Проектирование конструкции фундамента ІІ типа сооружения, страница 3

е_о £е_u                                                                               

где е_о — эксцентриситет приложения равнодействующей, оп­ределяемый выражением

е_о = M/N                                                                                        

здесь М=М₀+DМ—момент от внешних нагрузок в рассмат­риваемых сочетаниях, приведенных к центру тяжести подош­вы фундамента и действующих вдоль или поперек моста;

M₀— момент в соответствующем сочетании нагрузок относи­тельно осей в плоскости обреза фундамента; DМ —момент внешних сил за счет переноса их к центру тяжести подошвы фундамента; N=F_v⁰+G—вертикальная нагрузка, нормаль­ная к подошве фундамента; F_v⁰ —вертикальная составляю­щая нагрузки на фундамент в соответствующем сочетании;

G — расчетный вес фундамента с грунтом на его уступах.                            

                            G=g_f (g_f ×V_f + g_b×V_g)                                                  

где g_f —коэффициент надежности но нагрузке; g_β — нор­мативный удельный вес бетона с учетом взвешивания бетона водой (14 кН/м³) во всех грунтах, кроме суглинков и глин, в которых g_s = 24 кН/м³; V_F —объем тела фундамента, м³; γ—удельный вес грунта на уступах фундамента, кН/м³; при учете взвешивающего действия водой принимается γ = g_sb (для всех грунтов, кроме суглинков и глин), определяемого по формуле

                          g_sb=(g_s - g_w)/(1+e)                                                               

здесь  g_s = 9,81 ρ_s — удельный вес частиц грунта, кН/м³ (ρ_s - плотность   частиц грунта); g_w —удельный  вес воды ~ 10 кН/м³; е—коэффициент пористости грунта; V_g -объем грунта, лежащего на уступах  фундамента, м³; r=W/A—радиус ядра сечения площади подошвы фундамен­та, м; где W—момент сопротивления подошвы фундамента относительно наиболее нагруженной грани, м³. A — площадь подошвы фундамента, м²; е_u — предельно допустимое значе­ние относительного эксцентриситета.

Величина е_u для фундамента промежуточных мостовых опор на нескальных грунтах имеет следующие значения:

при учете только постоянных нагрузок 0,1;

при учете постоянных и временных нагрузок в наиболее невыгодном сочетании 1,0.

Расчет производят на действие нагрузок вдоль и поперек моста.

4.2.1  Расчет нагрузок вдоль моста.

V_б=6×9,9×2+4×9,9×1,35= 172,26 м³;

V_гр=0,5×2×9,9=9,9 м³;

g_б=14 кН/м³;

g_sb=(2,7-1)×9,81/(1+0,7)=9,81 кН/м³;

I сочетание:

N=11162+1,1(14×172,26+9,81×9,9)=13922 кН;

М=2577,8+289,6×3,35=3548 кН×м;

е_о=3548/13922=0,26 м;

r=a×b²/6ab=b/6; r=6/6=1 м;

e_o=0,25<1 – условие выполняется.

II сочетание:

N=9902+0,9(14×172,26+9,81×9,9)=12160 кН;

M=2577,8+289,6×3,35=3548 кH×м;

е_о=3548/12160=0,29 м;

r=a×b²/6ab=b/6; r=6/6=1 м;

e_o=0,29<1– условие выполняется

III сочетание:

N=9980+1(14×172,26+9,81×9,9)=12489 кН;

M=2145,7+236×3,35=2936 кH×м;

е_о=2936/12489=0,24 м;

r=a×b²/6ab=b/6; r=6/6=1 м;

e_o=0,24<1– условие выполняется

4.2.2 Расчет нагрузок поперек моста.

IV сочетание:

N=11162+1,1(14×172,26+9,81×9,9)=13922 кН;

M=2676,2+1089×3,35=6324 кH×м;

е_о=6324/13922=0,45 м;

r=b×a²/6ba=a/6; r=9,9/6=1,65 м;

e_o=0,45/1,65=0,27<1– условие выполняется

V сочетание:

N=9902+0,9(14×172,26+9,81×9,9)=12160 кН;

M=2676,2+1089×3,35=6324 кH×м;

е_о=6324/12160=0,52 м;

r=b×a²/6ab=a/6; r=9,9/6=1,65 м;

e_o=0,52/1,65=0,32<1– условие выполняется

VI сочетание:

N=9980+1(14×172,26+9,81×9,9)=12499 кН;

M=1876,5+880×3,35=4825 кH×м;

е_о=4825/12499=0,39 м;

r=b×a²/6ab=a/6; r=9,9/6=1,65 м;

e_o=0,39/1,65=0,23<1– условие выполняется

В VII сочетании заранее эксцентриситет равен нулю.

4.3  Расчеты основания и фундамента по первой группе предельных состояний

4.3.1 Общие положения

Расчеты массивного фундамента мелкого заложения по первой группе предельных состояний предупреждают потерю несущей способности оснований, устойчивости положения фундамента против опрокидывания и сдвига, устойчивости фундаментов при воздействии сил морозного пучения грун­тов, прочности и устойчивости конструкции фундаментов.

Расчеты по первой группе предельных состояний выпол­няют от сочетаний расчетных нагрузок, действующих в пло­скости моста (первое и второе сочетания) и в плоскости опо­ры (четвертое и пятое сочетания), и в курсовом проекте включают:

проверки по среднему и максимальному давлению на ос­нование в плоскости подошвы фундамента;

проверку несущей способности слабого подстилающего слоя основания (при наличии такового);

проверку на опрокидывание фундамента относительно ре­бер (в плоскости моста и плоскости опоры);

проверку на сдвиг фундамента в плоскости его подошвы.

Проверка устойчивости основания фундамента против глубокого сдвига в курсовом проекте не производится, так как фундамент под заданный тип мостовой опоры располо­жен не на косогоре. Не делается также проверка устойчиво­сти фундамента против сил морозного пучения, поскольку по заданию предусматривается проектирование фундамента под русловую опору моста, где сезонное промерзание грун­тов основания исключается. Прочность тела фундамента обе­спечивается соблюдением правил его конструирования и вы­бором материала.

4.3.2. Проверки несущей способности основания под подошвой фундамента

Проверки несущей способности основания под подошвой фундамента мелкого заложения выполняют (от 1-го и 4-го сочетания расчетных нагрузок) отдельно вдоль и поперек моста по формулам

p=N/A£R/g_n                                                             

p_max=N/A + M/W£ R×g_c/g_n                                                

где p и p_max, — среднее по подошве и максимальное под краем фундамента давление, кПа; N=F_v⁰+G—расчетная суммар­ная нагрузка, нормальная к плоскости подошвы фундамен­та, кН; F_v⁰ —вертикальная нагрузка на фундамент в рас­сматриваемом сочетании, кН; G—расчетный вес фундамента с грунтом на его уступах, кН, определяется по формуле (1.9), в которой следует принять γ_f = 1,1; М=Мо+DМ—момент внешних сил относительно центральной оси площади подош­вы фундамента, кН·м:

здесь M₀ — момент внешних сил в рассматриваемом сочета­нии расчетных нагрузок, кН·м; ΔM—момент сил в том же сочетании нагрузок, полученный за счет переноса этих сил к центру тяжести подошвы фундамента, который при симмет­ричных опоре и фундаменте равен (кН·м);