Проектирование фундаментов опор мостов, страница 4

 – высота ростверка в плане, м.

При

.

Нормативный вес ростверка определяем по формуле

.             ( 19 )

При

Чтобы найти необходимое количество свай в ростверке приведем нагрузки к уровню подошвы ростверка. Результаты представим в таблице 5, аналогичную таблице 2.

Таблица 5 – Комбинации нагрузок, действующих в уровне подошвы ростверка

Сочетания нагрузок		Нормальная сила N, кН	Усилия, направленные вдоль моста		Усилия, направленные поперек моста			Примечания
			Fx,кН	Мy,кН*м		Fy,кН	Мx,кН*м
Постоянные нормативные		24890	-	-		-	-	Положительные моменты направлены по часовой стрелке
Основное сочетание		40280	-	847		-	-
Дополнительные сочетания	Основные нагрузки вдоль моста	37700	866	16720		-	-
	Основные нагрузки вдоль моста в обратном направлении	37700	-866	-18055		-	-
	Основные нагрузки и ветер поперек моста	37700	-	-668		865	13611

Необходимое количество свай определяем по формуле

               ( 20 )

где     g_к – коэффициент надежности, равный 1,4;

N^р_пр – расчетная нормальная сила в уровне подошвы ростверка, кН;

F_d – наименьшая несущая способность сваи, кН.

При N^р_пр = 40280 кН; F_d =1996.2 кН.

     

Для размещения свай в ростверке принимаем n_с = 35 свай.

4.4.2 Размещение свай в ростверке

Размещаем сваи в ростверке в 7 рядов по 5 свай в каждом. Так как у нас свайный фундамент с низким ростверком, то принимаем только вертикальные сваи.

Размещение свай в ростверке показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Схема размещения свай в ростверке

4.5 Расчет свайного фундамента как статически неопределимой стержневой системы

4.5.1 Общие положения расчета

Нормы проектирования [1] требуют выполнять расчет свайных фундаментов мостов с учетом совместной работы ростверка, свай и окружающего грунта.

Свайный фундамент с низким или высоким ростверком может рассматриваться как рамная конструкция, ригель которой находится над поверхностью грунта (высокий ростверк) либо заглублен в грунт (низкий ростверк).

Условия работы таких конструкций существенно различны, однако в настоящее время существует обобщенная методика расчета свайных фундаментов, одинаково пригодная и для высоких и для низких ростверков. Это единство достигается путем введения фиктивных горизонтальных связей, заменяющих отпор грунта по граням низкого ростверка.

Расчет ведут с расчленением фундамента на плоские расчетные схемы (рисунок 4), с использованием методов строительной механики.

Рисунок 4 — Расчетная схема свайного фундамента

4.5.2 Определение и проверка усилий в сваях

Расчет ведется методом перемещений в предположении, что фундамент имеет две плоскости симметрии. Тогда можно составить две плоские расчетные схемы, для каждой из которых выполняется расчет усилий и перемещений.

Расчет усилий и перемещений выполняют для каждой плоскости расчетной схемы (вдоль и поперек оси моста) в следующем порядке:

Расчет усилий и перемещений вдоль оси моста:

1.  Определяем усилия, передающиеся на плоскую расчетную схему (расчетный ряд свай), по  формулам

              ( 21 )

                ( 22 )

где     N^р_пр – расчетная нормальная сила в уровне подошвы ростверка, кН;

К_р – количество расчетных рядов;

F – расчетная горизонтальная нагрузка, действующая на расстоянии h₀ от точки О (см. рисунок 4);      

                 ( 23 )

М – суммарный момент от всех сил относительно точки О, действующий в расчетной плоскости.

N₁ = 37700/7 = 5386 кН;

F₁ = 865/7 = 124 кН;

h₀ = 13611/865 = 15.73 м.

Расчетная схема свайного фундамента показана на рисунке 4.

2.  Вычисление относительных значений единичных реакций системы по формулам

r¹_uu = m_{1 *} n_ф + n _* m₂;                                                      ( 24 )

r¹_uw = - n_*m₃;                                                         ( 25 )

r¹_ww = m_1*åx²₊ n_*m₄;                                              ( 26 )

r¹_vv = 3* m₁;                                                         ( 27 )

где     n – число свай в расчетном ряду;

n_ф – число фиктивных свай при расчете низкого ростверка;

х – расстояния  от оси, проходящей через центр тяжести свайного поля в уровне подошвы фундамента, до осей свай (положительные – влево от точки О); 

m₁ = t/l_n;                                                        ( 28 )

t = F_св/I_св;                                                      ( 29 )

m₂ = 12/l_м³;                                                    ( 30 )

m₃ = 6/l_м²;                                                      ( 31 )

m₄ = 4/l_м;                                                       ( 32 )

I_св = d⁴/12;                                                     ( 33 )

l_n – расчетная  длина сжатия свай, м (для свай стоек равна расстоянию от подошвы ростверка до острия сваи), м ;

l_м – расчетная длина изгиба свай;

l_м = l₀ + 6d;      ( 34 )

l₀ – свободная длина сваи, для низкого ростверка l₀ = 0;

l_м = 0 + 6_*0.4 = 2.4 м;

При l_n = 15.2 м; F_св = 0,16 м²

I_св = (0.4)⁴/12 = 2.13∙10^-3 м⁴;

t = 0.16 / 2.13∙10^-3 = 75 м^-2;

m₁ = 75 / 15.2 = 4.9 м^-3;

m₂ = 12 / (2.4)³ = 0.87 м^-3;

m₃ = 6 / (2.4)² =1.04 м^-2;

m₄ = 4 / 2.4 = 1.67 м^-1.

3.  Для низкого ростверка находят количество фиктивных горизонтальных свай по формуле

n_ф = F_р*l_n / А_св*Е_s*К_р;     ( 35 )