У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Тема- Расчёт и проектирование основания фундамента промежуточной опоры моста

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-06-20

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 20.2.2025

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра МДТТ ОиФ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Основания и фундаменты»

Тема: Расчёт и проектирование основания фундамента промежуточной

опоры моста.

                                                                                        Выполнил:  

            студент гр. СЖД – 334

                                                                         Маслов А.С.

                                                                                        Проверил:

                                                                                        Копылов В.А.

Екатеринбург

2007


Содержание

[1] Введение

[2] 2. РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

[3] 2.1. Выбор глубины заложения фундамента

[4] 2.2. Определение площади подошвы фундамента

[5] 2.3.Определение осадки основания

[6] 2.5. Определение положения равнодействующей

[7] 2.6. Расчёт основания по I группе предельных состояний

[8]                   3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА НА СВАЯХ

[9] 3.1. Выбор глубины заложения и глубины свай

[10] 3.2. Определение несущей способности одиночной сваи

[11] 3.3. Определение расчётных нагрузок

[12] Расчёт горизонтальных смещений сваи и верха опоры

[13] кНм;

[14] 4. Выбор механизма для погружения сваи и определения проектного отказа

[15]
4.1. Технико-экономическое сравнение варианта фундамента

[16] Список литературы

Введение

Минимальная стоимость, наименьшая трудоёмкость и экономичность достигаются в результате вариантного проектирования. В курсовом проекте рассмотрены 2 вида фундамента – на естественном основании, на забивных призматических сваях. Фундаменты проектируются на основе результатов инженерно – геологических, инженерно – геодезических, инженерно – гидрометеорологических изысканий строительной площадки, а так же данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности проектируемой опоры моста и условий эксплуатации, нагрузки.

Выбор варианта фундамента производится на основе технико-экономического расчёта.

Проектируется фундамент промежуточной опоры моста расположенной на акватории водоёма с условной отметкой меженных вод 63,5м, горизонтом высоких вод 66м. инженерно-геологические условий площадки строительства установлены бурением 30м и представлены в паспорте инженерно- геологических условий. Показан инженерно- геологический разрез по скважинам, приведены нормативные расчётные значения основных показателей физико-механических свойств грунтов.

2. Исходные данные.

1. вариант 13;

2. номер паспорта инженерно-геологических условий 30;

3. расстояние между осями ферм B2=4,0 м;

4. длина пролета моста L=33 м;

5. высота опоры h0=8,8 м;

6. отметка дна водоема 62,0м;

7. горизонты воды:

  а) высокой (ГВВ) 66,0 м;

  б) меженной (ГМВ) 63,5 м;

8. глубина размыва русла у опоры hр=1,0 м;

9. постоянная вертикальная нагрузка от пролетных строений N=770 кН;

10. временные нагрузки:

а) от подвижного состава:

  – вертикальные Q=8400 кН;

  – горизонтальные продольные от торможения 840 кН;

б) ветровые нагрузки и плечи приложения относительно обреза фундамента:

 – продольные:

• на пролетное строение при наличии состава W1=160 кН;

  • плечо F1=7,9 м;

  • на опору W2=140 кН;

  • плечо F2=5,7 м;

 –поперечные:

  • на пролетное строение при наличии состава W3=320 кН;

  • плечо F3=12,0 м;

  • на опору W4=60 кН;

  • плечо F4=5,7 м;

в) ледовая нагрузка L1=2000 кН;

г) плечо приложения нагрузки Е=4,3 м.

1. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Оценка инженерно – геологических и гидрологических условий площадки строительства имеет цель выяснить: особенности работы под воздействием напряжений от нагрузок, передаваемых фундаментом (прочность и сжимаемость грунтов, наличие слабых прослоев), влияние подземных и поверхностных вод на условие возведения и работы фундамента.

По описанию напластования грунтов строится инженерно – геологический разрез в масштабах: по горизонтали 1:200, по вертикали 1:100.

Инженерно – геологические условия площадки строительства

                                                                                                                     Таблица №1

Заключение: грунты площадки строительства имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоёв. Все грунты, за исключением первого слабого слоя (ил), имеют достаточную прочность, непросадочные, ненабухающие, и могут быть использованы в природном состоянии в качестве основания опоры моста.В целом площадка пригодна для возведения опоры моста. Целесообразно рассмотреть два варианта фундаментов:

а) на естественном основании;

б) свайный из забивных призматических свай.


              

                                                                                                                                                                                   Таблица №2          

Нормативные и расчетные значения характеристик физико-механических свойств грунтов.

 


2. РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТА НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

2.1. Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента определяется dф определяется инженерно – геологическими, гидрологическими, условиями  строительства и конструктивными особенностями сооружения.

Глубина заложения фундамента:

– по  инженерно – геологическим условиям:

                                            

–гидрологическими условиями

                                          

Принимаем для дальнейших расчётов глубину заложения подошвы фундамента dп =3,5 м от поверхности дна, что соответствует абсолютной отметке   58,5 м.

2.2. Определение площади подошвы фундамента

В первом приближении требуемая площадь подошвы фундамента при выбранной глубине заложения определяется по формуле:

,

где:  - расчётная вертикальная нагрузка на обрез фундамента:

- табличное значение расчётного сопротивления грунта основания, = 256 кПа;

- среднее значение удельного веса кладки фундамента и грунта на его уступах,

           = 18,371 кН/м3;

- высота фундамента.

Геометрические размеры нижней части опоры:

см

см

Высота фундамента: м.

Объём опоры (по формуле объёма усечённой пирамиды):

,

где:  - высота опоры;

- площадь верхнего и нижнего оснований.

 м;

м3.

 

Собственный вес опоры:  

кН

Минимальная и максимальная площадь фундамента по конструктивным соображениям:

;

,

где:  - ширина и длина опоры в плоскости обреза фундамента;

      С – уширение обреза фундамента в сторону от опоры;

       - предельный угол рассеивания напряжений в бетонной кладке

     фундаментов мостовых опор.

м2;

м2;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

Вертикальная составляющая нагрузки на обрез фундамента при основном сочетании:

кН;

то же, горизонтальная вдоль моста для расчёта площади подошвы:

 кН;

Основанием фундамента служит непросадочные, ненабухающие мягкопластичные суглинки с характеристиками: R0=0,265 МПа, φ=20,376, С=0,043 МПа.

Требуемая площадь фундамента определяется:

м2;

Условие выполняется: .

Коэффициент отношения сторон сечения нижней части опоры и фундамента:

;

Размеры фундамента следующие:

м – ширина;

м – длина;

Определяем вес фундамента Gф и вес грунта на его уступах Gгр:

кН;

кН.

Нагрузки, приведённые к центру тяжести подошвы фундамента:

;

кН;

кНм.

Расчётное сопротивление грунта основания для расчёта по второй группе предельных состояний:

кПа.

Проверяем выполнения условий:

;

;

;

кПа - выполняется;

<463,06-выполняется;

2.3.Определение осадки основания

Расчёт производится на основное сочетание нагрузки, при этом временная поездная нагрузка не учитывается.

Условие расчёта: ,

S – расчётное значение осадки основания, см;

Su – предельное значение вертикального смещения опоры.

,

где: L – длина меньшего примыкающего к опоре пролёта, равная 33 м.

Разбиение сжимаемой толщи на слои производится для создания следующих условий:

- границы слоёв совпадают с границами литологических разностей и с уровнем подземных вод;

- мощность i – го слоя

м.

Осадку основания рассчитываем по формуле:

,

;

       .

Вычисление суммы  в пределах м приведём в табличной форме:

Полученное значение осадки сравниваем с предельно допустимой величиной:

см

- условие выполняется.

2.4. Определение крена фундамента и перемещение верха опоры

Крен фундамента определяется от действия всех нагрузок при основном их сочетании, отдельно вдоль и поперёк моста, с учётом момента в уровне подошвы.

Вертикальная составляющая нагрузки вдоль моста:

кН;

Горизонтальная составляющая нагрузки вдоль моста:

кН;

Момент горизонтальных сил, действующих вдоль моста:

где: h – расстояние от верха опоры до подошвы фундамента;

м;кНм;

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки:

м.

Определяем средний модуль деформации грунта:

 

;

;

кПа;

;

Крен фундамента при действии горизонтальной составляющей нагрузки вдоль моста:

м;

 

где kе = 0,187 − коэффициент определяемый интерполяцией по таблице 5 приложения к СНиП [5] в зависимости от:

;

Определяем перемещение верха опоры:

м;  

мсм;  

Допускаемое значение крена опоры:

 

см.

Условие проверки выполняется

Определение крена и смещения опоры поперёк моста:

Вертикальная составляющая нагрузки поперёк моста:

кН;

Горизонтальная составляющая нагрузки поперёк моста:

кН;

Момент горизонтальных сил, действующих поперёк моста:

 кНм;

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки:

м.

Крен поперёк моста:

Определяем перемещение верха опоры:

м;  

мсм;  

Допускаемое значение крена опоры:

 

см.

Условие проверки не выполняется, т.к. перемещение верха опоры больше предельно допустимого. Необходимо увеличить либо площадь фундамента до величины Аmax, либо глубину его заложения.

Аналогичным расчетом установлено, что при bmax=6,12м и lmax=16,16м крен ib=0,0015, перемещение Sb=2,0см<Su=2,872. Для дальнейших проверок принимаем фундамент размерами b=6,12м, l=16,16м.

2.5. Определение положения равнодействующей

Для оснований из нескальных грунтов под фундаментами мелкого заложения, рассчитываемыми без учёта заделки в грунт, должно быть проверено положение равнодействующей нагрузок по отношению к центру тяжести площади подошвы фундамента. При этом точка приложения равнодействующей не должна выходить за пределы ядра сечения подошвы фундамента r.

;N=18476,59; (b=6,12м, l=16,16м)

кН;

;

Условие выполняется.

2.6. Расчёт основания по I группе предельных состояний

Расчёт произведён с коэффициентом надёжности Yf=1.1 для постоянных нагрузок, Yf=1.2 – для временных.

м3;

Расчётные нагрузки, приведённые к центру тяжести подошвы при проверке несущей способности основания:

где:  кН;

кН;

кНм;

Расчётное сопротивление суглинка основания фундамента одноосному сжатию по СНиП 2.05.03-84:

кПа;

Несущая способность основания под подошвой фундамента мелкого заложения должна удовлетворять условиям:

кПакПа;

Условие выполняются, несущая способность основания обеспечена.

Определяем нагрузки при расчете на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента:

 кН; кНм – момент опрокидывающих сил относительно длинной стороны фундамента;

Момент удерживающих сил: кНм;

Проверяем условие устойчивости сооружения против опрокидывания:

кНм;

;

Условие устойчивости сооружения против сдвига по подошве:

- удерживающая сила: кН;

-cдвигающая сила: 

.

Требования СНиП  2.05.03-84 на устойчивость конструкции против опрокидывания и сдвига выполняется. Выбранные размеры фундамента мелкого заложения на естественном основании b = 4,71 м, l = 12,44м полностью удовлетворяют условиям расчёта по первой и второй группам предельных состояний.

                  3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА НА СВАЯХ

В курсовом проекте рассматривается устройство свайного фундамента из забивных призматических свай.

3.1. Выбор глубины заложения и глубины свай

Определим необходимую глубину заложении ростверка:

– по  инженерно – геологическим условиям:

м;

– по гидрологическим условиям:

м;

Принимаем для дальнейших расчётов глубину заложения ростверка от поверхности днам, что соответствует абсолютной отметке 59,3 м, высота ростверка м. Минимальные размеры подошвы ростверка в плане b = 4,71 м, l = 12,44 м.

Анализ инженерно – геологического разреза площадки строительства показывает, что сваи могут быть погружены в ИГЭ-3 делювиальную глину(Il=0,115). сваи будут работать как висячие, а во втором случае как сваи стойки. Назначаем длину и составляем расчётную схему сваи:

мглубина заделки в ростверк;

м мощность прорезанных слоёв;

глубина заглубления в несущий грунт;

м.

Принимаем сваю марки С–8–30 длиной 8м, сечением  см, изготовляемой из бетона класса В20 и арматуры класса AII: 4 стержня диаметром 12 мм.

3.2. Определение несущей способности одиночной сваи

Несущая способность сваи по сопротивлению грунта:

кН;

Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по сопротивлению грунта основания:

кН;

Несущая способность по материалу сваи:

кН;

Коэффициент использования прочности материала сваи и грунта основания:

;

Требуемое количество свай:

кН – расчётная нагрузка, передаваемая на обрез ростверка опорой.

шт.

Принимаем в фундаменте 15 свай: 3 ряда свай вдоль моста по 5 свай, сваи расположены друг за другом.

Определяем нагрузки от собственного веса ростверка, грунта на его уступах                  и свай:

кН;

кН;

кН;

3.3. Определение расчётных нагрузок

Расчётные нагрузки, действующие в уровне подошвы ростверка:

- вертикальная составляющая:

кН;

-горизонтальная составляющая вдоль моста:

кН;

- определяющий момент внешних сил, действующих вдоль моста:

кНм;

-горизонтальная составляющая и момент поперёк моста:

кН;

кНм;

Расчётная нагрузка, передаваемая на крайние сваи:

- при действии нагрузки вдоль моста (относительно оси Х):

кН;

кН;

;

кН;

при действии нагрузки поперёк моста:

кН;

кН;

.

В обоих случаях условия выполняются.

  1.  Расчёт горизонтальных смещений сваи и верха опоры

Поперечная сила и изгибающий момент, действующие на голову сваи в уровне подошвы ростверка:

кН;

кН;

кНм;

кНм;

Коэффициент деформации:

где: Е – модуль упругости бетона;

       - момент инерции поперечного сечения сваи;

       м – условная ширина сваи;

      К = 9500 кН/м4 – коэффициент пропорциональности, для грунта, расположенного на глубине от подошвы ростверка до м, т.е. аллювиальный суглинок;

  - коэффициент условия работы.

Приведенная длина сваи:

м

Горизонтальное перемещение и угол поворота сечения сваи от единичных горизонтальных сил и момента, приложенных в уровне поверхности грунта:

м/кН;

м/кН;

м/кН;

В связи с тем, что сопряжение головы сваи с ростверком жесткое , поворот головы сваи невозможен, т.е. ψ0=0, и на голову сваи со стороны заделки передаётся момент:

кНм;

l0 - длина участка сваи, м, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности грунта;

Горизонтальное перемещение головы сваи:

м

Горизонтальное смещение верха опоры:

м;

см.

Условие расчёта по деформациям выполняется, горизонтальное перемещение головы сваи и верха опоры не превысит предельно допустимой величины.

4. Выбор механизма для погружения сваи и определения проектного отказа

Свая погружается в мягко пластичный суглинок, остриё – в полутвердую не просадочную делювиальную глину.В первом приближении принимаем, что масса ударной части дизель – молота должна составить 1,25 массы сваи, т.е. т. Определяем необходимую минимальную энергию удара:

 кДж.

Принимаем трубчатый дизель – молот С-974.

Проверка пригодности принятого молота:

где:  кН - полный вес молота;

      кН - вес сваи, наголовника и подбабка;

      кДж - расчётная энергия удара;

      мм - фактическая высота падения ударной части молота;

       - коэффициент применимости молота.

Т.к. проектируются сваи-стойки, то проектный отказ не определяется.

Т.к. условие проверки выполнено,  то данный дизель-молот подходит для погружения этого типа свай на проектную глубину.


4.1. Технико-экономическое сравнение варианта фундамента

 

Таблица №4

Наименование работ

эскиз

ед.изм

формула подсчёта

кол-во

1

Погружение стального

инвентарного шпунта

т

(5,91+13,64)∙2∙9,5∙

0,058/0,4

53,86

2

Разработка грунта в котловане под фундамент

м3

5,91∙13,64∙3,6

290,20

м3

13,64∙5,91∙(3,6+1,2)

              

386,94

3

Водоотлив

м3

171,46

4

Устройство фундамента

5

Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента

м2

(3,51+11,22)∙2∙1+(4,71+12,44)∙2∙1

63,76

м3

290,2-171,146

119,05

6

Обратная засыпка пазух

1

Погружение стального инвентарного шпунта

м

(5,91+13,64)∙2∙7,9∙

0,058/0,4

44,79

2

Разработка грунта в котловине под ростверк

м3

5,91∙13,64∙2,5

201,53

3

Водоотлив

м3

5,91∙13,64∙(2,5+1,2)

298,27

4

Погружение сваи на глубину до 10 м

шт.

15

15

м3

4,71∙11,22∙2,2

116,26

5

Устройство ростверка

м2

(11,22+4,71)∙2∙2,2

70,09

6

Гидроизоляция боковых поверхностей ростверка

м3

201,53-116,26

85,27

7

Обратная засыпка пазух

Сметная себестоимость и трудозатраты.

Вариант №1.

Обоснование расценки

Вид работ

Единицы измерения

Количество

Стоимость, руб

Затраты труда, чел- дн

Прямые

затраты на ед.

Материалов на

ед.

Всего

на ед.

всего

СвКm

Сa

7-14

Устройство и разработка шпунтового ограждения

котлована

т

53,86

74-00

86-00

3985,64

4631,96

1,88

101,2

1-740

Водоотлив из котлована при притоке более 60м3/ч.

 м3

290,20

1-50

-

435,3

-

0,08

23,22

калькуляция

Разработка грунта в

котловане механизированным способом при глубине котлована более 1,8м

 м3

386,94

2-70

-

1044,74

-

0,28

108,3

13-63

Устройство фундамента опоры моста

 м3

171,46

17-22

22-64

2298

3882

1,38

236,6

калькуляция

Гидроизоляция фундамента обмазкой битумом за два раза

 м2

63,76

0-58

-

36,98

-

0,03

1,91

1-654

Обратная засыпка пазух

 м3

85,27

0-77

-

65,66

-

0,15

12,79

Итого

7866,28

8513,8

63,76

Прочие работы и трудозатраты (5% основных).

393

425,69

119,05

24

Итого: стоимость и трудозатраты на основные работы варианта №1

8259,59

8939,49

508

Накладные расходы (15,5% от суммы основных затрат)

1280

Сметная себестоимость

С=((8259+1280) ∙1,05+1,02∙8939,5)∙1,06 = 20282

Вариант №2

Обоснование расценки

Вид работ

Единицы измерения

Количество

Стоимость, руб

Затраты труда, чел- дн

Прямые

затраты на ед.

Материалов на

ед.

Всего

на ед.

всего

СвКm

Сa

7-14

Устройство и разработка шпунтового ограждения

котлована

т

44,79

74,00

86-00

3314,46

3851,94

1,88

84,2

1-740

Водоотлив из котлована при притоке более 60м3/ч.

 м3

201,53

1-50

-

302,3

-

0,080

16,12

калькуляция

Разработка грунта в

котловане механизированным способом при глубине котлована более 1,8м

 м3

298,27

2-70

-

805,329

-

0,28

83,52

7-85

Погружение сваи до 12 м

 м

15

24-25

58-33

363,75

874,95

0,723

10,85

калькуляция

Устройство ростверка

м3

116,26

17-22

22-64

2002

2632,1

1,382

160,67

калькуляция

Гидроизоляция фундамента обмазкой битумом за два раза

 м2

70,09

0-58

-

40,65

-

0,03

2,1

1-654

Обратная засыпка пазух

 м3

85,27

0-77

-

65,66

-

0,15

12,79

Итого

6894,15

7359

370,25

Прочие работы и трудозатраты (5% основных).

344,7

367,9

85,27

18,5

Итого: стоимость и трудозатраты на основные работы варианта №2

7238,6

7727

388,76

Накладные расходы (15,5% от суммы основных затрат)

1122

Сметная себестоимость

С=((7238,6+1122) ∙1,05+1,02∙7727) ∙1,06 = 17659,78

Технико – экономические показатели сравниваемых вариантов

№ пп

Вариант

Сметная себестоимость

Трудоёмкость

Объём земляных работ

Объём и бетона железобетона

рубли

%

чел-дни

%

м3

%

м3

%

1

№1

20282

115

508

131,59

290

143,56

171,5

245

2

№2

17660

100

389

100

202

100

70

100

По технико-экономическим показателям второй вариант – свайный фундамент более предпочтительней, т.к. уменьшается стоимость и трудоёмкость строительства.                             

Список литературы

1. «Расчёт и проектирование основания фундамента промежуточной опоры                 моста», Ю.И.Яровой, г. Екатеринбург 2003г.

2. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

3. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты

4. СНиП 3.02.01-83 Основания и фундаменты

5. СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...3

Исходные данные………………………………………………………………………4

1. Оценка инженерно – геологических и гидрологических условий площадки строительства…………………………………………………………………………..6

2. Расчёт фундамента на естественном основании………………………………….9

2.1. Выбор глубины заложения фундамента…………………………………………9

2.2. Определение площади подошвы фундамента…………………………………..9

2.3. Определение осадки основания…………………………………………………16

2.4. Определение крена фундамента и перемещение верха опоры………………..17

2.5. Определение положения равнодействующей…………………………………..19

2.6. Расчёт основания по первой группе предельных состояний………………….20

3. Проектирование фундамента на сваях……………………………………………22

3.1. Выбор глубины заложения ростверка и длины свай…………………………..22

3.2. Определение несущей способности одиночной сваи………………………….22

3.3. Определение расчётных нагрузок……………………………………………….23

3.4. Расчёт горизонтальных смещений сваи и верха опоры………………………..25

4. Выбор механизма для погружения сваи и определение проектного отказа……27

4.1. Технико – экономическое сравнение вариантов фундамента…………………28

Список литературы……………………………………………………………………31

 




1. Основные социологические теории личности Проблема личности ~ одна из центральных в
2. тема векторів 5
3. 1политические отношения и политическую систему 2полит
4. і При тазових передлежаннях 35 пологів сіднички знаходяться над входом у м-таз
5. стильові напрями і течії в літературі Перед тим як розбиратись із конкретними літературними напрям
6. НУЛОЦИТОЗ АГРАНУЛОЦИТОЗ уменьшение числа лейкоцитов
7. Ділове спілкування
8. Лечебное дело Оказание доврачебной помощи ребенку при носовом кровотечении
9. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к лабораторной работе 2 Ростов ~ на ~ Дону 2004 УДК 614
10. com-kitezone ЧТО ТАКОЕ СНОУКАЙТИНГ Сноукайтинг представляет собой катание на лыжах или сноуборде с кайтом