Расчет горизонтальных перемещений и углов поворота свайного ростверка и верха опоры

9.1 Расчет в плоскости ХОZ

Находим усилия, действующие на ростверк в расчетной плоскости, при числе расчетных плоскостей k_p =4

 

 

Находим реакции в связях и в заделке от единичных перемещений ростверка S =1, Ux =1, ωy =1.

Находим реакции при S=1.

r₁₁ при S =1 в соответствии с правилом знаков равна сумме проекций на Z.

 

- реактивный момент в заделке, равный сумме моментов от усилий в крайних сваях. - так как начало координат расположено в центре тяжести плана свай, а фундамент в плоскости XOZ – симметричен.

Находим реакции при U =1.

Находим реакции при ω_у =1.

Так как фундамент имеет 2-е плоскости симметрии, то начало координат расположим в точке пересечения плоскости подошвы ростверка и вертикальных плоскостей симметрии фундамента; система канонических уравнений метода перемещений принимает вид:

Решением этой системы уравнений находят перемещение ростверка:

Определяем коэффициенты, предварительно найдя определитель:

 

 

Определяем перемещения ростверка:

Продольные усилия в крайней свае нагруженной моментом:

Продольные усилия в крайней свае разгруженной моментом:

Момент в свае на уровне заделки в ростверк:

Поперечная сила в свае:

Проверка:

Перемещение верха опоры равно:

- таким образом данное условие выполнено

 

 

8.2) Расчет в плоскости YОZ

Находим усилия, действующие на ростверк в расчетной плоскости, при числе расчетных плоскостей k_p =3.

 

Находим реакции в связях и в заделке от единичных перемещений ростверка S =1, U =1, ω =1.

r₁₁ при S =1 в соответствии с правилом знаков равна сумме проекций на Z.

- реактивный момент в заделке, равный сумме моментов от усилий в крайних сваях. - так как начало координат расположено в центре тяжести плана свай, а фундамент в плоскости YOZ – симметричен.

Реакции в горизонтальной связи при U =1.

Реакции вертикальной связи при ω_у =1.

, так как

Cистема канонических уравнений метода перемещений принимает вид:

 

Решением этой системы находят перемещение ростверка:

Определяем коэффициенты, предварительно найдя определитель:

 

Определяем перемещения ростверка:

Продольные усилия в крайней свае нагруженной моментом:

Продольные усилия в крайней свае разгруженной моментом:

Момент в свае на уровне заделки в ростверк:

Поперечная сила в свае:

Проверка:

Перемещение верха опоры равно:

- таким образом данное условие выполнено

 

 

Рекомендации по производству работ.

 

Постройка фундаментов на местности, покрытой водой, ведется в более сложных условиях, чем на суше. Особенности производства работ по постройке таких фундаментов мостовых опор заключается главным образом в следующем: необходимо иметь специальные средства и сооружения для обеспечения устройства ограждений, а также для доставки к каждому фундаменту материалов, механизмов и рабочей силы. Нужны особые способы разбивочных работ; требуются специальные конструкции для ограждения котлованов и фундаментов от внешней воды в период строительства; в необходимых случаях используются методы подводной разработки грунта и подводного бетонирования.

В реках с глубиной воды 2…3 м в летний период для этих целей часто устраивают временные мостики на свайных, рамных или ряжевых опорах. Для ограждения места работ применяют перемычки.

Перемычками называют временные сооружения, предназначенные для ограждения места постройки фундамента от поверхностных вод. Перемычки используют не только для постройки фундамента, но и для возведения других частей сооружения, расположенных ниже горизонта вод. Конструкции перемычек весьма разнообразны. Для постройки рассчитанного в курсовой работе фундамента мелкого заложения можно использовать деревянные шпунтовые двухрядные с грунтовым заполнителем перемычки.

Грунтовая засыпка уменьшает водопроницаемость перемычки, а наружный шпунтовой ряд предохраняет ее от размыва. Внутренний шпунтовой ряд, являясь элементом перемычки, кроме того, служит ограждением дна водоема.

Для обеспечения совместной работы внутренней и наружной шпунтовой ряд соединяют поперечными схватками. Внутри перемычки чаще всего устанавливают один или несколько ярусов распорных рам, что повышает общую жесткость перемычки и позволяет уменьшить сечение шпунта и глубину забивки ниже дна котлована.

Наилучшим заполнителем для перемычки является песок.

Так как котлован разработан ниже уровня вод, то его необходимо осушить, можно применить способ открытого водоотлива, т.е. осуществляемого непосредственно из котлована. Для водоотлива применяют насосы, пригодные для откачивания загрязненной воды с примесью грунтовых частиц. Этот способ является простым и дешевым способом водопонижения.

Земляные работы в котловане должны вестись так, чтобы не была нарушена естественная структура грунта основания. Грунт основания может разрушаться при использовании землеройных машин большой производственной мощности. Особенно одноковшовых экскаваторов. Для предотвращения этого оставляется слой неразработанного грунта от 5 до 30 см.

В процессе работ необходимо предохранять котлован от затопления атмосферными осадками.

Разрабатывать грунт котлована и возводить фундамент нужно в сжаты сроки, не оставляя открытый на проектную глубину котлован на продолжительное время. После возведения фундамента пазухи между ними и стенами котлована заполняют грунтом, укладываемым послойно с трамбованием.

Для свайного фундамента сваи забивают подвесным молотом, используя копры или краны и направляющие каркасы. Подвесной молот является простейшим типом, который представляет собой металлическую отливку от 0.25 до 4.0 т. Молот имеет направляющие, которыми он скользит по стрелам копра. Поднимается молот лебедкой, установленной на копре. Высота подъема молота составляет 1.5…3.0 м. Число ударов молота 10..18 в 1 мин. Подвесные молоты просты по конструкции, но производительность их невелика.

Для направления движения сваи и молота в процессе погружения, а также для подъема сваи и установки ее на место часто используют рельсовые копры (например, КР – 20). Такой копер предназначен только для погружения вертикальных свай. В отличие от универсальных на таком копре нельзя изменить вылет копровой стрелы.

Забивка свай производится с использование подмостей. Вокруг фундамента устраивают временные подмости на деревянных или инвентарных металлических винтовых сваях. На подмостях укладывают рельсовые пути для передвижного моста, на который устанавливают копер. Подмости около каждой опоры можно соединить между собой временным рабочим мостом, устанавливаемым параллельно оси строящегося моста.

Временный мост используют для перемещения материалов, оборудования и рабочих. По нему также перемещается копер от опоры к опоре. Наличие подмостей обеспечивает возможность погружения свай независимо от колебаний уровня воды и степени волнения акватории.

Ростверк сооружают с помощью бездонного ящика. Бездонные ящики могут изготавливаться деревянными, металлическими или из понтонов КС с металлическим ножом в нижней части. Массу монтажных элементов ящика можно уменьшить путем раздельного опускания вначале каркаса, а затем заполнения стен.

Можно применить открытый водоотлив. После водоотлива перед бетонированием ростверка необходимо применять меры по устранению фильтрации воды через возможные неплотности ограждения и дефектные места в слое подводного бетона. В противном случае, как показывает практика, бетон ростверка в процессе твердения может быть поврежден вследствие вымывания из него цемента фильтрующейся водой.

 

 

Выбор типа фундамента.

На выбор типа фундамента влияют условия строительства: механовооруженность строящей организации, состояние базы стройиндустрии, транспортные условия, особенности строительной площадки и др. Также при выборе типа и глубины заложения фундамента должны учитываться конструктивные особенности моста.

В результате анализа грунтовых условий и учета применимости различных видов фундаментов намечают возможные варианты, которые могут различаться не только типом фундамента, но и разной глубиной заложения. Затем выполняют расчеты намеченных вариантов по предельным состояниям и устанавливают размеры их элементов. После этого сравнивают варианты по приведенным затратам, стоимости, расходу основных материалов, по трудоемкости и срокам производства работ. При сравнении полезно сопоставлять значения перемещений фундаментов и опор. В результате всех сравнений выбирается оптимальный вариант фундамента.

 

 

Литература

1. Методические указания по выполнению курсовой работы «Механика грунтов, основания и фундаменты», СПб, 1992г.,
2. Э.В. Костерин «Основания и фундаменты», М, ВШ., 1990 г.,
3. СНиП 2.05.03 – 84* «Мосты и трубы» М, 1985 г.,
4. СНиП 2.02.01 – 83 «Основания зданий и сооружений» М, 1985 г.,
5. СНиП 2.02.03 – 84 «Свайные фундаменты», М, 1986 г.,

СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов