Определение числа свай в фундаменте опоры

Свайный фундамент целесообразно применять при строительстве опор мостов, когда прочные грунты залегают на глубине более 5м. При этом плита, объединяющая сваи (ростверк), может быть заглублена в грунт (низкий свайный ростверк) или расположена выше поверхности грунта (высокий свайный ростверк) после ее планировки, а на реках – выше дна водотока. Фундаменты с низким ростверком возводятся, как правило на сухих местах, например на поймах рек или в руслах если глубина воды не более 3 м. При большей глубине воды целесообразно применять высокий свайный ростверк.

Для промежуточных опор в заданных грунтовых условиях можно принять фундаменты с высокими ростверками на висячих забивных железобетонных сваях квадратного сечения размерами 35х35, 40х40 см. Кроме того, можно рассмотреть использование полых круглых свай диаметром 40, 50 см с толщиной стенки 8 см или диаметром 60, 80 см и толщиной стенки 10 см. Рекомендуется погружать сваи во второй слой грунта основания на глубину не менее 5÷6 м. Длина свай принимается кратной 1 м.

Вертикальные нагрузки на свайный ростверк складываются из собственного веса частей опоры, давления от веса пролетных строений и мостового полотна и веса временной вертикальной нагрузки от подвижного состава.

Для определения веса самой опоры ее разделяют на части простой геометрической формы: подферменную плиту, тело опоры выше УВВ, ледорезная часть, ростверк. Нагрузка от веса опоры:

Gчо =6,05*24,5+9,65*24,5+25,41*23,5+29,6*24,5=1707

где g_i - нормативный удельный вес материала элемента. Для бетона g_б = 23,5 кН/м³ для железобетона g_жб – 24,5 кН/ м³

V_i – объем частей опоры.

Нормативная нагрузка на опору от веса двух одинаковых пролетных строений

N_пс =24,5*18,9+4,9*9,3=508,62

где р – 4,9 кН/м – вес одного погонного метра двух тротуаров с консолями и перилами.

V_жб – объем одного пролетного строения, принимается по приложению 1.

Нормативное давление на опору от веса мостового полотна

N_мп =19,4*2*9,3=30,70

g_бп – 19,4 кН/м³ - удельный вес балласта с частями верхнего строения пути

А_бп – 2 м² – площадь сечения балластной призмы с частями пути.

Нормативное давление на опору от временной подвижной нагрузки, расположенной на двух пролетах

N_мп =185,8*9,73=1807,84

n – интенсивность эквивалентной временной нагрузки от железнодорожного подвижного состава, определяемой по таблице 3. Значение величины определяется в зависимости от длины загружения l

с – расстояние между осями опирания соседних пролетных строений.

Величина с (рис. 5) зависит от зазора между пролетными строениями, а также полной и расчетной длины пролетного строения и определяется в случае применения одинаковых пролетных строений по формуле:

C=0,05+0,6=0,65

где ∆ - зазор между торцами пролетных строений

2d – разность между полной и расчетной длиной пролетного строения

Суммарная расчетная вертикальная нагрузка на свайный ростверк

N=1,1(1707+508,62)+1,3*30,70+1,24*1807,84=4718,82

где γ_к =1,1 – коэффициент надежности по нагрузке от веса конструкции

γ_бп =1,3 – коэффициент надежности по нагрузке от веса балласта

γ_пн = (1,3- 0,003 λ) – коэффициент надежности по временной нагрузке

Требуемое количество свай в опоре определяется по формуле:

где k_г =1,2÷1,4 - коэффициент учета влияния горизонтальных нагрузок

k_н =1,6÷1,65 - коэффициент надежности.

Ф – расчетная несущая способность одной сваи. Принимается в зависимости от типа свай по таблице 4.

Полученное число свай размещают в плане по ростверку в рядовом или шахматном порядке равномерно с равными расстояниями между ними в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При этом должно быть обеспечено минимальное расстояние между осями свай, которое составляет 3d (d- диаметр либо размер грани сваи). Кроме того, необходимо обеспечить минимальное расстояние от края сваи до края ростверка не менее чем 0,25 м.

Если по этим условиям не удается распределить полученное количество свай в ростверке, то необходимо увеличить его размеры. В том случае если изменение размеров ростверка в плане приводит к изменению его объема, необходимо выполнить расчет по определению суммарной расчетной вертикальной нагрузки еще раз, приняв при этом уточненные размеры ростверка и соответственно уточнить количество свай.

После определения количества пролетов моста и составления схемы мостового перехода необходимо уточнить длину свай в промежуточных опорах и их количество. В случае применения промежуточных опор разной высоты необходимо выполнить расчет по определению числа свай для каждой из опор. На миллиметровой бумаге необходимо вычертить в масштабе 1:100 схему промежуточной опоры.