Проектирование береговых опор

Береговые опоры (устои) служат для опирания на них крайних пролётных строений и для поддержания насыпей подходов.

Устои разделяют на два основных вида: необсыпные и обсыпные. Для обсыпных устоев характерно, что конус насыпи входит в пролёт. При устоях необсыпного типа конус расположен в пределах длины самого устоя и его подошвы, он не выходит за переднюю грань устоя. В средних и больших мостах чаще всего применяют обсыпные устои.

Железобетонные устои могут иметь различные системы и конструкции. Устой простейшей конструкции устраивают на железобетонных сваях. Для этого делают его с насадкой, имеющей шкафную стенку и крылья, поддерживающие грунт насыпи.

Сборный устой состоит из отдельных элементов: шкафной стенки, насадки и откосных крыльев, которые объединяют сваркой выпусков арматуры, закладных деталей и укладкой бетона омоноличивания.

Блоки насадок соединяются между собой путём ванной сварки арматурных выпусков из блоков и последующего бетонирования поперечных стыков шириной от 50 до 100 см.

Блоки шкафных стенок запроектированы толщиной 20 см. Поперечное сечение блоков прямоугольное, переменной высоты, так как по верхней плоскости блоков предусмотрен уклон 2 0/00. Крайние блоки шкафных стенок — угловые и включают открылок с длиной выступающей части 2,3 м. В нижней части открылков имеется скос 1: 3 с размером 60 180 см. По верхней плоскости открылков размещены две закладные детали для крепления блоков перил. В шкафной части углового блока по верхней плоскости блоков устраивается выступ высотой 30 см, ограничивающий переходную плиту сопряжения с насыпью.

Для подбора марки береговой опоры необходимы следующие исходные данные:

• — схема моста;
• — конструкция и длина пролётного строения;
• — габарит и ширина моста;
• — расчётная высота насыпей подходов Hн.

Несущая способность свай зависит от размера сваи, свойства грунтов, в которых работает свая, технологии погружения забивных свай.

В расчёте несущей способности свайного фундамента необходимо проверить выполнение условия.

где Nmax — наибольшее расчётное продольное усилие в уровне верха сваи, кH; Qc — вес сваи, кН; Fd — несущая способность сваи, кН; гс — коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,0; n — коэффициент надёжности по назначению сооружения и условий работы.

Если сваи фундамента моста опираются на нескальный грунт и плита ростверка расположена над его поверхностью, значения n следует принимать в зависимости от числа свай в фундаменте n.

Расчётная несущая способность сваи Fd определяется по формуле.

(5.2).

где гcr, гcf — коэффициенты условий работы грунта под или над уширениями по длине ствола и под нижним концом сваи, допускается принимать гcr и гcf; А — площадь опирания на грунт нижнего конца (поперечного сечения) сваи, м2; Ui — усреднённый периметр поперечного сечения ствола сваи в i-том слое грунта, м; R — расчётное сопротивление грунта под или над уширениями по длине ствола и под нижним концом сваи, кПа; hi — толщина i-го слоя грунта, м, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, принимаемая разбивкой массива на слои или по толщине прослоек; Rfi — расчётное сопротивление (прочность) i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа.

1. Выбираем марку береговых опор.

Для выбора марки необходимо определить высоту насыпи подхода из выражения При Г-10 и Нн = 4,95 м принимаются береговые опоры с двурядным расположением свай, наращенных на уровне земли (рисунок 5.1). Шкафная стенка и насадка опоры компонуется из типовых блоков. В соответствии с требованиями длина шкафной стенки составляет 14,3 м, длина насадки — 10,5 м.

Конструкция береговой опоры с двурядным расположением свай Характеристика береговой опоры с двурядным расположением свай.

Габарит.	Длина пролёта, м.	Обозначение опоры.	Длина шкафной стенки, м.
Г-10 + 21,5.	12, 15.	2ОК 143−1 (2).	14,3.

Стойка вертикальная.

Типовой проект.	Марка стойки.	Размеры, мм.	Класс бетона.	Объем стойки, м3.
L.	b.	h.
Б 3.503.23 в.6. «Союздорпроект».	4−25 СВ-420.				B30.	0,52.

Крайний блок шкафной стенки.

Марка.	Размеры, мм.	Расход материалов.	Масса, т.
l.	l1.	h1.	h2.	h3.	бетон, м3.	сталь, кг.
БШ 30 — 1 — 3.						0,98.	127,4.	2,45.

Шкафная стенка.

Марка.	Размеры, мм.	Расход материалов.	Масса, т.
l.	h1.	h2.	бетон, м3.	сталь, кг.
БШ 25 — 1 — 5.				0,39.	80,80.	0,99.

Шкафная стенка.

Марка.	Размеры, мм.	Расход материалов.	Масса, т.
l.	h1.	h2.	бетон, м3.	сталь, кг.
БШ 30 — 1 — 7.				0,47.	97,10.	1,24.

Насадка.

Марка.	Размеры, мм.	Расход материалов.	Масса, т.
B.	h.	l.	l1.	бетон, м3.	арматура, кг.
2БН 35 — 1 — 1.					1,86.	262,8.	4,63.

Рисунок 5.1 — Береговая опора с двурядным расположением свай, наращенных на уровне земли.

2. Определяем наибольшее расчётное продольное усилие в уровне верха сваи.

Наибольшее расчётное продольное усилие в уровне верха сваи определяется по формуле.

где Gd — расчётное сочетание продольных усилий, действующих на береговую опору по ширине моста в уровне верха свай, кН; nсв — число свай, шт.

Расчёт сочетания продольных усилий запишем в табличной форме (таблица 5.1).

Таблица 5.1 — Сочетание продольных усилий, действующих на береговую опору по ширине моста в уровне верха свай.

Вид нагрузки.	Нормативная нагрузка, кН.	Коэффициент надёжности по нагрузке f.	Расчётная нагрузка, кН.
1. Расчётное усилие от максимальной суммарной нагрузки на опоре.
2. Вес блоков насадок.	1,1.
3. Вес монолитных участков в стыках блоков насадок.	1,1.
4. Вес шкафной стенки.	1,1.
5. Вес стоек.	1,1.
И т о г о.	Gd = Gd, пс + Gd, нс+ +Gd, ум + Gd, бш+ Gd, ст =. = 3080,32 + 299,77 + 56,10 + 87,62 + 171,6 = 3695,41.

Вес конструкций и элементов моста рассчитывается по формулам:

(5.4).

(5.5).

где m — массы конструкций и элементов моста, т; g — ускорение свободного падения, м/с2; V — объем конструкций и элементов, м3; - плотность железобетона, кН/м3.

При Gd = 3695,41 кН; nсв = 12 шт. по формуле (5.3) имеем:

3. Рассчитываем несущую способность сваи.

Расчётная схема основания свайного фундамента представлена на рисунке 5.2. Расчёт несущей способности свайного фундамента оформляем в табличной форме (таблица 5.2).

Рисунок 5.2 — Расчётная схема основания свайного фундамента Таблица 5.2 — Расчёт несущей способности свайного фундамента.

Грунт.	Песок средней крупности, влагонасыщеный, средней плотности.	Суглинок полутвёрдый. I=0.2.
Толщина слоя hi, м.
Средняя глубина слоя грунта, м.	2,5.	5,1.
Марка сваи.
Усилие на сваю. Nmax + Qc, кН.
R, кПа.
Rfi, кПа.	57,5.
Расчёт несущей способности. кН.
кН.

При расчёте в таблице 5.2 с применением сваи марки СМ35−6-01 несущая способность сваи обеспечивается.

кН.