Расчет и конструирование фундамента под опоры моста

На основание фундамента передаются постоянные (вес конструкций) и временные (подвижная, тормозная, ветровая и прочие) нагрузки.

Все нагрузки, действующие на сооружение, как правило, объединяются в комбинации или сочетания. Различают основные, дополнительные и особые сочетания.

Основные сочетания включают одну или несколько следующих нагрузок: постоянные, вертикальные поездные нагрузки, давление грунта (от воздействия поездной нагрузки) и центробежную силу для мостов на кривых.

Дополнительные сочетания наряду с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний включают одну или несколько дополнительных нагрузок от давления ветра, навала судов, давления льда.

Особые сочетания включают сейсмическую или строительные совместно с другими нагрузками.

2. Инженерно-геологические условия строительной площадки

Инженерно-геологические условия стройплощадки, на которой возводится фундамент, имеют большое значение, так как именно они в первую очередь определяют глубину заложения фундамента, его тип и размеры.

Опора проектируется на суходоле, так как первым слоем на строительной площадке является растительный грунт. Удельный вес растительного слоя грунта кН/м.

Описание геологического разреза выполняем в порядке напластования грунтов сверху вниз, приводя все необходимые характеристики:

1 слой - растительный грунт;

2 слой - песок крупный;

3 слой - суглинок.

Найдем основные производные физических характеристик грунта.

Удельный вес грунта в сухом состоянии

(2.1)

где - удельный вес грунта, кН/м³.

Коэффициент пористости е (отношение общего объема пор в грунте к объему грунтовых частиц)

(2.2)

где - удельный вес частиц грунта, кН/м³;

Степень влажности (влажность, характеризующая степень заполнения пор грунта водой) вычисляется по формуле

, (2.3)

где e - коэффициент пористости;

- плотность воды, кг/м³;

w - природная влажность, %.

- плотность частиц грунта, кг/м³;

,

где - ускорение свободного падения, м/с².

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

(2.4)

где - плотность грунта во взвешенном состоянии;

- ускорение свободного падения, м/с².

. (2.5)

Показатель текучести определим по формуле

I_L=(w_pw_Lw_Pw_p)/I_P , (2.6)

где - влажность на границе текучести, %;

- влажность на границе раскатывания, %;

- природная влажность, %.

Число пластичности рассчитывается по формуле

(2.7)

Рассчитаем характеристики грунта для песчаного слоя.

Удельный вес грунта в сухом состоянии:

Коэффициент пористости е

По плотности сложения, определяемой коэффициентом пористости e - песок средней плотности.

Степень влажности

По степени влажности песок водонасыщенный, кПа.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии

Рассчитаем характеристики грунта для суглинка.

Удельный вес грунта в сухом состоянии

Коэффициент пористости е

Согласно таблице суглинок полутвердый, кПа.

Число пластичности

Показатель текучести

I_L

Степень влажности

;

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии

Вычисленные характеристики грунтов сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Сводная таблица характеристик грунтов

3. Проектирование фундамента мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения и высоты фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента - это расстояние от расчетной поверхности грунта (дневной поверхности грунта на суходоле или уровня размыва в русле) до подошвы фундамента. В зависимости от климатических и геологических факторов она определяется следующим образом:

- при наличии промерзания (опора на суходоле или на пойме реки)

, (3.1)

где - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м;

где - коэффициент для расчета глубины промерзания грунта;

- заглубление обреза фундамента ниже поверхности грунта на суходоле или горизонта меженных вод в русле; для песков крупных м;

Минимальная высота фундамента для указанных случаев может быть определена следующим образом:

- при наличии промерзания

(3.2)

Если при заглублении подошвы фундамента от поверхности грунта или уровня воды превысит 7м, принимается фундамент глубокого заложения.

Поскольку опора находится на суходоле, то высота фундамента

.

м;

м. (3.2)

3.2 Определение размеров фундамента

Минимальные размеры определяются размерами опоры: шириной и длиной в уровне обреза фундамента.

Размеры фундамента

; (3.3)

(3.4)

где - уступы на возможную погрешность разбивки осей, принимаемые в пределах 0,3-0,5 м.

Минимальная площадь фундамента

. (3.4)

Если при минимальных размерах в плане несущая способность основания недостаточна для восприятия передаваемого на него давления, при проектировании при проектировании фундаментов мелкого заложения делается развитие фундамента под углом не более 30°.

Максимальные размеры определяются по формулам

; (3.6)

(3.7)

где .

Максимальная площадь подошвы фундамента

. (3.8)

Вычислим размеры фундамента:

м;

м;

м²;

м;

м;

м².

3.3 Расчетное сопротивление основания