Расчет свайных фундаментов мостов при обследовании, диагностике и проектировании
Расчет свайных фундаментов мостов при обследовании, диагностике и проектировании
Расчет свайных фундаментов мостов при обследовании, диагностике и проектировании
Специалисты ООО «Строительные технологии» г. Екатеринбург имеют большой опыт обследования и расчета фундаментов мостовых сооружений тел. для консультаций +7(343)206-58-68. Довольно часто при обследовании мостов, путепроводов и всегда при реконструкции мостовых сооружений необходимо производить расчет оснований.
Исходными данными при расчете опор мостов и путепроводов являются:
— Инженерно-геологические сведения. Каждый слой характеризуется его видом по гранулометрическому составу (глинистые, песчаные, гравелистые, крупнообломочные, скальные и т.д.) и значениями набора расчетных параметров (объемный вес, коэффициент пористости, влажность, угол внутреннего трения, условное сопротивление грунта или предел прочности скальных грунтов на одноосное сжатие, показатель текучести для связных грунтов, модуль деформации грунта и т.д.);
— Проектная документация сооружения. Типовой проект, или индивидуальный проект сооружения с указанием расчетных параметров сооружения (расчетная схема сооружения и т.д.), а также применяемых материалов (класс бетона, марка стали и т.д.). При отсутствии проектной документации на сооружение, ее устанавливают на основании данных съемки, сопоставляя характерные данные (длина сооружения, расстояние между балками, высота балок, габарит и т.д.) с имеющимися данными типовых проектов.
При отсутствии инженерно-геологических сведений или невозможности установить к какому проекту принадлежит сооружение, расчет грузоподъемности производят по методике, изложенной в ОДМ 218.4.025-2016 «Рекомендации по определению грузоподъемности эксплуатируемых мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования». При этом производят расчет по сопоставлению предельно допустимого воздействия для рассчитываемого элемента от временной нагрузки с аналогичным воздействием от той временной нагрузки, в единицах которой определялся класс сооружения.
Элементы сооружения, подлежащие расчету
- Надфундаментные части опор мостов:
— насадка (ригель) опоры;
— подферменная плита, или подферменник на местное смятие;
— прочность и устойчивость формы тела опоры как внецентренно сжатого элемента.
— прочность основных элементов фундамента (свай, оболочек, столбов);
— несущая способность оснований.
Сочетания нагрузок
Грузоподъемность опор по прочности и устойчивости формы тела опоры при необходимости следует проверять на два сочетания нагрузок:
- Основное сочетание – постоянные нагрузки и вертикальные временные нагрузки (для концевых опор – горизонтальные нагрузки от давления грунта от транспортных средств на призме обрушения);
- Дополнительное сочетание – постоянные нагрузки, вертикальные временные нагрузки и горизонтальная продольная нагрузка от торможения или силы тяги.
Расчет прочности оснований фундаментов мостового сооружения
Требовалось реконструировать железобетонное мостовое сооружение. Реконструкция была вызвана расширением мостового полотна и добором главных балок. Необходимо было проверить несущую способность свайного фундамента существующего сооружения на период монтажа (с учетом изменения потока движения), для нового пролетного строения и в случае, если расчеты оказывались неудовлетворительными, рассчитать новый фундамент.
Расчет содержит в себе две части
- Расчет ремонтируемого моста. 1 стадия.
— Произведен расчет существующего моста с пропуском нагрузки АК класса 10 на половине пролетного строения (половина свай и насадки не участвуют в расчете);
- Расчет ремонтируемого моста. 2 стадия.
— Произведен расчет моста с учетом его реконструкции с пропуском нагрузки АК класса 14 на половине пролетного строения (половина свай и насадки не участвуют в расчете).
Исходные данные изображены на рисунке 1.
Рисунок 1. Поперечное сечение моста.
Промежуточная опора состоит из насадки и одного ряда свай. Насадка выполнена по серии «Типовые проекты сооружений на автомобильных дорогах. Выпуск 143-144» инв. № 9898-2. Схема врезки приведена на рисунке 2, расчетная схема рисунок 3).
Рисунок 2. Схема врезки промежуточной опоры в грунт при расчете 1 стадии.
Учет грунта производился прикладыванием коэффициентов постели С1 и С2 к стержням свай и вертикального отпора грунта под острием сваи. Вычисления характеристик грунта производились на основании СП 24.13330.2011. Свод правил. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.
Рисунок 3. Расчетная схема промежуточной опоры мостового сооружения.
Рисунок 4. Продольный разрез устоя
Рисунок 5. Схема усилий в устое моста
Сочетания нагрузок
При расчете опор учитывается уменьшение вероятности одновременного действия расчетных нагрузок, входящих в сочетания. Для этого к усилиям вводятся коэффициенты сочетаний
η = 0,8 — для временной вертикальной нагрузки;
η = 0,7 — для тормозной;
η = 0,35 — для ветровой (приложение Д СП 35.13330.2011).
Свайный фундамент проверялся по следующим критериям:
— Прочность грунта и осадки для условного фундамента;
В результате проверок и расчетов делаются выводы о исчерпании несущей способности грунта, при необходимости рассчитываются усиления фундаментов мостового сооружения до требуемых значений. Специалисты ООО «Строительные технологии» г. Екатеринбург производят расчеты фундаментов опор мостов, а так же статические испытания свай и стоек опор.
Источник
Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор
Владельцы патента RU 2303674:
Изобретение относится к области мостостроения, а именно к технологии производства работ по сооружению свайных фундаментов мостовых опор как наиболее эффективных для восприятия воздействия вертикальных, горизонтальных и моментных нагрузок. Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор включает образование, по крайней мере, одной вертикальной и наклонных с уклоном их осей относительно вертикальной оси, равным 1:(10-12), скважин, которые выполняют наклонным бурением на всю глубину в погружаемой в грунт обсадной трубе с последующей установкой в размещенную в скважине обсадную трубу арматурного каркаса и подачей бетонной смеси при извлечении обсадной трубы. Первоначально сооружают вертикально расположенную по центру контура ростверка сваю или сваю, смещенную от центра контура ростверка в плане по центральной оси к одной стороне ростверка. Затем сооружают крайние наклонные сваи, каждая из которых смещена от нее в плане по диагонали к противоположной стороне ростверка, который сооружают в шпунтовом ограждении. После сооружения ростверка пазухи между шпунтовым ограждением и телом ростверка засыпают грунтом, а шпунтовое ограждение демонтируют после монтажа на данных мостовых опорах пролетного строения. Технический результат состоит в создании свайных фундаментов мостовых опор высокой несущей способности и надежности посредством технологии, обеспечивающей снижение расхода бетона и металла на 20-30% при той же несущей способности и практическое завершение работ по их сооружению после монтажа на них опор пролетного строения или пролетного строения на указанных опорах. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области мостостроения, а именно к технологии производства работ по сооружению свайных фундаментов мостовых опор как наиболее эффективных для восприятия воздействия вертикальных, горизонтальных и моментных нагрузок.
Из известных наиболее близким является свайный фундамент мостовой опоры, воспринимающий вертикальную, горизонтальную и моментную нагрузки и выполненный в виде монолитного ростверка, сооруженного на кусте свай, одна из которых расположена по вертикальной оси, а другие расположены с уклоном относительно вертикальной оси ростверка (В.С.Кириллов. Основания и фундаменты, М., «Транспорт», с.5, рис.1.3).
Известные конструкции не обеспечивают необходимой несущей способности, ограниченной суммой несущих способностей забивных свай, как правило, имеющих сечение не более 0,5×0,5 м, объединенных ростверком (увеличение сечения приводит к технологическим сложностям их забивки). Кроме того, после возведения данного свайного фундамента воздействующие на него в процессе сооружения пролетного строения знакопеременные нагрузки приводят к возможной дестабилизации положения (расшатыванию) на окружающих участках грунта, которое практически не регистрируется в процессе возведения мостовых опор и пролетных строений, однако с течением времени такие воздействия могут проявиться в снижении несущей способности опоры, отклонении ее от проектного положения, что приведет к необходимости проведения внеплановых ремонтных работ.
Задачей настоящего изобретения является создание свайных фундаментов мостовых опор высокой несущей способности и надежности посредством технологии, обеспечивающей снижение расхода бетона и металла на 20-30% при той же несущей способности и практическое завершение работ по их сооружению после монтажа на них опор пролетного строения или пролетного строения на указанных опорах.
Достигается это тем, что в способе сооружения свайных фундаментов мостовых опор, включающем образование, по крайней мере, одной вертикальной и наклонных с уклоном их осей относительно вертикальной оси, равным 1:(10-12), скважин, которые выполняют наклонным бурением на всю глубину в погружаемой в грунт обсадной трубе с последующей установкой в размещенную в скважине обсадную трубу арматурного каркаса и подачей бетонной смеси при извлечении обсадной трубы, причем первоначально сооружают вертикально расположенную по центру контура ростверка сваю или сваю, смещенную от центра контура ростверка в плане по центральной оси к одной стороне ростверка, затем сооружают крайние наклонные сваи, каждая из которых смещена от нее в плане по диагонали к противоположной стороне ростверка, который сооружают в шпунтовом ограждении, после сооружения ростверка пазухи между шпунтовым ограждением и телом ростверка засыпают грунтом, а шпунтовое ограждение демонтируют после монтажа на данных мостовых опорах пролетного строения. При этом наклонные сваи располагают взаимно параллельными рядами, в плане параллельно продольной оси пролета, проходящей через ось вертикальной сваи, центрально расположенной в ростверке, или наклонные сваи располагают параллельными рядами, в плане симметрично вертикальной плоскости, проходящей через ось вертикальной сваи, смещенной к одной из сторон ростверка. Кроме того, оси расположенных в ряду наклонных свай взаимно параллельны, а оси наклонных свай в, по крайней мере, одном из их рядов имеют равный по величине, но противоположный относительно вертикальной оси по знаку уклон. Наклонные сваи в способе сооружения свайных фундаментов мостовых опор выполняют диаметром 0,75-1,5 м с взаимно параллельным расположением их осей.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена схема расположения свай, симметричный вариант, вид спереди;
на фиг.2 представлена схема расположения свай, асимметричный вариант, вид спереди;
на фиг.3 представлена схема варианта перекрестного расположения свай, вид спереди;
на фиг.4 — вид в плане на ростверк свайного фундамента.
При воздействии на фундаменты опор значительных горизонтальных нагрузок, что, как правило, имеет место в арочных и рамных статических схемах сооружений, а также в балочных при опирании на опору пролетов разной величины, необходимо увеличивать размеры фундаментов, что приводит к значительному увеличению расхода материала и стоимости столбчатых фундаментов. Материалоемкость сооружения с вертикальными сваями, в том числе и бурообсадными, увеличивается за счет необходимости учета условий их работы на изгибающие нагрузки.
При реализации предлагаемого способа сооружения свайных фундаментов мостовых опор образуют, по крайней мере одну вертикальную 1 и наклонные 2 с уклоном их осей относительно вертикальной оси, равным 1:(10-12), скважины. Скважины выполняют наклонным бурением на всю глубину в погружаемой в грунт обсадной трубе таким образом, чтобы продольная ось бурового инструмента при бурении каждой скважины пересекала поверхность, с которой начинается бурение, в одной горизонтальной плоскости. В пробуренную таким образом скважину (после ее традиционной технологической обработки, регламентируемой техническими условиями) с размещенной в ней обсадной трубой устанавливают посекционно с соединением секций между собой по высоте арматурный каркас. В полость скважины подают бетонную смесь при извлечении обсадной трубы. При проведении работ первоначально сооружают вертикально расположенную по центру контура ростверка 3 сваю 1 или сваю, смещенную от центра контура ростверка в плане по центральной оси к одной стороне ростверка 3 (см. фиг.4). Затем сооружают крайние наклонные сваи 2, каждая из которых смещена от вертикальной оси сваи 1 в плане по диагонали к противоположной стороне ростверка 3. Для обеспечения надежности дальнейшей работы свайного фундамента ростверк сооружают в шпунтовом ограждении 4, а после сооружения ростверка 3 пазухи 5 между шпунтовым ограждением 4 и телом ростверка 3 засыпают грунтом. При этом шпунтовое ограждение 4 на время проведения монтажных работ представляет собой демпфер, воспринимающий динамические нагрузки и не позволяющий за счет подсыпки грунта (в основном песчаного) передавать их на окружающее ростверк грунтовое основание. Шпунтовое ограждение демонтируют после монтажа на данных мостовых опорах пролетного строения. При этом наклонные сваи 2 располагают взаимно параллельными рядами (фиг.1), в плане параллельно продольной оси пролета, проходящей через ось вертикальной сваи 1, центрально расположенной в ростверке 4. Как вариант, принимаемый в зависимости от расчетной схемы действующих нагрузок наклонные сваи 2 располагают параллельными рядами, в плане симметрично вертикальной плоскости, проходящей через ось вертикальной сваи 1, смещенной (фиг.2) к одной из сторон ростверка. Кроме того, для восприятия знакопеременных нагрузок оси расположенных в ряду наклонных свай 2 взаимно параллельны, а оси наклонных свай в, по крайней мере, одном из их рядов (шеренг) (фиг.3) имеют равный по величине, но противоположный относительно вертикальной оси по знаку уклон. Наклонные сваи в способе сооружения свайных фундаментов мостовых опор выполняют диаметром 0,75-1,5 м (уменьшение диаметра приводит к уменьшению несущей способности сваи, а увеличение диаметра приводит к увеличению размеров ростверка при правильном определении расстояния между смежными сваями) с взаимно параллельным расположением их осей, что обеспечивает оптимальное их количество и минимизацию размеров ростверка 4, а следовательно, снижение расхода материала на его возведение при обеспечении требуемой несущей способности, что положительно сказывается на повышении темпов производства работ.
1. Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор, включающий образование, по крайней мере, одной вертикальной и наклонных с уклоном их осей относительно вертикальной оси, равным 1:(10-12), скважин, которые выполняют наклонным бурением на всю глубину в погружаемой в грунт обсадной трубе с последующей установкой в размещенную в скважине обсадную трубу арматурного каркаса и подачей бетонной смеси при извлечении обсадной трубы, причем первоначально сооружают вертикально расположенную по центру контура ростверка сваю или сваю, смещенную от центра контура ростверка в плане по центральной оси к одной стороне ростверка, затем сооружают крайние наклонные сваи, каждая из которых смещена от нее в плане по диагонали к противоположной стороне ростверка, который сооружают в шпунтовом ограждении, после сооружения ростверка пазухи между шпунтовым ограждением и телом ростверка засыпают грунтом, а шпунтовое ограждение демонтируют после монтажа на данных мостовых опорах пролетного строения.
2. Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор по п.1, в котором наклонные сваи располагают взаимно параллельными рядами, в плане параллельно продольной оси пролета, проходящей через ось вертикальной сваи, центрально расположенной в ростверке.
3. Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор по п.1, в котором наклонные сваи располагают параллельными рядами, в плане симметрично вертикальной плоскости, проходящей через ось вертикальной сваи, смещенной к одной из сторон ростверка.
4. Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор по любому из пп.2 и 3, в котором оси расположенных в ряду наклонных свай взаимно параллельны, а оси наклонных свай в, по крайней мере, одном из их рядов, имеют равный по величине, но противоположный относительно вертикальной оси по знаку уклон.
5. Способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор по любому из пп.1-3, в котором наклонные сваи выполняют диаметром 0,75-1,5 м с взаимно параллельным расположением их осей.
Источник