Рис.5. План ростверка свайного фундамента

Определяем вес грунта, лежащего на обрезе ростверка свайного фундамента по формуле:

NG,I = gf×NG,II = gf×Aр×(dр - hр)×gгр = 1,2×47,73 м2×0,6 м×17,248 кН/м3 = 592,74 кН.

Вес свай в свайном фундаменте определяется по формуле:

NС,I = gf×NС,II = gf×Aсв×lр,св×gб×n=1,2×(0,4 м)2×17,2 м×25 кН/м3×33 =2724,48 кН.

Определяем нагрузку, действующую на каждую сваю:

N = (åNo,I + NG,I + NС,I + NP,I)/n = (37103,28 кН + 592,74 кН + 2724,48 кН + 2147,85 кН)/33 = 1289,95 кН < 2276 кН/1,4 = 1625,7 кН - условие выполняется.

Вычисляем моменты, действующие вдоль и поперек моста относительно плоскости подошвы ростверка свайного фундамента:

Изгибающий момент относительно плоскости подошвы ростверка свайного фундамента, действующий вдоль моста.

Mo,II = 6×(P1 - P2)×c1 + T1×(H + h1 + h2 + dр) = 6×(1700 кН - 1550 кН)×0,5 м + 270 кН×(14,5 + 0,6 + 0,4 + 2,1) м = (450 + 4752) кН = 5202 кН×м.

Mo,I = gf×Mo,II = 1,2×5202 кН×м = 6242,4 кН×м.

Изгибающий момент относительно плоскости подошвы ростверка свайного фундамента, действующий поперек моста.

Mo,II = T2×(H + h1 + h2 + h3 + df) + T3×dр = 230 кН×(14,5 + 0,6 + 0,4 + 3,2 + 2,1) м = 6779 кН×м; Mo,I = gf×Mo,II = 1,2×6779 кН×м = 8134,8 кН×м.

Расчетную нагрузку на одну сваю во внецентренно нагруженном фундаменте при эксцентриситете относительно двух главных осей инерции определяем по формуле:

n n

N = [åNo,I + NP,I + NG,I + NC,I]/n ± (Mx×y)/Syi2 ± (My×x)/Sxi2.

i=1 i=1

x = 6,0 м, y = 1,4 м, Sxi2 = 6×[(1,2 м)2 + (2,4 м)2 + (3,6 м)2 + (4,8 м)2 +(6,0 м)2] = 475,2 м2, Syi2 = 22×(1,4 м)2 = 43,12 м2.

Nmax = 1289,95 кН + (6242,4 кН×м×1,4 м)/43,12 м2 + (8134,8 кН×м×6,0 м)/475,2 м2 = 1595,34 кН; Nmin = 1289,95 кН - (6242,4 кН×м×1,4 м)/43,12 м2 - (8134,8 кН×м×6,0 м)/475,2 м2 = 984,56 кН.

Nmax = 1595,34 кН < Fd/gn = 2276 кН/1,4 = 1625,7 кН - условие выполняется.

Nmin = 984,56 кН > 0 - условие выполняется.

Производим проверку несущей способности по грунту фундамента из свай как условного фундамента мелкого заложения. Условный фундамент принимаем в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами, определяемыми согласно [14, 16]. Среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов jm, прорезанных сваями, определяют по формуле:

n

jm = å ji×hi/d = (35°×4,4 м + 19°×4,0 м + 16°×8,8 м)/17,2 м » 22°.

i=1

Несущую способность основания условного фундамента проверяют по формуле, при этом подлежащие проверке среднее P, кПа (тс/м2), и максимальное Pmax, кПа (тс/м2), давления на грунт в сечении 3-4 по подошве условного фундамента определяют по формуле:

Nc Nc [6ac×(3Mc + 2Fh×d)]

P = ¾¾; Pmax = ¾¾ + ¾¾¾¾¾¾¾¾ ,

ac×bc ac×bc bc×[(k×d4/cb) + 3×ac3]

Размеры условного фундамента будут равны:

ширина условного фундамента

bусл = 2×1,4 м + 0,4 м + 2×d×tg 22°/4 = 6,512 м,

длина условного фундамента

lусл = 10×1,2 м + 0,4 м + 2×d×tg 22°/4 = 15,712 м.

Площадь подошвы условного фундамента

Aусл = bусл×lусл = 6,512 м×15,712 м = 102,32 м2.

Общий объем условного фундамента

Vобщ = Aусл×(d + dр) = 102,32 м2×(17,2 + 2,1) м = 1974,78 м3.

Объем грунта

Vгр = Vобщ - Vсвай - Vроств = 1974,78 м3 - 90,816 м3 -71,595м3 = 1812,37 м3.

Вычисляем вес грунта по слоям с учетом взвешивающего действия воды:

NG,I = gf×NG,II = (11803,3 + 8764,1 + 10878,9) кН = 31446,3 кН.

Среднее давление под подошвой условного фундамента, определенное по первой группе предельных состояний

Рср, I = [åNo,I + NP,I + NC,I + NG,I]/Aусл = (37103,28 + 2147,85 + 2724,48 + 31446,3) кН/102,32 м2 = 717,6 кПа.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания осевому сжатию согласно [9] и в результате получаем R = 1123,5 кПа. Проверяем условие P £ R/gn. 717,6 кПа < 1123,5 кПа/1,4 = 802,4 кПа - условие выполняется.

Определяем максимальное Pmax, кПа (тс/м2) давление на грунт по подошве условного фундамента вдоль и поперек моста.

- вдоль моста:

ac = 6,512 м, bc = 15,712 м, Mc = 6242,4 кН×м, Fh = 324 кН. Pmax = 730,2 кПа.

- поперек моста:

ac = 15,712 м, bc = 6,512 м, Mc = 8134,8 кН×м, Fh = 1416 кН. Pmax = 780,9 кПа.

Проверяем условие Pmax £ gc×R/gn = 1,2×1123,5 кПа/1,4 = 965,9 кПа -условие выполняется.

5.2. Расчет фундамента из забивных свай трения по второй группепредельных состояний (по деформациям)

Определяем среднее давление под подошвой условного фундамента от действия нормативных нагрузок (по второй группе предельных состояний):

Pср,II = [åNo,II + NP,II + NC,II + NG,II]/Aусл =

= (30919,4 + 1789,875 + 2270,4 + 26205,3) кН/102,32 м2 = 598 кПа.

Определяем осадку свайного фундамента как условного фундамента мелкого заложения.

Сжимаемую толщу разбиваем на слои толщиной не более 0,4×bусл = 0,4×6,512 м = 2,6 м. Принимаем hi = 2,5 м.

Расчет осадки фундамента мелкого заложения выполняется по формуле:

n

S = b×å(szp,i×hi)/Ei,

i=1

где b - безразмерный коэффициент, равный 0,8; szp = a×Po; szg,o = NG,II/(Aусл – Асвай) = 26205,3 кН/(102,32 м2 - 33×0,4 м×0,4 м) = 270 кПа - определяется с учетом взвешивающего действия воды; Po = P - szg,o = 598 кПа - 270 кПа.= 328 кПа; Pср,II = 598 кПа - среднее давление по подошве фундамента, определенное от действия нормативных нагрузок.

n

szg = szg,o + å gi×hi,

i=1

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается равной на глубине z = Hc, где выполняется условие: szp = 0,1×szg.

Результаты расчета осадки свайного фундамента как условного фундамента мелкого заложения приведены в табл. 6.

Таблица 6

Расчет осадки свайного фундамента как условного фундамента

мелкого заложения