3 Проектирование фундамента мелкого заложения.

3.1 Выбор отметки заложения подошвы фундамента.

При конструировании фундаментов мелкого заложения в первом приближении назначают их размеры и заглубление подошвы. Фундаменты во всех случаях закладывают на грунтах, обладающих достаточной несущей способностью. Фундаменты мостов не следует опирать на просадочные и заторфованные грунты, глины и суглинки с показателем текучести I_L>0,6.

При отсутствии размыва во все грунты, кроме скальных, массивные фундаменты опор заглубляют не менее чем на 1,0 м от дневной поверхности грунта или дна водотока. Если при этом грунт основания склонен к пучинообразованию (все грунты, кроме скальных, крупнообломочных, гравелистых и крупнопесчаных грунтов по нормам проектирования мостов) подошву фундамента располагают ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25м. При возможности размыва грунта подошва массивного фундамента должна быть заглублена ниже уровня расчетного размыва не менее чем на 2,5м.

Максимальная глубина заложения массивного фундамента обычно не превышает 5...6м от поверхности земли или рабочего уровня воды при строительстве на водотоке.

Фундамент следует заглубить в несущий слой грунта не менее чем на 0,5м. Отметку плоскости обреза назначают на 0,5м ниже горизонта самых низких вод.

Фундаменты опор заглубляем в предположении отсутствия размыва. Грунтовые условия строительной площадки: с поверхности до глубины 2,8м залегает слой суглинка мягкопластичного ниже, до глубины 4,5м – слой глины тугопластичной с I_L=0,28, следующий слой- песок средней крупности, средней плотностью, насыщенный водой, мощностью 10,1м, самый нижний горизонт – известняк, мощностью 3,3м.

Фундамент опираем на второй слой мощностью 4,5м (глина тугопластичная). Принимаем глубину заложения 4 м.

3.2 Определение размеров подошвы фундамента.

Фундаменты из бетона проектируют массивными. =30 - предельное значение угла , установленное для фундаментов опор мостов в соответствии со СНиП 2.05.03-84. Размеры подошвы фундамента определяют по расчетным нагрузкам, действующим на уровне подошвы и по расчетному сопротивлению грунта, расположенного непосредственно под фундаментом, определяемого по формуле:

R=1,7·{R_o·[1+K₁·(b-2)]+K₂·’·(d-3)};

Далее учитываем собственный вес фундамента, вес грунта, расположенного на его уступах и давление воды на уступы. Эти нагрузки зависят от размеров фундамента.

Таким образом, приняв С_У = 0,5 м, получаем следующие размеры:

• первая ступень а₁xb₁ = 9,4x5,9м;

• вторая ступень а₂xb₂ = 10,4x6,9м;

• третья ступень а₃xb₃ = 11,4x7,9м;

• четвертая ступень а₄xb₄ = 12,4x8,9м

Определим нормативный собственный вес фундамента:

G_ф=4(9,4∙5,9+10,4∙6,9+11,4∙7,9+12,4∙8,9)=24(55,46+77,76+90,06+110,36)=

=7863,36 кН;

Вес воды на поверхности уступа фундамента:

G_w=10·(9,4∙5,9-4,9∙3,5-3,14∙4,9∙4,9/4,9) = 194,6кН;

Нормативный вес грунта на уступах фундамента

(1 слой - sb=7,47 кН/м³):

G_гр=7,47∙((12,4∙8,9-11,4∙7,9)∙+(12,4∙8,9-10,4∙6,9)+(12,4∙8,9-9,4∙5,9))= =850,09кН;

Общий вес фундамента:

P= G_ф + G_w + G_гр = 7863,36+194,6+850,09 = 8908,05 кН.

Рис 3.1 – Размеры опоры и ступеней фундамента

Таблица 3.1 - Усилия, действующие по подошве фундамента.

Виды усилий		Вертикальные силы, кН						Горизонтальные силы, кН						Плечо относительно оси, м				Момент относительно оси, кН∙м
1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11
1. Собственный вес опоры + вес фундамента		15989,61		1,1		17588,57
2.Вес пролетных строений и проезжей части 2P1		18000		1,2		21600
3. Временная нагрузка АК в одном пролете P2		2300		1,2		2760								0,75				2070
4. То же в двух пролетах 2P2		4600		1,2		5520
5. Сила торможения Fт								725		1,2		870				14,7				12789
6.Давление льда Fл1								969,07		1,2		1162,88		7,7				8954,18
7.Давление льда Fл2								1685,5		1,2		2022,6		6,4				12944,6

Таблица 3.2 – Сочетания нагрузок в, действующие по подошве фундамента.

Номер сочетаний	Виды усилий	Коэффициент сочетаний	Силы, кН		Моменты, кН∙м		Эксцентриситеты, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Вес опоры + PФ Вес пролетного строения,2P1	1 1	17588,57 21600
	Всего постоянная нагрузка		39144,12
	Временная АК, P2	1	2760		2070		0,053
	Итого		41948,57		2070		0,053
2	Постоянная Временная 2P2	1 1	39188,57 5520
	Итого		44708,57
3	Постоянная Временная P2 Fт	1 0,8 0,8	39188,57 2208	580	1656	9535,2	0,043	0,249
	Итого		41396,57	580	1656	9535,2	0,043	0,249
4	Постоянная Временная 2P2 Fт	1 0,8 0,8	39188,57 4416	580		9535,2		0,249
	Итого		43604,57	580		9535,2		0,249
5	Постоянная Временная 2P2 Fл1	1 0,8 0,7	39188,57 4416	678,35	5453,88		0,135
	Итого		40375,44	678,35	5453,88		0,135
6	Постоянная Временная 2P2 Fл2	1 0,8 0,7	39188,57 4416	1179,85	7645,42		0,189
	Итого		43604,57	1178,85	7645,42		0,189