Расчет основания и фундамента быка водоподъемной плотины разрезной конструкции

 
 

 

    

3.  Определение  расчетных нагрузок и давлений  в подошве фундамента для первого  периода работы сооружения.

            Первый период работы сооружения  характеризуется тем , что сооружение  полностью возведено , но еще  находится за перемычками и  давление на грунт в этом  случае передается только от  собственного  веса конструкций  сооружений. Поэтому подсчет расчетных  нагрузок сводится к определению  собственного веса быка и удерживаемого   им веса служебного и проезжего  мостов.

         Определение  нагрузок от собственного  веса отдельных элементов   быка и их  моментов производится  в соответствии  с рис.1. Вычисления  удобно  вести в форме таблицы. 

    Таблица 2

    Определение нагрузок для первого периода.

№ элементов быка	Вертикальные  площади элементов быка, м²	Расчетные нагрузки  Q, кН	Плечи сил относительно точки О, м	Моменты сил  кН/м³
1	60	377,52	2,5	943,8
2	40	251,68	6	1510,1
3	80	503,36	8,7	4379,2
4	72	453,024	15	6795,4
5	52,25	328,757	20,8	6838,2
6	-	7520	6	45120
7	-	24205	15	363075
		33639		428661,7

 

    м²

    м²

      м²

    м²

    м² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.4. Определение  расчетных   нагрузок и  давлений  в подошве  фундамента  для  второго периода  работы сооружения.

        Это период работы сооружения  наступает после удаления ограждающих  перемычек и характеризуется  тем ,что часть быка погружается  в воду , в связи  с тем   происходит уменьшение  его веса , и сооружение испытывает гидростатическое  давление воды со стороны   верхнего бьефа . Кроме того , допускается  , что давление фильтрационного  потока на подошву сооружения  отсутствует ,активное и пассивное  давления грунта по концам  взаимно уравновешиваются. Результаты  подсчета нагрузок и их моментов  относительно точки О сводятся  в таблицу 3.

Таблица 3.

№	, , кн	Плечо , м	M кн*м
1	377,52	2,5	943,8
2	251,68	6	1510,1
3	503,36	8,7	4379,2
4	453,024	15	6795,4
5	328,757	20,8	6838,2
6	7520	6	45120
7	24205	15	363075
8	961,5		4547,9
9	1171,2		5856
10	-51,6		-135,9
11	-43,3		-125,6
	33639		438804

 
 
 
 
 
 

      кн*м

      кн*м

      кн*м

      кн*м 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1.5. Определение расчетных  нагрузок и давлений  в подошве фундамента  для третьего периода  работы сооружения.

         Третий - эксплуатационный период  работы сооружения отличается  от второго периода только  тем, что здесь учитывается  давление фильтрационного потока  на подошву сооружения .

        Методы определения фильтрационного  давления и конструирования подземного  контура сооружения рассматривается  в курсе гидротехнических сооружений.

    Рассчитываем фильтрационное давление на подошву быка: 

    Сумма вертикальных сил для третьего периода работы сооружения: 

    Момент  фильтрационного давления: 

    Определяем  сумму моментов действующих сил: 
 
 
 
 
 
 

    По  данным и  строим эпюру. 

    

2. Расчет  основания быка по деформациям.
1. Общие положения.

      Целью расчета основания по деформациям является ограничение перемещения фундаментов такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его  долговечность.

       Совместная деформация основания  и сооружения может характеризоваться:

• абсолютной осадкой S отдельного фундамента или его части;
• средней осадкой сооружения ;
• относительной неравномерностью осадок отдельно стоящих фундаментов или участков фундамента (ленточного, сплошного) , где - расстояние между фундаментами или его участками;
• креном фундамента (сооружения) ;
• относительным прогибом или выгибом ;
• горизонтальным перемещением фундамента (сооружения) .

 
    

3. Определение средней осадки быка.

    Осадка  основания определяется методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы в виде линейно – деформируемого полупространства по формуле

    ,

    где  – безразмерный коэффициент, корректирующий упрощенную схему расчета;

     - среднее значение  дополнительного  вертикального нормального  напряжения в  – ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней , и нижней границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

     - соответственно толщина и модуль деформации – го слоя грунта;

      – число слоев, на которое  разбита сжимаемая толща грунта. 

    

1. Построение  эпюры дополнительного  давления.

       Дополнительным вертикальным давлением на основание называется разность между средним давлением под подошвой фундамента от нагрузок и давлением от собственного веса грунта на этой же глубине . 

    Дополнительное  давление с глубиной уменьшается, затухает. В теории упругости получен закон его затухания с глубиной. Эта формула для упрощения инженерных расчетов представлена в безразмерных координатах и табулирована. На этой основе вертикальные дополнительные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента вычисляются по формуле 

    где  - коэффициент, полученный при табулировании и принимаемый по таблице в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины.

    Для построения эпюры дополнительного  давления толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на условные элементарные слои толщиной , где b – ширина подошвы фундамента.

    Для каждого элементарного слоя устанавливается  значение - расстояние от подошвы фундамента до низа элементарного слоя.

    Вычисляется отношение , по которому определяются для каждого элементарного слоя значения .

    Полученные  значения откладываются по подошве каждого элементарного слоя справа от оси, проходящей через центр фундамента.

2. Установление нижней границы сжимаемой толщи (НГСТ)

    Нижняя  граница сжимаемой толщи основания  принимается на глубине  , где выполняется условие , здесь - вертикальное напряжение от собственного веса грунта. Если найденная граница сжимаемой толщи окажется в слое грунта с модулем деформации или такой слой залегает непосредственно ниже , нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия .

    Вертикальное  напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине от подошвы фундамента, определяется по формуле  

где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

- глубина заложения  фундамента;

- соответственно удельный  вес и толщина  i – го слоя грунта.

Удельный  вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего  действия воды.

3. Свайный фундамент из забивных свай.
1. Основные указания по расчету.

       Свайные фундаменты и их основания  согласно СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты /5/ по предельным состояниям:

1. по первой группе предельных состояний:

• по прочности материала свай и свайных ростверков;
• по несущей способности грунта основания свай;
• по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунтами;

2. по второй группе предельных состояний:

• по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
• по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов;
• по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

    При выполнении курсовой работы требуется  выполнить расчет по несущей способности  грунта основания, заключающийся в  подборе и определении количества свай, их расстановки на свайном  поле, проверки степени нагруженности  и проверки по подстилающему слою.

    Эти расчеты ведутся по расчетным  нагрузкам.

    Из  расчетов второй группы предельных состояний  требуется представить чертеж для  расчета осадки свайного фундамента методом послойного суммирования с  определением размеров условного фундамента, эпюрой затухания дополнительного  давления, и графическим определением нижней границы сжимаемой толщи.