Методика расчета фундамента устоя
|
Наиболее характерными являются расчеты фундаментов устоев в виде низкого свайного ростверка. Расчет такого фундамента для обсыпного устоя заключается в проверке достаточности принятого решения: типа и размеров фундаментной плиты, числа и размещения свай, их материала, сечения и глубины погружения. Фундамент, как низкий свайный ростверк, можно рассчитывать только в том случае, если плита ростверка достаточно заглублена в грунт и боковое пассивное давление больше расчетного горизонтального внешнего давления на фундамент (см. рис. 137, а). Это условие проверяют по достаточности заглубления плиты  Все расчеты низкого свайного ростверка можно разбить на две части: расчеты отдельных свай и расчеты свайного фундамента как условно-массивного. В первой части проверяют достаточность несущей способности свай по грунту и сваи на горизонтальные силы, во второй части — проверка условно-массивного фундамента по прочности по грунту, проверки положения активных нормативных сил и осадки (по второму предельному состоянию). При опирании свай фундамента на недеформируемые грунты (скальные и т. п.), т. е. при работе свай как стоек, проверку свайного фундамента как условно-массивного не выполняют. При цескальных грунтах и если высота насыпи, возводимой после постройки устоя, более 10 м, проверку положения равнодействующей активных сил и осадки условно-массивного фундамента выполняют с учетом дополнительного давления от веса насыпи подходов и конуса. Сваи рассчитывают на усилия по подошве плиты ростверка, т. е. давления грунта должны быть определены при других значениях высоты H, а может быть и ширины Вф, увеличивается за счет веса плиты и грунта на обрезах вертикальная нагрузка, изменяются моменты от вертикальной нагрузки, если центры тяжести сечений по обрезу и подошве плиты не совпадают, и от горизонтальной нагрузки, торможения. Таким образом, нагрузки по подошве будут складываться из вертикальной нагрузки ΣNII, веса плиты Nпл и грунта на обрезах Nго, горизонтальная из Ефо, Eво и Тт, моменты из Ефо ефо, Ево ево, Tт hфт, ΣMIIв + ΣNIIеф; Nпл епл; Nго егс; где ΣMIIв — момент по сечению II—II от вертикальных сил; ефо, ево, епл, его — соответствующие эксцентриситеты сил; еф — эксцентриситет центров тяжести сечения по обрезу свайного фундамента; hфт — расстояние от приложения силы торможения до подошвы плиты (рис. 137, а). Расчет свай по грунту выполняют по формуле  Для промежуточных опор и для устоев, когда они работают в двух направлениях Р'' = 1,2 Po. Здесь P' и Р'' — максимальные продольные усилия сжатия или выдергивания, приходящиеся на одну сваю при работе фундамента в одном или в двух направлениях; Po — расчетная несущая способность сваи по грунту на сжатие или на выдергивание, которую определяют по формулам:   Все величины определяются как было указано в § 14. При скальных грунтах Rн = 1,4 R, где R = mkRсж расчетное сопротивление скального грунта; m = 3, k = 0,17 — коэффициент однородности и Rсж — средний предел прочности на одноосное сжатие образцов скального грунта, испытанных в водонасыщенном состоянии. Максимальные усилия осевого сжатия или выдергивания, приходящиеся на одну сваю, находят по формулам внецентренного сжатия при действии вертикальных сил и момента (рис. 137,б):  Здесь ΣМфх и ΣМфу — суммарные моменты, действующие одновременно, по одному сочетанию нагрузок, вдоль и поперек моста; n — общее число свай фундамента; yi и Xi — расстояния от главных осей плана свай до осей рядов свай; ук, у'к, хк и х'к — то же до осей крайних рядов свай вдоль и поперек моста. В расчете суммы квадратов yi и xi принимают с учетом числа свай в каждом ряду:  Прочность свай на действие горизонтальных нагрузок проверяют по условной формуле  где Рг — допускаемая горизонтальная нагрузка на сваю, которую при отсутствии экспериментальных данных определяют по формулам СНиПа и технических условий сечения свай; m — коэффициент условий работы, зависящий от числа свай в фундаменте.  Расчеты свайного фундамента как массивного производят с учетом работы грунта в контуре acde (рис. 138). При вертикальных сваях a = φср/4 = φ1l1+φ2l2.../4l среднее значение расчетного угла внутреннего трения для пройденных сваей грунтов, φ1, φ2... — расчетные углы внутреннего трения для слоев l1, l2..., причем φ1 = φ1н — 2°, ф2 = ф2н — 2°; l — глубина погружения сваи, считая от подошвы плиты. Таким образом, площадь подошвы условно-массивного фундамента получается  По подошве фундамента действуют вертикальная нагрузка ΣNм = ΣNф + Nм и ΣМм = ΣМф, влияние горизонтальных сил не учитывается. Nм — вес грунта в объеме Fмl за вычетом веса плиты ростверка и грунта на его обрезах, которые входят в ΣNф, но с включением веса свай. При этом учитывают, в случае необходимости, гидростатическое давление. Проверка прочности по грунту:  Проверка положения равнодействующей проводится по приведенным ранее формулам. При учете дополнительного давления от веса насыпи и конуса эту проверку выполняют по формуле  Здесь b — условная ширина фундамента (рис. 139);  у — расстояние от главной оси условного фундамента до более напряженной его грани; σ1 и σ2 — суммарные краевые давления с учетом веса насыпи и конуса  σм1 и σм2 — краевые давления (напряжения) по задней и передней граням условно-массивного фундамента, вычисленные ранее по нормативным нагрузкам; σ'1 и σ'2 — то же от веса насыпи и конуса;  α1 и α'1 — коэффициенты распределения давления насыпи по задней и передней граням подошвы условного фундамента, зависящие от глубины его заложения и ширины (α'1); α2 — такой же коэффициент, но для передней грани и от давления конуса’; m — коэффициент условий работы, который принимают для нескальных грунтов в сторону пролета:  В сторону насыпи предельная величина должна быть е0/р < 0. Остальные обозначения ясны из чертежа. Осадку проверяют по средней величине давления на грунт от нормативных постоянных нагрузок условно-массивного фундамента σм. При учете давления от насыпи к этому среднему давлению добавляют среднее давление от насыпи и конуса и осадку рассчитывают при среднем давлении по подошве условного фундамента  Кроме того, может быть проверен крен устоя, принимая приблизительно, что осадки краев фундамента будут пропорциональны краевым напряжениям, т. е. краевые осадки определяют, исходя из величины σ1 и σ2 (но только от постоянной нормативной нагрузки). Тогда крен, выраженный углом поворота,  где S1 и S2 — краевые осадки. |
