Приложение 3 (рекомендуемое). Методика ускоренной оценки возможности уширения свайно-эстакадных опор (методика УО)

Приложение 3
(рекомендуемое)

Методика
ускоренной оценки возможности уширения свайно-эстакадных опор (методика УО)

1. Ускоренная оценка распространяется только на промежуточные свайно-эстакадные (рис.1, в, г, д) и береговые (рис.1, е, ж) свайные опоры с вертикальными сваями (вып.70).

Конструкции опор рассмотрены при наиболее распространенных основных параметрах:

а) увеличение габаритов:

         с  Г-7+2х0,75   до   Г-8+2х1,0;

         "  Г-7+2х0,75   "    Г-10+2х1,0;

         "  Г-7+2х0,75   "    Г-11,5+2х1,5;

         "  Г-7-8+2х1,0  "    Г-10+2х1,5;

б) длины пролетных строений по схемам 11,36 м х 3 и 16,76 м х 3;

в) высоты опор промежуточных - от 3 до 6 м, береговых - от 2 до 5 м;

г) глубина забивки свай - от 4 до 10 м;

д) сечение существующих железобетонных свай - 30Х35 см, добиваемых - 35Х35 и 40Х40 см;

е) грунты - пески (средние, мелкие и пылеватые); супеси, суглинки твердые, полутвердые и тугопластичные. Грунты условно разделены на прочные (на рис.3-6 обозначены сплошной штриховкой) и слабые (на рис.3-6 обозначены пунктирной штриховкой).

2. При оценке несущей способности свай по грунту в промежуточных опорах рассмотрены случаи как однородных грунтов по длине свай, так и их сочетаний в два и три слоя (всего шесть сочетаний): а) прочный; б) слабый; в) слабый-прочный; г) прочный-слабый; д) прочный-слабый-прочный; е) слабый-прочный-слабый. При этом предполагается, что свая опирается на грунт, лежащий в ее нижней части. К прочным грунтам отнесены глинистые с коэффициентами консистенция , а также пески и супеси, кроме пылеватых; к слабым отнесены глинистые грунты с величиной В, лежащей в интервале , и пылеватые пески и супеси.

При оценке несущей способности свай по грунту у береговых опор верхний слой грунта принят во всех случаях прочным, поскольку учитываемую в расчете насыпь у мостов отсыпают из дренирующих грунтов; в расчетах он принят в виде однородного уплотненного длительной эксплуатацией песка средней крупности толщиной 4 м с коэффициентом пропорциональности К=500 .

Наряду с однородным прочным грунтом по длине свай рассмотрено еще два сочетания напластований, начиная сверху: прочный - слабый; прочный - слабый - прочный.

3. Усилия, приходящиеся на голову сваи, определены при следующих предпосылках:

а) временные вертикальные нагрузки НК-80 и АК при числе полос движения - 2 (по одному в каждом направлении) со смещением по отношению к барьерному ограждению (или тротуару) в соответствии со СНиП 2.05.03-84;

б) постоянная нагрузка для уширенных мостов принята в соответствии с наиболее рациональной конструкцией симметрично двустороннего уширения пролетных строений и опор. Рассмотрено уширение пролетных строений до габарита Г-10+2х1,5 м ребристыми балками применительно к бездиафрагменным пролетным строениям по вып.инв. N710/1 (по с каждой стороны для габарита Г-10); уширение до габарита Г-11,5+2х1,5 м - плитными пустотными блоками на ширину по 3,5 м с каждой стороны;

в) определение усилий, передающихся на опору от тормозной силы , произведено с учетом работы моста и насыпи как единой системы по методике, разработанной ВНИИ транспортного строительства. При этом рассмотрен вариант установки старых и пристраиваемых частей пролетных строений на резиновые опорные части.

4. При расчете береговых опор с высотой насыпи до 5 м временную нагрузку, расположенную за пределами переходной плиты (длина 6 м), ее учитывали. Постоянную и временную нагрузки, находящиеся на переходной плите, а также вес плиты учитывали в запас прочности как опорные реакции на шкафную стенку устоя простой балки расчетным пролетом 5 м.

Учитывая длительность эксплуатации дороги и упрочнение грунта за счет этого фактора, в качестве расчетной схемы устоя принят нижний свайный ростверк, к плите которого приложены все внешние воздействия (включая давление грунта на шкафную стенку), а уровень расчетной поверхности грунта принят совпадающим с уровнем горизонтальной плоскости нижней поверхности плиты ростверка, от которого и отсчитывают глубину заделки свай. При этом плиту ростверка не включают в работу на горизонтальные и вертикальные воздействия.

5. Несущая способность по грунту оснований в уширяемом мосту при отсутствии необходимости уширения фундаментов или добавки дополнительных свай при уширении бесфундаментных опор вычислена с учетом увеличения несущей способности грунтов за счет их уплотнения в процессе эксплуатации. При необходимости уширения свайных опор путем добивки новых свай уплотнение грунтов во времени не учитывали.

Уширение опор рассмотрено в двух вариантах - без забивки и с забивкой дополнительных свай.

Методика ускоренной оценки построена на сопоставлении усилий N, возникающих после уширения моста в наиболее нагруженных сваях, с несущей способностью свай Р.

Ускоренная оценка производится по графикам, построенным для свай опор под пролетные строения длиной 11,36 и 16,76 м для определенных условных схем грунтовых оснований, классифицированных по прочности.

6. Для возможности работы с графиками необходимо отнести реальные грунтовые условия рассматриваемой опоры к одному из наиболее близких в графиках. При этом в случае двухслойного грунтового основания при толщине одного из слоев менее 0,2 от глубины забивки свай следует его рассматривать как однослойное с параметрами, соответствующими большему слою; в случае трехслойного основания при толщине одного из слоев менее 0,1 от глубины забивки свай следует рассматривать его как двухслойное. В этом случае, а также при числе слоев грунта более трех следует объединять слои близкие по физико-механическим характеристикам. Характеристику (слабый или прочный) объединяемых слоев следует определять по их средневзвешенным характеристикам, за исключением случаев подстилающих грунтов, для которых характеристику принимают по тому слою, в котором расположено острие сваи.

В связи с тем что ускоренная оценка является приближенной и погрешность может доходить до , то при следует производить уточняющий расчет.

7. Рассмотрены промежуточные опоры эстакадных мостов (см. рис.1,а). На рис.2 приведены возможные варианты уширения опор без добивки дополнительных свай (а) и с добивкой (б).

Графики, приведенные на рис.3 и 4 соответственно для сопрягающихся пролетов по 11,36 и 16,76 м, позволяют не только установить наличие или отсутствие необходимости уширения свайных опор, но и определить глубину погружения Н забиваемых свай в случае такой необходимости.

На указанных графиках приведены линии - максимальных расчетных усилий, приходящихся на голову свай (с учетом их веса) в уширенном мосту и линии и Р для различного сочетания грунтов, в которые погружена свая.

Нечетные значения индекса i при N даны для случаев, когда опору уширяют без добивки свай (рис.2, а), а четные - при забивке дополнительных свай (рис.2, б). - расчетная несущая способность существующих свай сечением 30х35 см с учетом уплотнения грунта за счет длительной эксплуатации (при условии, если не добивают новые сваи); Р - расчетная несущая способность свай сечением 35х35 и 40х40 см без учета уплотнения грунта (принимают для вновь забиваемых свай).

Абсцисса точки пересечения линий (при i - нечетных) и показывает минимально необходимую глубину погружения в грунте старой сваи h, при которой не требуется забивка дополнительных свай. Если фактическая глубина погружения существующих свай в конкретно рассматриваемом случае окажется меньше h, то добивка дополнительных свай требуется. В этом случае по абсциссам точек пересечения линии (при i - четных) и линий Р определяют ту минимальную глубину Н, на которую необходимо забить новые сваи сечением 35х35 см или 40х40 см, чтобы несущая способность по грунту Р была более .

8. Рассмотрены существующие береговые свайные двухрядные опоры (см. рис.1, в).

Графики, приведенные на рис.5-6 для свайных опор мостов с пролетами 11,36 и 16,76 м, позволяют не только установить наличие или отсутствие необходимости уширения свайных опор, но и определить необходимую глубину Н погружения вновь забиваемых свай в случае такой необходимости.

Необходимость забивки дополнительных свай определяют по сопоставлению несущей способности свай с учетом упрочнения грунта за период эксплуатации и N - максимального усилия в свае при соответствующем переходе со старого габарита на новый при фактической глубине забивки существующих свай h. Если при этом значение N находится в интервале , то следует произвести уточняющий расчет. Если , то забивка дополнительных свай не требуется, а если , то необходима забивка дополнительных свай. Глубину погружения этих свай определяют по абсциссе точки пересечения линии несущей способности свай без учета упрочнения грунта Р с линией N, соответствующей переходу со старого габарита на новый. На рис.3-6 усилия на сваю соответствуют уширению:

     N_1 - с Г-7+2х0,75  до Г-8+2х1,0  (n_св=5);

     N_2 - " Г-7+2х0,75  "  Г-8+2х1,0  (n_св=7);

     N_3 - " Г-7+2x0,75  "  Г-10+2х1,5 (n_св=5);

     N_4 - " Г-7+2x0,75  "  Г-10+2х1,5;

     N_5 - " Г-8+2х0,75  "  Г-10+2х1,5 (n_св=5);

     N_6 - " Г-7+2х0,75  "  Г-11,5+2х1,5;

     N_7 - " Г-8+2х0,75  "  Г-10+2х1,5 (n_св=7).