240 |
-1,685 |
1,285 |
1,213 |
2,060 |
2,405 |
2,6 |
2,048 |
3,163 |
2,013 |
1,596 |
2,330 |
-1,687 |
1,421 |
1,302 |
2,242 |
3,154 |
3,0 |
1,758 |
2,727 |
1,818 |
1,586 |
2,385 |
-1,691 |
1,597 |
1,438 |
2,608 |
5,786 |
3,5 |
1,641 |
2,502 |
1,757 |
1,584 |
2,389 |
-1,711 |
1,725 |
1,596 |
3,082 |
13,307 |
4,0 |
1,621 |
2,441 |
1,751 |
1,600 |
2,401 |
-1,732 |
1,826 |
1,762 |
3,546 |
32,351 |
4,5 |
1,621 |
2,432 |
1,750 |
1,613 |
2,417 |
-1,743 |
1,916 |
1,919 |
3,974 |
82,480 |
5,0 |
1,621 |
2,431 |
1,749 |
1,618 |
2,426 |
-1,746 |
1,994 |
2,059 |
4,367 |
219,296 |