Задание 7. Расчет несущей способности основания свайного фундамента мостового перехода

Местные автодороги и трубопроводы различного назначения при пересечении речек и ложбин с временными водотоками требуют устройства (строительства) мостовых переходов, рассчитанных на небольшую нагрузку. Обычно они возводятся на сваях неглубокого – до 10 м – заложения. В пределах каждого варианта требуется наметить такой переход и спроектировать одиночную сваю, рассчитав ее несущую способность по следующей схеме.

Расчет оснований фундаментов по несущей способности производится исходя из условия

F £ Fu/gn;

где F – расчетная нагрузка на основание; Fu – несущая способность (сила предельного сопротивления) основания; gn – коэффициент надежности по назначению сооружения (выбирается в зависимости от класса сооружения, в здании принять равным 1,2).

Несущая способность основания, Fu, кН (кгс), вертикально …
нагруженной висячей сваи определяется по формуле

где gt – температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения: — gt=1,1, если T0 соответствует твердомерзлому состоянию грунта и T0£T0¢ (T0¢ — среднегодовая температура на подошве сезонно-талого слоя (СТС), устанавливающейся в основании сооружения в процессе его эксплуатации); — gt = 1,0, если T0 соответствует пластичномерзлому состоянию грунта и T0>T0¢; gc – коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от вида и способов устройства фундаментов:

— столбчатые и другие виды фундаментов на естественном основании 1,0
— то же на подсыпках 0,9
— буроопускные сваи с применением грунтовых растворов, превышающих по прочности смерзания вмещающие грунты   1,1
— то же при равной прочности грунтовых растворов и вмещающего грунта 1,0
— опускные и буронабивные сваи 1,0
— бурозабивные сваи при диаметре лидерных скважин менее 0,8 диаметра свай 1,0
— то же при большем диаметре лидерных скважин 0,9

R – расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи, кПа (кгс/см2); A – площадь опирания сваи на грунт, м2 (см2); Raf,i – расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания фундамента в пределах i-го слоя грунта, кПа (кг/см2); Aaf,i – площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, м2 (см2); n – число выделенных при расчете слоев ММП (рис.1).


Рис. 1. Схема к расчету несущей способности основания свайного фундаментов при центральной нагрузке

 

Расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи R и расчетные сопротивления мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания фундамента Raf устанавливают экспериментально. Для расчета оснований сооружений II и III классов ответственности, возводимых с сохранением мерзлого состояния грунтов, и для предварительных расчетов R и Raf принимают по табл. 1-2 приложения 12.

При расчете несущей способности оснований необходимо определить расчетную температуру, которая соответствует минимальной несущей способности основания. Для свайных фундаментов это будет средняя по длине сваи и максимальная (из всех возможных значений средней температуры в году) температура ММП, называемая эквивалентной Те. Эквивалентная температура определяет несущую способность только по боковой поверхности. Несущую способность торца сваи определяет температура Tz на глубине z (z – глубина, отсчитываемая от подошвы слоя сезонного оттаивания) в момент установления эквивалентной температуры.

Поэтому для свайных фундаментов значения R следует принимать при расчетной температуре грунта Tz на глубине z, равной глубине погружения сваи, а расчетные сопротивления сдвигу Raf,i– при температуре грунта Tе на глубине середины i-го слоя грунта.

Расчетную температуру грунтов Tz для мостов, опор линий электропередачи, антенно-мачтовых сооружений и наземных трубопроводов определяют по формуле:

Tz,е = (T0 — Tbf)akТ + Tbf;

где Т0 – температура ММП, °С, (на глубине 10 м она принимается за среднегодовую); Тbf – температура начала замерзания, °С; a – коэффициент сезонного изменения температуры пород основания, принимаемый по табл. 3 приложения 12 в зависимости от значения параметров где z – расстояние от подошвы СТС до уровня, на котором определяется температура, м; Сf, lf – объемная теплоемкость, Дж/(м3×°С) [ккал/(м3×°С)], и коэффициент теплопроводности, Вт/ (м×°С) [ккал/(м×ч×°С)], мерзлых пород; kТ – коэффициент теплового влияния сооружения, принимаемый по табл. 4 приложения 12.

Определить несущую способность одиночной железобетонной бурозабивной сваи под мостовой опорой. Принять расчетную нагрузку на фундамент F=50 тс, длину сваи 10 м, ее поперечное сечение 30×30 см. Для нахождения льдистости за счет макровключений воспользоваться значениями влажности минеральных прослоев, указанными в задании 4.