книги / Прогноз осадок сооружений с учётом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций
..pdfперемещений U,9 горизонтальных перемещений UXt вертикальных напряжений
о>, горизонтальных напряжений ах, касательных напряжений тт а также зон
развития пластических деформаций в активной зоне фундамента
(рис. 4.2,43).
0 |
-> |
0. 00е+00 |
0 |
»> |
47. 00е-03 |
||
1 |
-в. 00е-03 |
1 |
*> |
4«. 00в-03 |
|||
2 |
=» |
- 1. 20*-02 |
2 |
а> |
46. 00в-03 |
||
3 |
-> |
- 1 . 0 0 в - 0 2 |
Э |
«> 44.00в-03 |
|||
4 |
» |
-2. 4 0 * —02 |
4 |
«> |
+3. 00*-03 |
||
О |
-> |
-3. |
00в-02 |
б |
*> |
48. ООв-ОЭ |
|
в |
|
-3. в0в-02 |
В |
ш> 41.00*-03 |
|||
7 |
-> |
-4. 20«-О2 |
7 |
■О |
-0. в в е - Ю |
||
в |
=> |
-4. ВО в -02 |
В |
шл -1.00*-03 |
|||
О |
-> |
-6. 40в-02 |
0 |
—> |
-2. 00.-03 |
||
10 |
-* |
-0. 00*4)2 |
10 |
ш> |
-3. |
00в-03 |
|
1 1 -> |
-в. 00* -02 |
11 |
а> |
-4. 00е-03 |
|||
Перемещения |
12 |
.> |
- б . ООв-ОЭ |
||||
13 |
—> -в. 00в-03 |
||||||
Uy , м |
14 |
—> |
-7. ООе-ОЗ |
||||
16 |
■е> |
-8. 00в-03 |
|||||
|
|
|
|
1в |
ш* |
-0. ООв-ОЭ |
|
Перемещения Ux >м
Jr * - *'‘ I ‘ ‘ 1 |
б |
‘ ‘ 1 J ‘ 1 ‘ 1 I х |
Рис. 4 .2 .Изолинии вертикальных (а) и горизонтальных (б) перемещений грунта и тела сваи
Для пластических деформаций изолиния с нулевыми значениями
ограничивает размеры зоны пластических деформаций (рис. 4.3,г). Графики
изолиний построены при нагрузке на фундамент Р=420 кН. Предельная нагрузка
в натурных испытаниях составила Рпр=429 кН. В численном моделировании при
такой нагрузке материал (грунт) перешел в стадию течения.
0 |
-> |
+0. |
ООе-02 |
0 |
-> |
+4. 00е-02 |
1 -> |
+4. 00а-02 |
1 -> |
+2. 00е-02 |
|||
2 «о |
0.00а+00 |
Z » |
0. оо.+оо |
|||
3 |
»> |
-Ч. 00е-02 |
3 |
«*> |
-8.00а-02 |
|
4 |
-> |
-в. 00в-08 |
4 |
-> |
>4. 00а-02 |
|
3 |
-* |
-I. 20а-01 |
6 |
-> |
-0. ООа-02 |
|
в |
-> |
-I. вОа-01 |
в |
■> |
-в.00а-02 |
|
7 |
-» |
-2. 00с-01 |
7 |
■> |
-1.00а-01 |
|
а |
-» |
-2. 40а—01 |
в |
-> |
— 1.20в-01 |
|
О -> |
-2. В0а-01 |
0 |
-> |
-1. 40в-01 |
||
ю |
-> |
-з. аоа-01 |
10 |
-> |
-1. вое-01 |
|
Напряжения |
11 |
в> |
-1. 00а—01 |
|||
12 |
-> |
-8. 00а-01 |
||||
а у , МПа |
13 |
-» -8.ЕОв-01 |
||||
|
|
|
||||
Напряжения а х , МПа
0 |
-> |
-1. 10в-01 |
1 |
|
-1.00#-01 |
8 -• |
-0.004-08 |
|
8 |
«* |
-0. 00а-ов |
4 |
«* |
-Т.00е-0* |
в |
-> |
-0.ООе-08 |
• -» |
-3.00а-08 |
|
1 -» |
-4.ООе-08 |
|
8 |
-а |
-8. ООе-08 |
• |
-* |
-8.ООе-08 |
10-> -1.ООе-08
11-а -1.404-08
18» 1.004-08
18 -а 8. 00е-08
14 а. 004-08
Напряжения ^ху , МПа
Рис. 4.3. Изолинии вертикальных (а), горизонтальных (б) и касательных (в) напряжений, а также области развития пластических деформаций (г) в основании лопастных свай
На графике осадка-нагрузка (рис. 4.4) теоретическая кривая вполне
удовлетворительно описывает экспериментальную. Расхождение на разных
ступенях нагружения составляет по осадкам 2-12%, по напряжениям 10-15%.
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 р , |
Рис. 4.4. Графики осадка - нагрузка для ленточного фундамента из свай с раскрывающимися лопастями: 1 - экспериментальная
кривая; 2 - расчет по nporpaMMdfPLASTp
Аналогично методика моделирования активной зоны использовалась в
численном прогнозировании НДС оснований односвайных фундаментов и
ленточных фундаментов из полых конических свай. На рис. 4.5 представлены
кривые осадка-нагрузка, |
полученные в результате натурных испытаний |
односвайного фундамента и расчета с использованием программы ’’PLAST” [8].
Расхождение прогнозируемых и натурных данных составляет по осадкам 2-13%,
по напряжениям 5-18%.
О |
200 |
400 |
600 |
800 Р, кН |
Рис. 4.5. Сравнение результатов экспериментального
итеоретического исследований осадок односвайного
фундамента: 1 - экспериментальная кривая; 2 - расчет по программе “PLAST”
Как видно из представленного выше, точность прогноза НДС основания
свайных фундаментов в большой степени зависит от методики моделирования
активной зоны, учета изменения прочностных и деформационных параметров
грунтов по зонам в пределах активной зоны фундаментов. Используя
накопленный опыт экспериментального исследования грунтов в активной зоне
свайных фундаментов после их устройства, можно на стадии проектирования
свайных фундаментов прогнозировать НДС основания сооружений.
4.2. Прогнозирование устойчивости столбчатого фундамента
на основании, ослабленном карстовой полостью
Проектирование и возведение сооружений на площадках, подверженных
карстовым явлениям, сложная задача. Проблема заключается в
прогнозировании осадок и как следствие общей устойчивости сооружений.
Так, при строительстве автодорожного моста через р.Чусовую в районе
г.Перми возникли сложности с устройством фундаментов под опору № 11. По
данным инженерно-геологических изысканий на месте устройства опоры
наблюдались карстовые явления в известняках. Карстовая полость имела
сложное очертание с колебанием высотных отметок в пределах 1,5 м и
мощностью не более 0,3 м. Известняки перекрыты толщей аллювиальных
отложений. Ниже известняков залегает ангидрит и гипсоангидрит. Инженерно
геологический разрез участка опоры приведен на рис. 4.6,6.
По проекту под опору были предусмотрены столбчатые фундаменты
диаметром по 1,4 м, объединенные плитой ростверка. Фундаменты были
заложены ниже карстовой полости, и необходимо было проходить в скальных
породах 16 м шахтными стволами диаметром 1,4 м; общая глубина заложения
фундаментов 32,2 м. Нами был предложен вариант, по которому столбчатые
фундаменты проходят толщу аллювиальных отложений и опираются на
известняк [7].
Рис. 4.6. Геологический разрез рассматриваемого участка (а) и сетка конечных элементов рассматриваемой области (б):
1 - отметка низа ростверка; 2 - отметка дна реки; 3 - гравийный грунт с песчаным заполнителем; 4 - суглинок гравелистый; 5 - гравийный грунт
с суглинистым заполнителем; 6 - известняк трещиноватый; 7 - карстовая полость; 8 - ангидрит и гипсоангидрит
Глубина заложения фундаментов составляет 17,2 м (от дна реки ). В этом
случае длина ствола сокращается на 15 м; полость должна быть забетонирована.
напряжения под фундаментом сжимающие. Растягивающие напряжения
возникают на границе известняк - аллювиальные отложения на расстоянии
полуширины от края фундамента.
~Лх
б
Рис. 4 .8 .Область пластических деформаций для полости, заполненной водой (а) и обломками известняка (б)
В третьем случае рассматривалась полость, заполненная бетоном класса
В15 на 2 м шире пятна опоры, а остальная часть водой (рис. 4.7,в). Модуль
деформации бетона принимался равным Е = 8000 МПа, для остальной части
полости Е = 0,5 МПа. В результате расчета осадка фундамента составила 1,1 см,
что удовлетворяет требованиям работы неразрезного балочного пролетного
строения. Допустимая разность осадок соседних опор (для пролета в 147 м
между опорами) составляет 14 см.