Оценка несущей способности и сжимаемости

Грунтов основания

Несущая способность грунтов основания оценивается послойно сверху вниз (рис.2).

 

 

 

Рис.2. Схема к расчету несущей способности и сжимаемости

грунтов основания насыпи.

 

Для первого слоя грунта значение R определяют на глубине d₁ = 3 м, если d₁ <3 м; при d₁ >3 м d₁ принимается равным расстоянию от середины насыпи (H_н/2) до середины первого слоя грунта основания, а для второго и третьего слоев грунта соответственно на уровне их кровли (d₂, d₃).

Для каждого i-го слоя грунта основания (нескального) определяют расчетное сопротивление осевому сжатию R согласно СНиП 2.05.03 [4]:

 

R_i =1.7{R_oi [1+k₁ (b_лб – 2)]+k₂g(d_i–3} (12)

 

где R₀ - условное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по прил. 2 и 3 в зависимости от вида грунта и его физических характеристик (табл.3); k₁ и k₂ - коэффициенты, принимаемые по прил.4; d_i - глубина, м, на которой определяется R_i, принимаемая от середины высоты насыпи (см.рис.2); g - средний удельный вес слоев грунта, без учета взвешивающего действия воды принимается равным 19,62 кН/м³; b_лб - ширина подошвы лекального блока, м (табл.4).

 

R₁ = 1.7{147,00 [1+0,06*(2,07 – 2)]+2,0*19,62 (4,68–3}=363,02

R₂ = 1.7{151,9 [1+0,02*(2,07 – 2)]+1,50*19,62 (5,71–3}=394,17

R₃ = 1.7{227,03 [1+0,04*(2,07 – 2)]+2,0*19,62 (10,51–3}=888,02

 

 

Грунты, у которых R₀ не нормируется, относятся к слабым. Они, как правило, не могут служить естественными основаниями фундаментов. В этом случае необходимо для улучшения основания проводить такие мероприятия, как замена грунта, улучшение его физико-механических свойств, применение свайных фундаментов. В курсовой работе рассматривается замена грунта.

Численные значения R_i на соответствующих глубинах показывают на рис.1. Здесь же приводят значения модулей деформации грунтов Е_i из табл.1. 2. Для слабых грунтов на разрезе рис.2 указывается: ''R не нормируется''.

На основе анализа полученных значений R_i должно быть сделано заключение о характере распределения несущей способности грунтов по глубине и выделен грунт, обладающий максимальной несущей способностью. Необходимо послойно оценить сжимаемость грунтов по значению Е_i, выделив слабый грунт.

 

Определение нагрузок, действующих на основание

Фундамента трубы

 

Cогласно 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.

 

Определение расчетного вертикального давления на

звенья трубы от постоянных нагрузок (веса насыпи) [4]

 

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

 

 

 

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

1. Расчетное вертикальное давление грунта на звенья трубы [4], кПа,

 

, (13)

 

где g_f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке; p_n – нормативное вертикальное давление, кПа.

Нормативное вертикальное давление грунта от веса насыпи на звенья трубы определяют по формуле [4], кПа,

 

p_v=c_vg_нh_н (14)

 

где h_н – высота засыпки от верха дорожного покрытия до верха звена, м; g_н – удельный вес грунта засыпки, кН/м³, принимаемый 17,7кН/м³; с_v – коэффициент вертикального давления грунта, определяемый для железобетонных звеньев трубы по формуле

(15)

здесь

(16)

 

Если В_о >h_н /d, то следует принимать В_о=h_н /d; j_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; t_п– коэффициент нормативного бокового давления грунта для звеньев трубы, определяемый по формуле

. (17)

1,1*127,28=140,01кПа

p_v=1,41*17,7*5,1=127,28кПа

 

В_o(=6,79)>2,13=> В₀= 2,13

 

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

=V_звg_bg_f, (18)

 

где V_зв – объём 1п.м звена, м³ (см. табл.2.2.1); g_b – удельный вес железобетона (24 кН/м³); g_f – коэффициент надежности по нагрузке (g_f =1).

=1,38*24*1=33,12кН

 

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

=V_лбg_bg_f, (19)

где V_лб – объём лекального блока, м³ (см.табл.2.2.1).

=0,81*24*1=19,44кН

 

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

g_f, (20)

 

где d_о – внутренний диаметр трубы, м;

g_w – удельный вес воды (9,81 кН/м³).

Определение вертикального давления на звенья

Трубы от подвижной нагрузки

Расчетное вертикальное давление грунта от подвижного состава на звенья трубы вычисляют по формуле [4]

 

, (21)

 

где g_f =1,0 – коэффициент надежности по нагрузке [4]; (1+m) – динамический коэффициент, который при нагрузке НК-80 определяется по формуле [4]

 

(1+m)=1,35-0,05d. (22)

 

(1+m)=1,35-0,05*2,4=1,23

 

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

(23)

 

где y – линейная нагрузка, определенная по СНиП 2.05.03 [4], для нагрузки НК-80 при высоте засыпки 1м и более равна 186 кН/м; а₀ – длина участка распределения, определенная по СНиП 2.05.03 для нагрузки НК-80, при высоте засыпки 1м и более равна 3 м; h_н – расстояние от верха дорожного покрытия до верха звена, м (см. рис.3).