Определение нагрузок, действующих на основание фундамента трубы

Согласно СНиП 2.05.03 [4], параметры фундамента мелкого заложения устанавливаются расчетами по первой группе предельных состояний на основе сочетания расчетных (постоянных и временных) нагрузок.

К постоянным нагрузкам относятся: давление от веса насыпи, собственный вес конструкции трубы и гидростатическое давление.

К временной нагрузке – давление от подвижной нагрузки.

2.4.1.Определение расчетного вертикального давления на звенья трубы от веса насыпи

Схема к определению расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок приведена на рис.3.

 

d

a

d

o

b

лб

d

G

лб

G

зв

G

Г

h

н

H

н

р

р

р

р

Р

V

 

Рис.3. Схема к определению расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок

1.Расчетное вертикальное давление грунта (кПа) на звенья трубы

Р = γ_f p_v, (12)

Р = 79,81 · 1,1 = 87,79 кПа,

где γ_f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

p_v – нормативное вертикальное давление, кПа.

Нормативное вертикальное давление грунта (кПа) от веса насыпи на звенья трубы определяют по формуле

p_v = с_v γ_нh_н, (13)

p_v = 1,35 · 17,7 · 3,34 = 79,81 кПа,

где h_н – высота засыпки от верха дорожного покрытия до верха звена, м;

γ_н – удельный вес грунта засыпки, кН/м³, принимаемый 17,7 кН/м³;

с_v – коэффициент вертикального давления грунта, определяемый для железобетонных звеньев трубы по формуле

с_v = 1 + В₀ (2 – В₀ ) τ_n · tgφ_n, (14)

с_v = 1 + 1,84 (2 – 1,84 · ) · 0,33 · 0,58 = 1,35,

здесь

В₀ = . (15)

В₀ = · = 7,79,

В₀ = = 1,84.

Если В₀ > h_н/d, то следует принимать В₀ = h_н/d;

φ_n – нормативный угол внутреннего трения грунта засыпки трубы, равный 30 град;

d – внешний диаметр звена водопропускной трубы, м;

а – расстояние от основания насыпи до верха звена трубы, м;

S – коэффициент, принимаемый равным 1,0;

τ_n – коэффициент нормативного бокового давления грунта для звеньев трубы, определяемый по формуле

τ_n = tg² (45° - ). (16)

τ_n = tg² (45º - ) = 0.33.

2. Нагрузка от веса 1 п.м звена трубы, кН,

G = V_звγ_bγ_f, (17)

G = 0,84 · 24 · 1 = 20,16 кН,

где V_зв – объем 1 п.м звена, м³(см.табл.4);

γ_b – удельный вес железобетона (24 кН/м³);

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке (γ_f = 1).

3. Нагрузка от веса 1 п.м лекального блока фундамента, кН,

G = V_лбγ_bγ_f, (18)

G = 0,57 · 24 · 1 = 13,68 кН,

где V_лб – объем лекального блока, м³ (см.табл.4).

4. Погонная нагрузка от гидростатического давления, кН (см. рис.3)

G = γ_wγ_f, (19)

G = ∙9,81 ∙1,1= 17,33 кН,

где d₀ – внутренний диаметр трубы, м;

γ_w – удельный вес воды (9,81 кН/м³).

2.4.2. Определение вертикального давления на звенья трубы от подвижной нагрузки

Расчетное вертикальное давление грунта от подвижного состава на звенья трубы вычисляют по формуле

p = γ_f (1 + μ) p_vψ, (20)

p = 1,0 · 1,28 · 29,34 = 37,56 кПа,

где γ_f = 1,0 – коэффициент надежности по нагрузке;

(1 + μ) – динамический коэффициент, который при нагрузке НК – 80 определяется по формуле

(1 + μ) = 1,35 – 0,05 d = 1,35 – 0,05 · 1,5 = 1,28. (21)

Нормативное вертикальное давление, кПа, на звенья трубы от подвижной нагрузки вычисляют по формуле

p_vψ = , (22)

p_vψ = = 29,34 кПа,

где ψ – линейная нагрузка, определенная по СНиП 2.05.03, для нагрузки НК – 80 при высоте засыпки 1 м и более равна 186 кН/м;

а₀ – длина участка распределения, определенная по СНиП 2.05.03 для нагрузки НК – 80, при высоте засыпки 1 м и более равна 3 м;

h_н – расстояние от верха дорожного покрытия до верха звена, м (см.рис.3).