Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ МИИТ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ФИЛИАЛ

           

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА № 1

по дисциплине: «Основания и фундаменты»

на тему: «Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста».

 

 

 

 

Выполнил:

студент  4 го курса:

Сидорова Е.И.

шифр 1063-С-1139

Проверил:

Емельянов С.Н.

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2014г.

 

Содержание

1. Исходные данные.

1.1. Исходные данные по нагрузкам.

1.2. Исходные данные по грунтам.

2. Инженерно-геологические условия  района строительства.

3. Проектирование фундамента мелкого  заложения на естественном основании.

3.1. Определение глубины заложения  фундамента с предварительной оценкой. минимальной глубины заложения по условию размыва (при наличии водотока) или промерзания (на суходоле).

3.2 Определение площади подошвы  и размеров уступов фундамента.

3.3. Определение расчетного сопротивления  грунта под подошвой фундамента.

3.4. Проверка напряжений под подошвой фундамента.

3.5 Расчет на устойчивость положения  фундамента.

3.6. Расчет осадки фундамента  на естественном основании.

3.7. Определение положения равнодействующей.

3.8. Расчет крена фундамента и  горизонтального смещения верха опоры.

4. Проектирование свайного фундамента.

4.1. Определение глубины заложения  и предварительное назначение.

размеров ростверка.

4.2. Длина и поперечное сечение  свай.

4.3. Определение расчетной несущей  способности сваи.

4.4. Определение числа свай, их  размещение и уточнение размеров ростверка.

4.5. Проверочный расчет свайного  фундамента по несущей способности (по первому предельному состоянию).

4.6. Расчет свайного фундамента.

5. Технология сооружения фундамента  и техника безопасности.

5.1. Основные положения  как условного массивного.

5.2.  Устройство крепления.

5.3. Разработка котлована.

5.4.   Погружение свай.

5.5.   Устройство ростверка.

5.6.   Техника безопасности.

6.  Технико-экономическое  сравнение вариантов фундамента.

Список используемой литературы.

 

1. Исходные данные.

1.1. Исходные данные по нагрузкам:

Номер геологического разреза              №9

Расчетный пролет                                   lp  = 33,0  (м) 

Высота опоры                                          h0 = 6,6  (м)

Вес опоры                                                 P0 = 4,40  (мН)

Вес пролетных строений                        Рп = 1  (мН)

Сила воздействия от временной

вертикальной подвижной нагрузки      Рк = 4,8  (мН)

Горизонтальная тормозная сила           Т = 0,48   (мН)

Коэффициент надежности временной

подвижной нагрузки                               = 1,14

Коэффициент для расчета глубины

промерзания грунта                                 Мt = 48

 

1.2. Исходные данные по грунтам:

Таблица 1

Номер слоя	1	2	3	4
Глубина подошвы слоя от поверхности,  м	1,0	8,2	11,6	Не установлена
Мощность слоя,  м	1,0	7,2	3,4
Абсолютная отметка подошвы слоя,  м	141,6	134,4	131,0
Уровень подземных вод WL,  м	141,7
Наименование грунта	Растительный грунт	Песок крупный	Суглинок	Глина
Удельный вес твердых частиц грунта ,  кН/м3	-	26,5	26,8	27,6
Удельный вес грунта ,  кН/м3	12,4	19,7	20,1	19,8
Природная влажность w	-	0,23	0,20	0,23
Граница текучести WL	-	-	0,31	0,41
Граница раскатывания	-	-	0,18	0,20
Удельное сцепление С,  кПа	-	1	32	54
Угол внутреннего трения , град.	-	40	25	19
Модуль деформации Е,  МПа	-	31	25	26

 

 

 
2. Инженерно-геологические условия района строительства.

   1. породы

   2. условия обводнения

   3. рельеф

   4. геологические процессы

   5. физические свойства

2.1. Определение наименования и состояния грунтов основания.

Сводная таблица физико-механических свойств грунта

Таблица 2

Показатели	Обозначения	Номер геологических слоев				Формула для расчета
		1	2	3	4
Удельный вес твердых частиц грунта			26,5	26,8	27,6	Из издания
Удельный вес грунта (нормальное значение)		12,4	19,7	20,1	19,8	То же
Влажность грунта	w, доли единицы		0,23	0,20	0,23	-«-
Удельный вес скелета грунта			16,02	16,75	16,1
Коэффициент пористости	е		0,65	0,6	0,71
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии			10	10,5	10,3
Степень влажности	, доли единицы		0,94	0,89	0,89
Граница раскатывания	, доли единицы			0,18	0,2	Из издания
Граница текучести	, доли единицы			0,31	0,41	То же
Число пластичности	, доли единицы			0,13	0,21
Показатель текучести	, доли единицы			0,15	0,14
Нормативные значения:
Модуль деформации	Е, МПа		31	25	26	Из издания
Угол внутреннего трения	, град/С, МПа		40	25	19	То же
Сцепление	С , кПа , кПа		1 350	32 300	54 300	По табл. 2.2 и 2.3
Наименование грунта:
песочного по е, ,        ― песок крупный средней плотности, насыщенный водой
глинистого по , ,   ― суглинок полутвердый

 

3. Проектирование фундамента  мелкого заложения на естественном  основании.

 

3.1. Определение глубины заложения фундамента с предварительной оценкой минимальной глубины заложения по условию размыва (при наличии водотока) или промерзания (на суходоле).

   Глубину заложения фундаментов  следует определять с учетом:

   - назначения и конструктивных  особенностей проектируемого сооружения;

   - величины и характеристики  нагрузок, воздействующих на основание;

   - инженерно-геологических  условий площадки строительства;

   - гидрогеологических условий  площадки и возможных их изменений  в процессе строительства и эксплуатации сооружений;

   - глубины сезонного промерзания  грунтов.

   Глубина промерзания – 1,4 м

   Минимальная глубина фундамента  должна быть:

1,4+0,25(запас)=1,75 м

   Определим нормативную глубину  промерзания, если она менее 2,5 м  по формуле:

,

где d0 – глубина промерзания для песков мелких и пылеватых – 30 см

      Мτ – коэффициент, численно равный сумме абсолютных  значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе – 38.

 м

   При строительстве на  суходоле минимальная глубина  заложения подошвы фундамента  определяется по формуле:

dmin=df+0,25

dmin=1,59+0,25=1,84 м

 

3.2. Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента.

  Размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров надфундаментной части опоры на величину обреза с=0,2 м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ.

   Минимальная площадь подошвы  фундамента определяется по формуле:

Аmin=(b0+2c)(l0+2c),

где b0 и l0 – ширина и длина надфундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента (b0=2,6 м; l0=9,8 м).

   Минимальные размеры:

bmin=2,6+2с=2,6+2*0,2=3,0 м

lmin=9,8+2с=9,8+2*0,2=10,2 м

Аmin=3,0*10,2=30,6 м

   Максимальную площадь подошвы  фундамента при заданной его  высоте hф определяют исходя из нормированного условия обеспечения жесткости фундамента.

hф= 6,0 м

   Максимальные размеры:

bmax=b0+1,16hф=2,6+1,16*6,0=9,56 м

lmax=l0+1,16hф=9,8+1,16*6,0=16,76 м

Аmax=9,56 *16,76 =160,22 м

 

3.3. Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента.

   Расчетное сопротивление  нескального грунта под подошвой  фундамента определяют по формуле:

R=1,7{R0[1+k1(b-2)]+k2γl1m(d-3)},

где R0 – условное сопротивление грунта, МПа;

       b – ширина подошвы фундамента, м;

       d – глубина заложения фундамента, м, принимается не менее 3 м от поверхности грунта;

       γ1m – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды, кН/м , допускается принимать γ1m=0,02мН/м ;

       k1, k2 – коэффициенты (для песка крупного k1=0,10 м , k2=3,0).

Rmin=1,7{0,35[1+0,10*(3-2)]+3*0,02(6,25-3)}=0,99 МПа

   Для окончательного определения  размеров подошвы фундамента  необходимо выполнить ряд дополнительных условий:

где N’p1 – расчетная вертикальная сила по обрезу фундамента (без учета веса фундамента и грунта на его уступах), мН;

       R – расчетное сопротивление грунта основания, МПа;

       γср – средний  удельный вес кладки фундамента грунта на его уступах, принять 0,02 мН/м ;

       γf – коэффициент надежности временной подвижной нагрузки;

       η – коэффициент, приближенно учитывающий действие  момента, η=1,2;

Так как Атр<Amin=30,6 м2 , то за конечный результат принимаем площадь фундамента:

 А=30,6 м2; b=3 м, l=10,2 м, d=6,25 м, hф=6,8 м

 

3.4. Проверка напряжений под подошвой фундамента.

   Расчет необходим для определения средних (Рm), максимальных (Pmax) и минимальных (Pmin) напряжений (давлений) на основание по подошве фундамента и сравнения их с расчетным сопротивлением грунта.

Pm≤R;   Pmin≥0

1)

- условие выполнено

2)

Pmax=0,79≥0,74

Т.к. условие не выполняется, берем:

А=51 м

b=51/10,2=5 м

l м

=0,381≤0,947 - условие выполнено

Pmax=0,614≤0,95 – условие выполнено

3) Pmin=Pm-0,233=0,381-0,233=0,148≥0 – условие выполнено

А=51 м2; b=3 м, l=10,2 м, d=6,25 м, hф=6,8 м

 

3.5. Расчет на устойчивость положения фундамента.