ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Методические указания по проектированию
фундаментов мостовых опор и береговых устоев
Издательство
Иркутского Государственного Технического Университета
2006
Основания и фундаменты. Метод. указания. Составил Арефьев М.Ф. – Иркутск: ИрГТУ, 2006. - 29с.
Изложены основные положения проектирования фундаментов мелкого заложения и свайных под мостовые опоры и береговые устои, а также методы расчета деформаций оснований.
Могут быть использованы студентами заочной и очной форм обучения специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы» при курсовом и дипломном проектировании.
Библиогр. 8 назв. Ил. 6. Табл. 1.
Рецензент: доцент кафедры строительного производства ИрГТУ, канд. техн. наук. П.А. Шустов.
Оглавление
| 1. | Объем и содержание курсовой работы | 4 |
| 2. | Определение действующих нагрузок | 4 |
| 3. | Оценка инженерно-геологических условий | 5 |
| 4. | Разработка вариантов фундаментов | 6 |
| 4.1. Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании | 6 | |
| 4.1.1. Выбор глубины заложения фундамента | 6 | |
| 4.1.2. Выбор отметки обреза фундамента | 7 | |
| 4.1.3. Определение размеров фундамента | 8 | |
| 4.1.4. Расчет осадки фундамента | 11 | |
| 4.1.5. Определение размеров подошвы фундамента при наличии подстилающего слоя слабого грунта | 13 | |
| 4.2. Расчет свайного фундамента | 14 | |
| 4.2.1. Выбор способа производства по сооружению ростверка, назначение его размеров | 15 | |
| 4.2.2. Выбор типа, длины и сечения сваи | 15 | |
| 4.2.3. Определение несущей способности свай | 16 | |
| 4.2.4. Определение требуемого количества свай и размещение их в ростверке | 18 | |
| 4.2.5. Проверка усилий в сваях ростверка | 19 | |
| 4.2.6. Расчет осадки свайного фундамента | 20 | |
| Приложение 1. Укрупненные единичные расценки на земляные работы, устройство фундаментов и искусственных оснований (значения относительные) | 23 | |
| Список литературы | 24 |
1. Объем и содержание курсовой работы
Курсовое проектирование должно способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи. Во время курсового проектирования студент должен научиться пользоваться справочной литературой, ГОСТ, СНиП, едиными нормами и расценками, таблицами, типовыми проектами и др.
Задание на курсовую работу выдается студенту на кафедре и содержит: геодезический профиль русла реки по оси мостового перехода, геологический разрез в месте возведения опоры; таблицу определения физико-механических свойств грунтов; чертеж опоры моста со схемой действующих на нее нагрузок с указанием расчетных проектов и габаритов моста.
Курсовая работа разрабатывается в виде проекта фундамента опоры или берегового устоя мостового перехода и должна состоять из расчетно-пояснительной записки на 15-20 страницах и вкложенных в записку чертежей.
В пояснительной записке даются обоснование принятых решений и расчеты в соответствии с заданием. При выполнении курсовой работы необходимо:
1. Охарактеризовать сооружение (мостовой переход) в целом и опору, береговой устой, фундаменты, под которые проектируются. При этом определяются расчетные нагрузки для расчета по I-му и II-му предельным состояниям;
2. Оценить инженерно-геологические условия и свойства грунтов, рассчитать сопротивление грунтов основания;
3. Рассчитать варианты массивного фундамента на естественном основании, устраиваемого за шпунтовым ограждением и вариант фундамента на сваях с низким ростверком;
4. Произвести ориентировочное технико-экономическое сравнение вариантов и принять экономичный для проектирования;
5. Наметить схему производства работ для принятого варианта, сделать выводы с обоснованием его преимуществ и указанием его особенностей.
Графическая часть может выполняться на миллиметровой бумаге и должна содержать: опору моста (береговой устой) с принятым вариантом фундамента с указанием основных размеров конструкций (масштаб 1:100, 1:200); конструктивные чертежи в двух-трех проекциях выбранного варианта фундамента (масштаб 1:50, 1:100); схему организации работ по возведению фундамента опоры.
Чертеж выполняется в соответствии с общими требованиями к техническому черчению.
Расчет осадки фундамента
Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия
,
где S – величина деформации основания, определяемая расчетом согласно [4, прил.2];
S u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями [4, п.п.2.51-2.55].
Рекомендуется следующий порядок выполнения расчета осадки методом послойного элементарного суммирования:
· на геологический разрез строительной площадки в месте возведения сооружения наносятся контуры фундамента;
· определяется среднее давление PII под подошвой фундамента (кПа);
· вычисляется вертикальное напряжение 
от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (кПа);
· определяется дополнительное (к напряжению от собственного веса грунта) давление (кПа) в плоскости подошвы фундамента из выражения:
;
· строится эпюра дополнительного давления 
по глубине толщи основания (ниже подошвы фундамента) с использованием указаний [4, прил.2], для чего основание ниже подошвы фундамента разбивается на элементарные слои hi из условия
,
где b – ширина подошвы фундамента;
· строится эпюра напряжений 
от собственного веса грунта по глубине толщи основания, где удельный вес грунта следует определять с учетом взвешивающего действия воды, а напряжения в водонепроницаемых слоях определяются с учетом давления вышележащего слоя воды;
Рис. 3. Схема для расчета осадок методом суммирования.
Г.М.В. – отметка горизонта меженных вод; Г.М.Р. – отметка глубины
максимального размыва; FL – отметка подошвы фундамента;
В.С. – нижняя граница сжимаемой толщи; PII – среднее давление
под подошвой фундамента; P0 – дополнительное давление на основание;
и 
– дополнительное вертикальное напряжение от внешней
нагрузки на глубине Z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;
Hc – глубина сжимаемой толщи
· устанавливаются глубина Hc и нижняя глубина В.С. сжимаемой толщи по одному из условий
или 
Осадка основания фундамента определяется методом послойного суммирования по формуле
,
где 
– безразмерный коэффициент, равный 0,8;
n – число слоев, на которое разбита снимаемая толща основания;
– среднее значение напряжения в i-том слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней 
и нижней 
границах слоя;
и 
– соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.
Вычисления рекомендуется производить в табличной форме.
Расчет свайного фундамента
Применение свайных фундаментов в мостостроении становится наиболее целесообразным, если верхние слои грунтовой толщи представлены грунтами, имеющими низкую прочность и высокую сжимаемость, а плотные находятся на большой глубине (10-15 м). Их применяют также и в плотных грунтах, залегающих у поверхности, но при большой глубине воды или значительном размыве дна водотока, когда устраиваются свайные фундаменты с высокими ростверками.
При строительстве опор на местности, не покрытой водой, или при сравнительно небольшой (2-3 м) глубине воды в водотоке и достаточно плотных грунтах, слагающих дно, преимущественно применяют фундаменты с низким ростверком.
В фундаментах с низкими ростверками сваи работают в более благоприятных условиях на действие горизонтальных нагрузок, так как и сваи по всей длине, и плита ростверка окружены грунтом, который оказывает сопротивление горизонтальным силам.
Назначение его размеров
Способ производства работ при устройстве свайного ростверка аналогичен способу при сооружении фундамента мелкого заложения. Дополнительно можно рекомендовать применение подводной разработки котлована под плиту ростверка и подводной забивки свай при высоком горизонте воды.
Размер ростверка в плане назначают с учетом размеров мостовой опоры (берегового устоя) в нижнем сечении с обрезами по 0,2-0,5 м.
Глубина заложения подошвы ростверка назначается в соответствии с [4, п.2.25]. При наличии в основании на глубину промерзания пучинистых грунтов глубина заложения подошвы ростверка (аналогично фундаменту на естественном основании) должна превышать расчетную глубину промерзания не менее, чем на 0,25 м.
В русле реки подошва плиты ростверка может быть заложена на любом уровне (в том числе выше дна русла реки) при отсутствии промерзания воды до дна, но не менее чем на L+0,25 м ниже уровня низкого ледостава (L – толщина льда, м). При наличии ледохода, карчехода или истирающих кладку наносах так, чтобы сваи не могли подвергаться их действию.
При возможности размыва грунтов в русле реки требуется заглубление подошвы ростверка, имеющего только вертикальные сваи и воспринимающего горизонтальные нагрузки, ниже линии размыва.
Верхний обрез плиты свайного ростверка назначается обычно на отметке не менее чем на 0,5 м ниже наинизшего горизонта воды в русле реки.
Толщина ростверка назначается с учетом необходимой высоты заделки свай.
Для случая передачи на сваи нормальных сжимающих нагрузок, не выходящих за пределы ядра сечения свай, заделка головы сваи в ростверк h з должна быть не менее большей стороны или диаметра сваи.
В случае наличия в узле сопряжения растягивающих усилий верхние концы свай должны быть заделаны в плиту ростверка (выше слоя бетона, уложенного подводным способом) на величину, определяемую расчетом, но не менее чем на две толщины ствола сваи. Допускается также для фундамента при таких нагрузках заделка ствола сваи в плиту ростверка на длину не менее 0,15 м при условии заделки в ростверк выпусков стержней продольной арматуры на длину, определяемую расчетом, но не менее 25 диаметров стержня продольной арматуры.
Плита ростверка может выполняться из бетона, бутобетона или железобетона.
И размещение их в ростверке
Требуемое количество свай предварительно определяют из условия восприятия расчетных вертикальных нагрузок, действующих на свайный фундамент в плоскости подошвы плиты ростверка (с учетом его веса) по формуле
где μ – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на сваи в ростверке при действии момента и принимается в зависимости от эксцентриситета «е» равнодействующей относительно оси, проходящей через ростверк, равным от 1,0-1,3;
– коэффициент надежности, принимаемый по [5, п. 3.10.];
– суммарная расчетная нагрузка по обрезу ростверка, кН;
F d – несущая способность сваи, кН;
– ориентировочный вес ростверка и грунта определяется по минимальной площади подошвы плиты ростверка аналогично тому, как это выполняется при проектировании фундаментов на естественном основании
.
Величина обреза С, как и для случая сооружения фундамента в открытом котловане, принимается 
м.
,
где 
– коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1.1;
h p – высота ростверка, м ;
γ mtn – средний нормативный удельный вес материала ростверка и грунта на обрезах. Принимается равным 12-14 кН/м3 при условии взвешивающего действия воды и 20 – 24 кН/м3 при отсутствии гидростатического взвешивания.
Полученное количество округляется до целого числа свай в ростверке, удобного для размещения и забивки.
При необходимости изменяют количество свай, принимая их других размеров. В этом случае, соответственно, уменьшается или увеличивается несущая способность сваи.
Конструирование ростверка начинается с разбивки (размещения) свай. Расстояние между осями висячих свай в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d – диаметр круглого или сторона квадратного поперечного сечения ствола сваи), а свай-стоек – не менее 1,5d.
а) б)
Для облегчения производства работ желательно сваи размещать в плане ростверка правильными рядами, если ширина плиты ростверка позволяет устраивать расстояние между осями свай а ≥ 3d. При меньшей величине «а» обязательно шахматное расположение (рис. 5). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай ак зависит от точности погружения свай в грунт или их изготовления. Для забивных свай это расстояние чаще всего принимается равным размеру поперечного сечения сваи. При жестком сопряжении свайного ростверка со сваями расстояние от края ростверка (плиты) до ближайшей сваи (т.е. свес плиты) принимается не менее 0,25 м.
Земляные работы
1. Разработка грунта под фундаменты глубиной до 3,0 м:
песчаных
м3
58-00
глинистых
м3
65-00
влажных
м3
70-00
2. Водоотлив на 1,0 м3 грунта при отношении мокрого грунта (ниже LW) к глубине котлована
до 0,25
м3
11-20
до 0,5
м3
30-60
до 0,75
м3
58-00
свыше 0,75
м3
96-60
3. Крепление стен котлованов:
закладные крепления досками при глубине выработки
до 3,0 м
м2
27-40
более 3,0 м
м2
31-60
деревянное шпунтовое крепление
м2
253-10
металическое шпунтовое крепление, забивка на глубину
до 10,0 м
тонна
10970-00
до 15,0 м
тонна
10040-00
Устройство фундаментов
1. Монолитные:
бутобетонные фундаменты
м3
1190-00
бетонные фундаменты
м3
1340-00
железобетонные фундаменты
м3
2050-00
2. Сборные:
бетонные фундаментные блоки
м3
2830-00
железобетонные фундаментные блоки
м3
3380-00
3. Деревянные сваи:
деревянные сваи с забивкой при длине
до 10,0 метров
м3
2540-00
более 10,0 метров
м3
3210-00
4. Железобетонные сваи:
железобетонные сваи с забивкой длиной
до 12 метров
м3
4680-00
более 12 метров
м3
5300-00
полые железобетонные сваи с забивкой
м3
4680-00
устройство набивных бетонных свай
м3
7100-00
Искусственные основания под фундаменты:
Песчаные подушки за 1,0 м3 в деле
м3
380-00
Щебенистые и гравийные подушки
м3
515-00
Силикатизация песчаных грунтов за 1,0 м3 закрепленного массива
м3
1090-00
Список литературы
1. Веслов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. – М.: Стройиздат, 1990.
2. Костерин Э.В. Основания и фундаменты. Учебник для вузов по специальности «Строительство автомобильных дорог и аэродромов». – М.: Высшая школа, 1990.
3. Основания, фундаменты и подземные сооружения. / М.И.Горбунов-Посадов и др.– М.: Стройиздат, 1985. – (Справочник проектировщика).
4. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. – М.: ИПК, Издательство стандартов, 1996.
5. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. /Госстрой СССР. –М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.
6. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. /Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
7. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.
8. СТП ИрГТУ 05-99. Оформление курсовых и дипломных проектов.
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Методические указания по проектированию
фундаментов мостовых опор и береговых устоев
Издательство
Иркутского Государственного Технического Университета
2006
Основания и фундаменты. Метод. указания. Составил Арефьев М.Ф. – Иркутск: ИрГТУ, 2006. - 29с.
Изложены основные положения проектирования фундаментов мелкого заложения и свайных под мостовые опоры и береговые устои, а также методы расчета деформаций оснований.
Могут быть использованы студентами заочной и очной форм обучения специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы» при курсовом и дипломном проектировании.
Библиогр. 8 назв. Ил. 6. Табл. 1.
Рецензент: доцент кафедры строительного производства ИрГТУ, канд. техн. наук. П.А. Шустов.
Оглавление
| 1. | Объем и содержание курсовой работы | 4 |
| 2. | Определение действующих нагрузок | 4 |
| 3. | Оценка инженерно-геологических условий | 5 |
| 4. | Разработка вариантов фундаментов | 6 |
| 4.1. Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании | 6 | |
| 4.1.1. Выбор глубины заложения фундамента | 6 | |
| 4.1.2. Выбор отметки обреза фундамента | 7 | |
| 4.1.3. Определение размеров фундамента | 8 | |
| 4.1.4. Расчет осадки фундамента | 11 | |
| 4.1.5. Определение размеров подошвы фундамента при наличии подстилающего слоя слабого грунта | 13 | |
| 4.2. Расчет свайного фундамента | 14 | |
| 4.2.1. Выбор способа производства по сооружению ростверка, назначение его размеров | 15 | |
| 4.2.2. Выбор типа, длины и сечения сваи | 15 | |
| 4.2.3. Определение несущей способности свай | 16 | |
| 4.2.4. Определение требуемого количества свай и размещение их в ростверке | 18 | |
| 4.2.5. Проверка усилий в сваях ростверка | 19 | |
| 4.2.6. Расчет осадки свайного фундамента | 20 | |
| Приложение 1. Укрупненные единичные расценки на земляные работы, устройство фундаментов и искусственных оснований (значения относительные) | 23 | |
| Список литературы | 24 |
1. Объем и содержание курсовой работы
Курсовое проектирование должно способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами за время обучения, и применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи. Во время курсового проектирования студент должен научиться пользоваться справочной литературой, ГОСТ, СНиП, едиными нормами и расценками, таблицами, типовыми проектами и др.
Задание на курсовую работу выдается студенту на кафедре и содержит: геодезический профиль русла реки по оси мостового перехода, геологический разрез в месте возведения опоры; таблицу определения физико-механических свойств грунтов; чертеж опоры моста со схемой действующих на нее нагрузок с указанием расчетных проектов и габаритов моста.
Курсовая работа разрабатывается в виде проекта фундамента опоры или берегового устоя мостового перехода и должна состоять из расчетно-пояснительной записки на 15-20 страницах и вкложенных в записку чертежей.
В пояснительной записке даются обоснование принятых решений и расчеты в соответствии с заданием. При выполнении курсовой работы необходимо:
1. Охарактеризовать сооружение (мостовой переход) в целом и опору, береговой устой, фундаменты, под которые проектируются. При этом определяются расчетные нагрузки для расчета по I-му и II-му предельным состояниям;
2. Оценить инженерно-геологические условия и свойства грунтов, рассчитать сопротивление грунтов основания;
3. Рассчитать варианты массивного фундамента на естественном основании, устраиваемого за шпунтовым ограждением и вариант фундамента на сваях с низким ростверком;
4. Произвести ориентировочное технико-экономическое сравнение вариантов и принять экономичный для проектирования;
5. Наметить схему производства работ для принятого варианта, сделать выводы с обоснованием его преимуществ и указанием его особенностей.
Графическая часть может выполняться на миллиметровой бумаге и должна содержать: опору моста (береговой устой) с принятым вариантом фундамента с указанием основных размеров конструкций (масштаб 1:100, 1:200); конструктивные чертежи в двух-трех проекциях выбранного варианта фундамента (масштаб 1:50, 1:100); схему организации работ по возведению фундамента опоры.
Чертеж выполняется в соответствии с общими требованиями к техническому черчению.
Определение действующих нагрузок
Подсчет нагрузок до обреза фундамента осуществляется в основном по общим правилам.
Нагрузки на основание можно определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией и принимать в соответствии со статической схемой сооружения.
Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке должны приниматься в соответствии с [6].
Вес фундаментов, свай определяется по размерам. Удельные веса материалов принимаются по справочникам.
Нагрузки собираются до обреза фундамента, ниже обреза (вес фундамента, грунта и др.) определяются при расчете фундамента.
Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяются как произведение их нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке 
.
Расчет оснований по деформациям производится на основное сочетание нагрузок; по несущей способности – на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий – на основное и особое сочетание.
Фундаменты промежуточных опор мостов рассчитывают на нагрузки, действующие как вдоль, так и поперек оси моста в наиболее невыгодных сочетаниях.
Фундаменты мостовых устоев рассчитывают, как правило, на нагрузки, действующие вдоль оси моста.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 321.
