Файл: Правила проектирования и строительства Foundations of bridge supports in areas of permafrost soils. Design and construction rules окс 93. 040 Дата введения 20180515.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 82
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5.2 Особенности проектирования и расчета фундаментов опор и грунтовых оснований
5.2.1 Во всех регионах распространения многолетнемерзлых грунтов, где это по условиям надежности и долговечности допустимо, экономически оправдано и практически осуществимо, рекомендуется для автодорожных и железнодорожных мостов применять безростверковые опоры с использованием буровых (буроопускных, бурообсадных) и забивных свай, расположенных преимущественно в один-два ряда по фасаду моста.
Безростверковые опоры для железнодорожных мостов допускается применять в обсыпных устоях, а в промежуточных опорах - на суходолах для малых и средних мостов.
5.2.2 В регионах распространения засоленных мерзлых грунтов разрешается применение в устоях фундаментов безростверкового типа с плитой, расположенной в уровне подошвы конуса и опирающейся на грунты, поддерживаемые в твердомерзлом состоянии с помощью охлаждающих устройств и специальных конструктивно-технологических мероприятий.
5.2.3 Подошву ростверка свайных фундаментов рекомендуется располагать над поверхностью грунта или над уровнем первой подвижки льда. Фундаменты с заглубленным ниже уровня первой подвижки льда ростверком допускается применять в сложных ледовых условиях на незарегулированных реках с интенсивным русловым процессом. Для железнодорожных мостов фундаменты промежуточных опор рекомендуется проектировать с ростверком, расположенным ниже уровня первой подвижки льда или ледохода.
5.2.4 Для автодорожных мостов допускается применять устои диванного типа при условии осуществления мер по предотвращению появления недопустимых деформаций, а также обеспечению устойчивости на плоский и глубокий сдвиги.
5.2.5 В безростверковых опорах и фундаментах опор с ростверком рекомендуется применять в качестве стоек или элементов фундамента железобетонные столбы круглого и прямоугольного сечения, буровые сваи и стальные трубы диаметром 1-1,4 м и более.
5.2.6 При проектировании оснований и фундаментов опор мостов, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, следует выполнять теплофизические расчеты основания и расчеты основания и фундаментов на силовые воздействия с учетом принятого принципа использования мерзлых грунтов в качестве основания.
5.2.7 Основания и фундаменты опор следует рассчитывать по двум группам предельных состояний:
- по несущей способности оснований, устойчивости положения фундаментов опор против опрокидывания и сдвига (плоского или глубокого), устойчивости фундамента на действие сил морозного пучения грунта;
- деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным смещениям).
5.2.8 Расчеты по материалу конструкций железобетонных опор необходимо проводить согласно
СП 35.13330 .
Элементы железобетонных конструкций фундаментов рассчитывают на трещиностойкость.
Предельно допустимую ширину раскрытия трещин в железобетонных свайных элементах опор и фундаментов на стадии эксплуатации в неагрессивной среде от воздействия постоянных и временных нагрузок принимают согласно
СП 35.13330 .
Для железобетонных элементов опор, расположенных в агрессивной среде, допустимую ширину раскрытия трещин принимают согласно
СП 28.13330 .
5.2.9 Расчет оснований фундаментов опор мостов следует проводить при использовании:
- твердомерзлых грунтов по принципу I - по несущей способности;
- многолетнемерзлых грунтов по принципу II, а пластично-мерзлых по принципу I - по несущей способности и деформациям.
5.2.10 Значения нормативных и расчетных глубин сезонного оттаивания и сезонного промерзания следует определять по
СП 25.13330 .
Значения расчетных глубин сезонного оттаивания или промерзания грунтов в основании опор рекомендуется принимать:
- для промежуточных опор, расположенных в пределах суши, пойменных участков и в руслах промерзающих до дна водотоков - соответственно от поверхности грунта, предварительной срезки (планировки) или от поверхности льда;
- обсыпных устоев - от поверхности конуса, считая по нормали к ней.
5.2.11 Нагрузки и воздействия на фундаменты опор мостов принимают в соответствии с требованиями
СП 35.13330 .
5.2.12 Несущую способность используемых по принципу I мерзлых грунтов в основании сжатого осевой нагрузкой железобетонного, стального или сталебетонного свайного элемента необходимо проверять по условию
, (5.1)
где - наибольшее сжимающее продольное усилие в верхнем сечении элемента, кН (тс);
- собственный вес элемента, кН (т);
- коэффициент условий работы;
- коэффициент надежности, принимаемый для используемых по принципу I мерзлых грунтов равным 1,4 независимо от количества свайных элементов в фундаменте и от положения подошвы ростверка по отношению к поверхности грунта, а для грунтов, используемых по принципу II - согласно
СП 24.13330 (как для немерзлых грунтов);
- несущая способность по грунту элемента, определяемая по указаниям
СП 25.13330 или
СП 24.13330 , кН (т).
При определении несущей способности допускается учитывать влияние кратковременного характера действия подвижных нагрузок (согласно
СП 25.13330 ), приняв следующие значения дополнительного повышающего коэффициента для части, относящейся к учету воздействия временных вертикальных и горизонтальных нагрузок в расчетах несущей способности оснований свайных элементов опор: железнодорожных мостов при одновременном действии сжимающих вертикальных постоянных и временных вертикальных нагрузок - 1,35; то же, но совместно с временными горизонтальными нагрузками (включая сейсмические нагрузки) - 1,5; автодорожных мостов - соответственно 1,5 и 1,75. Для железнодорожных мостов на станционных и подъездных путях, а также других мостов, на которых возможны систематические остановки поездов или автомобилей на неопределенное время, не допускается повышать значение за счет учета временного характера действия подвижной нагрузки.
5.2.13 При работе свайного элемента на выдергивание из грунтов, используемых по принципу I, должно удовлетворяться условие
, (5.2)
где - наибольшее выдергивающее продольное усилие в верхнем сечении элемента, кН (т);
- несущая способность элемента на выдергивание, кН (т).
Передача выдергивающих усилий на основание свайных элементов от одних постоянных нагрузок и воздействий не допускается.
5.2.14 В расчетах несущей способности буроопускных свайных элементов (столбов), воспринимающих сжимающие и выдергивающие усилия на основаниях, используемых по принципу I или II, в качестве расчетного размера диаметра элементов в грунте допускается принимать диаметр скважин (0,8-1 м) при условии, что свайные элементы с рифленой боковой поверхностью омоноличены в скважинах цементно-песчаным, цементно-шламовым или другим раствором марки не ниже: 150 - на высоту не менее 1 м от нижнего конца элемента в скальных и крупнообломочных грунтах; 100 - на высоту не менее 2 м в тех же грунтах; 50 - не менее 3 м в остальных грунтах.
5.2.15 При допущении оттаивания в период эксплуатации мостов, возводимых по принципу II, несущую способность свайных элементов по грунту, за исключением свай-стоек, опираемых на скальные, крупнообломочные и твердые глинистые грунты, определяют без учета отрицательного трения.
5.2.16 Несущую способность оснований фундаментов мелкого заложения, а также устойчивость таких фундаментов против опрокидывания и плоского сдвига на мерзлых грунтах, используемых по принципу II, следует определять как для талых грунтов, в соответствии с
СП 35.13330 .
5.2.17 Независимо от принятого принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания, фундаменты опор необходимо рассчитывать на действие сил морозного выпучивания, за исключением фундаментов:
- всех типов в местах, где слой сезонного промерзания-оттаивания состоит из крупного песка и крупнообломочных грунтов с содержанием глинистого заполнителя не более 10%;
- обсыпных устоев в местах, где сезонное промерзание-оттаивание грунта конуса не достигает его основания, сложенного с поверхности пучинистыми грунтами, или подошвы непучинистого грунта, уложенного в основании конуса взамен удаленного естественного пучинистого грунта;
- промежуточных опор, расположенных в пределах непромерзающих до дна водотоков.
5.2.18 Устои и промежуточные опоры, проектируемые на крутых склонах, особенно когда под несущим слоем основания расположены пласт талого или оттаивающего глинистого грунта или прослойка насыщенного водой песка, подстилаемого глинистым грунтом, следует обязательно проверить на устойчивость против глубокого сдвига (смещения фундамента совместно с грунтом) по круглоцилиндрической или другой неблагоприятной поверхности скольжения.
Кроме того, для указанных условий следует проверить возможность появления локальных (местных) оползневых сдвигов на ранее устойчивых склонах вследствие дополнительного их нагружения весом насыпи и опоры, нарушения устойчивости пластов грунта в процессе производства работ или изменения режима (уровня и скорости течения) подземных и поверхностных вод, нарушения растительного покрова.
5.2.19 Осадки проектируемых оснований фундаментов опор допускается не определять для мостов:
- всех систем и пролетов в случаях опирания фундаментов на используемые по принципу I мерзлые грунты, за исключением пластично-мерзлых глинистых;
- внешне статически определимых систем железнодорожных (пролетами до 55 м) и автодорожных (пролетами до 105 м) мостов при опирании на используемые по принципу II малосжимаемые при оттаивании скальные, плотные крупнообломочные и песчаные грунты, твердые и полутвердые глинистые или суглинистые грунты.
Осадки опор на основаниях из оттаивающих (в период эксплуатации мостов) грунтов, используемых по принципу II, определяют согласно
СП 25.13330 , рассматривая фундаменты из свайных элементов как условно массивные.
5.2.20 Основания и фундаменты опор мостов на засоленных грунтах при использовании их в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно
СП 25.13330 с учетом следующих особенностей:
- засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания свай и столбов;
- температура начала замерзания засоленных грунтов ниже температуры аналогичных видов незасоленных грунтов; при значительной степени засоленности грунты могут находиться при отрицательной температуре в "охлажденном" (немерзлом) состоянии;
- температурный интервал нахождения в пластично-мерзлом состоянии сильно засоленных грунтов может составлять несколько градусов, так как переход таких грунтов в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов;
- при вскрытии скважинами, пробуренными для устройства свай или столбов фундаментов, линз грунтов, сильно насыщенных высокоминерализованными (в том числе напорными) водами, происходит смачивание стенок скважины таким раствором, что приводит к резкому снижению, а при определенных условиях почти к полной потере смерзания по боковой поверхности элемента фундамента.
5.2.21 Для более полного использования сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению при проектировании и устройстве фундаментов следует ориентироваться на применение столбчатых элементов, свай с уширенной пятой и др., а также на способы понижения температуры грунта в зоне заделки опор.
5.2.22 Расчетные сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания следует принимать по опытным данным или в соответствии с
СП 25.13330 .
5.2.23 Основания и фундаменты на засоленных многолетнемерзлых грунтах при использовании их по принципу II следует проектировать в соответствии с
СП 25.13330 ,
СП 22.13330 ,
СП 24.13330 ,
СП 28.13330 .
5.2.24 В сейсмических районах фундаменты опор мостов допускается проектировать на любых грунтах, используемых в качестве основания по принципу I.
Если грунты используются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвы фундаментов или нижних концов свай и столбов преимущественно на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты.
При учете сейсмических нагрузок расчет свайных фундаментов следует проводить с учетом требований
5.2.1 Во всех регионах распространения многолетнемерзлых грунтов, где это по условиям надежности и долговечности допустимо, экономически оправдано и практически осуществимо, рекомендуется для автодорожных и железнодорожных мостов применять безростверковые опоры с использованием буровых (буроопускных, бурообсадных) и забивных свай, расположенных преимущественно в один-два ряда по фасаду моста.
Безростверковые опоры для железнодорожных мостов допускается применять в обсыпных устоях, а в промежуточных опорах - на суходолах для малых и средних мостов.
5.2.2 В регионах распространения засоленных мерзлых грунтов разрешается применение в устоях фундаментов безростверкового типа с плитой, расположенной в уровне подошвы конуса и опирающейся на грунты, поддерживаемые в твердомерзлом состоянии с помощью охлаждающих устройств и специальных конструктивно-технологических мероприятий.
5.2.3 Подошву ростверка свайных фундаментов рекомендуется располагать над поверхностью грунта или над уровнем первой подвижки льда. Фундаменты с заглубленным ниже уровня первой подвижки льда ростверком допускается применять в сложных ледовых условиях на незарегулированных реках с интенсивным русловым процессом. Для железнодорожных мостов фундаменты промежуточных опор рекомендуется проектировать с ростверком, расположенным ниже уровня первой подвижки льда или ледохода.
5.2.4 Для автодорожных мостов допускается применять устои диванного типа при условии осуществления мер по предотвращению появления недопустимых деформаций, а также обеспечению устойчивости на плоский и глубокий сдвиги.
5.2.5 В безростверковых опорах и фундаментах опор с ростверком рекомендуется применять в качестве стоек или элементов фундамента железобетонные столбы круглого и прямоугольного сечения, буровые сваи и стальные трубы диаметром 1-1,4 м и более.
5.2.6 При проектировании оснований и фундаментов опор мостов, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, следует выполнять теплофизические расчеты основания и расчеты основания и фундаментов на силовые воздействия с учетом принятого принципа использования мерзлых грунтов в качестве основания.
5.2.7 Основания и фундаменты опор следует рассчитывать по двум группам предельных состояний:
- по несущей способности оснований, устойчивости положения фундаментов опор против опрокидывания и сдвига (плоского или глубокого), устойчивости фундамента на действие сил морозного пучения грунта;
- деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным смещениям).
5.2.8 Расчеты по материалу конструкций железобетонных опор необходимо проводить согласно
СП 35.13330 .
Элементы железобетонных конструкций фундаментов рассчитывают на трещиностойкость.
Предельно допустимую ширину раскрытия трещин в железобетонных свайных элементах опор и фундаментов на стадии эксплуатации в неагрессивной среде от воздействия постоянных и временных нагрузок принимают согласно
СП 35.13330 .
Для железобетонных элементов опор, расположенных в агрессивной среде, допустимую ширину раскрытия трещин принимают согласно
СП 28.13330 .
5.2.9 Расчет оснований фундаментов опор мостов следует проводить при использовании:
- твердомерзлых грунтов по принципу I - по несущей способности;
- многолетнемерзлых грунтов по принципу II, а пластично-мерзлых по принципу I - по несущей способности и деформациям.
5.2.10 Значения нормативных и расчетных глубин сезонного оттаивания и сезонного промерзания следует определять по
СП 25.13330 .
Значения расчетных глубин сезонного оттаивания или промерзания грунтов в основании опор рекомендуется принимать:
- для промежуточных опор, расположенных в пределах суши, пойменных участков и в руслах промерзающих до дна водотоков - соответственно от поверхности грунта, предварительной срезки (планировки) или от поверхности льда;
- обсыпных устоев - от поверхности конуса, считая по нормали к ней.
5.2.11 Нагрузки и воздействия на фундаменты опор мостов принимают в соответствии с требованиями
СП 35.13330 .
5.2.12 Несущую способность используемых по принципу I мерзлых грунтов в основании сжатого осевой нагрузкой железобетонного, стального или сталебетонного свайного элемента необходимо проверять по условию
, (5.1) где - наибольшее сжимающее продольное усилие в верхнем сечении элемента, кН (тс);
- собственный вес элемента, кН (т);
- коэффициент условий работы;
- коэффициент надежности, принимаемый для используемых по принципу I мерзлых грунтов равным 1,4 независимо от количества свайных элементов в фундаменте и от положения подошвы ростверка по отношению к поверхности грунта, а для грунтов, используемых по принципу II - согласно
СП 24.13330 (как для немерзлых грунтов);
- несущая способность по грунту элемента, определяемая по указаниям
СП 25.13330 или
СП 24.13330 , кН (т).
При определении несущей способности допускается учитывать влияние кратковременного характера действия подвижных нагрузок (согласно
СП 25.13330 ), приняв следующие значения дополнительного повышающего коэффициента для части, относящейся к учету воздействия временных вертикальных и горизонтальных нагрузок в расчетах несущей способности оснований свайных элементов опор: железнодорожных мостов при одновременном действии сжимающих вертикальных постоянных и временных вертикальных нагрузок - 1,35; то же, но совместно с временными горизонтальными нагрузками (включая сейсмические нагрузки) - 1,5; автодорожных мостов - соответственно 1,5 и 1,75. Для железнодорожных мостов на станционных и подъездных путях, а также других мостов, на которых возможны систематические остановки поездов или автомобилей на неопределенное время, не допускается повышать значение за счет учета временного характера действия подвижной нагрузки.
5.2.13 При работе свайного элемента на выдергивание из грунтов, используемых по принципу I, должно удовлетворяться условие
, (5.2) где - наибольшее выдергивающее продольное усилие в верхнем сечении элемента, кН (т);
- несущая способность элемента на выдергивание, кН (т).
Передача выдергивающих усилий на основание свайных элементов от одних постоянных нагрузок и воздействий не допускается.
5.2.14 В расчетах несущей способности буроопускных свайных элементов (столбов), воспринимающих сжимающие и выдергивающие усилия на основаниях, используемых по принципу I или II, в качестве расчетного размера диаметра элементов в грунте допускается принимать диаметр скважин (0,8-1 м) при условии, что свайные элементы с рифленой боковой поверхностью омоноличены в скважинах цементно-песчаным, цементно-шламовым или другим раствором марки не ниже: 150 - на высоту не менее 1 м от нижнего конца элемента в скальных и крупнообломочных грунтах; 100 - на высоту не менее 2 м в тех же грунтах; 50 - не менее 3 м в остальных грунтах.
5.2.15 При допущении оттаивания в период эксплуатации мостов, возводимых по принципу II, несущую способность свайных элементов по грунту, за исключением свай-стоек, опираемых на скальные, крупнообломочные и твердые глинистые грунты, определяют без учета отрицательного трения.
5.2.16 Несущую способность оснований фундаментов мелкого заложения, а также устойчивость таких фундаментов против опрокидывания и плоского сдвига на мерзлых грунтах, используемых по принципу II, следует определять как для талых грунтов, в соответствии с
СП 35.13330 .
5.2.17 Независимо от принятого принципа использования многолетнемерзлых грунтов в качестве основания, фундаменты опор необходимо рассчитывать на действие сил морозного выпучивания, за исключением фундаментов:
- всех типов в местах, где слой сезонного промерзания-оттаивания состоит из крупного песка и крупнообломочных грунтов с содержанием глинистого заполнителя не более 10%;
- обсыпных устоев в местах, где сезонное промерзание-оттаивание грунта конуса не достигает его основания, сложенного с поверхности пучинистыми грунтами, или подошвы непучинистого грунта, уложенного в основании конуса взамен удаленного естественного пучинистого грунта;
- промежуточных опор, расположенных в пределах непромерзающих до дна водотоков.
5.2.18 Устои и промежуточные опоры, проектируемые на крутых склонах, особенно когда под несущим слоем основания расположены пласт талого или оттаивающего глинистого грунта или прослойка насыщенного водой песка, подстилаемого глинистым грунтом, следует обязательно проверить на устойчивость против глубокого сдвига (смещения фундамента совместно с грунтом) по круглоцилиндрической или другой неблагоприятной поверхности скольжения.
Кроме того, для указанных условий следует проверить возможность появления локальных (местных) оползневых сдвигов на ранее устойчивых склонах вследствие дополнительного их нагружения весом насыпи и опоры, нарушения устойчивости пластов грунта в процессе производства работ или изменения режима (уровня и скорости течения) подземных и поверхностных вод, нарушения растительного покрова.
5.2.19 Осадки проектируемых оснований фундаментов опор допускается не определять для мостов:
- всех систем и пролетов в случаях опирания фундаментов на используемые по принципу I мерзлые грунты, за исключением пластично-мерзлых глинистых;
- внешне статически определимых систем железнодорожных (пролетами до 55 м) и автодорожных (пролетами до 105 м) мостов при опирании на используемые по принципу II малосжимаемые при оттаивании скальные, плотные крупнообломочные и песчаные грунты, твердые и полутвердые глинистые или суглинистые грунты.
Осадки опор на основаниях из оттаивающих (в период эксплуатации мостов) грунтов, используемых по принципу II, определяют согласно
СП 25.13330 , рассматривая фундаменты из свайных элементов как условно массивные.
5.2.20 Основания и фундаменты опор мостов на засоленных грунтах при использовании их в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно
СП 25.13330 с учетом следующих особенностей:
- засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания свай и столбов;
- температура начала замерзания засоленных грунтов ниже температуры аналогичных видов незасоленных грунтов; при значительной степени засоленности грунты могут находиться при отрицательной температуре в "охлажденном" (немерзлом) состоянии;
- температурный интервал нахождения в пластично-мерзлом состоянии сильно засоленных грунтов может составлять несколько градусов, так как переход таких грунтов в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов;
- при вскрытии скважинами, пробуренными для устройства свай или столбов фундаментов, линз грунтов, сильно насыщенных высокоминерализованными (в том числе напорными) водами, происходит смачивание стенок скважины таким раствором, что приводит к резкому снижению, а при определенных условиях почти к полной потере смерзания по боковой поверхности элемента фундамента.
5.2.21 Для более полного использования сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению при проектировании и устройстве фундаментов следует ориентироваться на применение столбчатых элементов, свай с уширенной пятой и др., а также на способы понижения температуры грунта в зоне заделки опор.
5.2.22 Расчетные сопротивления засоленных мерзлых грунтов нормальному давлению и сдвигу по поверхности смерзания следует принимать по опытным данным или в соответствии с
СП 25.13330 .
5.2.23 Основания и фундаменты на засоленных многолетнемерзлых грунтах при использовании их по принципу II следует проектировать в соответствии с
СП 25.13330 ,
СП 22.13330 ,
СП 24.13330 ,
СП 28.13330 .
5.2.24 В сейсмических районах фундаменты опор мостов допускается проектировать на любых грунтах, используемых в качестве основания по принципу I.
Если грунты используются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвы фундаментов или нижних концов свай и столбов преимущественно на скальные или другие малосжимаемые при оттаивании грунты.
При учете сейсмических нагрузок расчет свайных фундаментов следует проводить с учетом требований