Методические указания по проектированию фундаментов мостовых опор и береговых устоев (стр. 2 из 6)
Проектные решения должны быть рассчитаны на одинаковые нагрузки для одних и тех же грунтовых условий и в равной мере отвечать условиям эксплуатации. Технико-экономическое сравнение вариантов должно производиться по приведенным затратам применительно к району строительства. При одинаковой долговечности конструкций фундаментов допустимо основное сравнение вариантов произвести по стоимости. Экономическое сравнение вариантов можно производить по укрупненным показателям, приведенным в приложении № 1, или по литературным данным.
Если при различных вариантах проектных решений фундаментов изменяются объемы работ по смежным конструктивным элементам или их частям, то необходимо учитывать разницу в затратах по этим смежным элементам. Окончательный вариант принимается с учетом его технологичности при производстве работ. По принятому варианту выполняется графическая часть курсовой работы.
4.1. Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании
4.1.1. Выбор глубины заложения фундамента
Глубина заложения фундамента является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность основания.
При выборе глубины заложения подошвы фундамента по [4, п.2.25] обычно стремятся принимать минимальную, так как этим можно добиться наименьшей, как правило, стоимости устройства фундаментов, однако, необходимо выбрать достаточно прочный слой грунта, способный воспринять нагрузки от фундамента.
Если прочный слой залегает глубоко под прослойками слабого грунта (торф, ил, глинистый грунт с показателем текучести JL>0.6 и т.п.), нужно рассматривать возможность их упрочения искусственными приемами (песчаная подушка, гидровиброуплотнение, химические методы закрепления).
Глубина заложения фундамента должна быть достаточной для надежной работы основания из условия его расчета по предельным состояниям и исключения возможности промерзания пучинистого грунта под подошвой фундамента, что обеспечивается заглублением фундамента ниже расчетной глубины промерзания на 0,25 м, защитными мероприятиями согласно [4, п.п.2.26-2.33].
При проектировании фундаментов опор моста должен учитываться возможный наинизший уровень дна у опор с учетом общего и местного размывов.
Глубина заложения фундаментов на естественном основании от отметки дна с учетом наибольшего размыва при расчетном паводке должна быть не менее 2,5 м.
При назначении глубины заложения фундаментов всех опор моста необходимо учитывать тип реки и характер природных русловых деформаций. Для различных меандрирующих рек, у которых русла могут перемещаться от одного устоя моста к другому, глубина заложения всех промежуточных опор должна быть взята одинаковой по максимальной глубине после общего и местного размывов. Если река не меняет русла, заглублять фундаменты опор моста на максимальное значение надо на том участке русла, где эта глубина может образоваться. Глубину заложения пойменных опор устанавливают по максимальной глубине после размывов, определенных для пойменного участка.
При выборе глубины заложения фундаментов вновь проектируемых сооружений по соседству с существующими приходится считаться с глубиной заложения фундаментов последних. Глубина заложения вновь строящихся фундаментов должна быть обоснована расчетами на устойчивость основания под существующими фундаментами. В ряде случаев минимальную глубину заложения определяют с учетом необходимой конструктивной высоты фундамента. В нескальных, непучинистых грунтах при отсутствии размыва глубина заложения фундаментов искусственных сооружений должна быть не меньше 1,0 м.
В скальных грунтах подошва фундамента заглубляется не менее чем на 0,25 м в прочные невыветриваемые слои.
4.1.2. Выбор отметки обреза фундамента
Для фундамента опоры моста отметку плоскости обреза назначают обычно на 0,5 м ниже горизонта самых низких вод. На реках со значительным ледоходом в ряде случаев отметку обреза выбирают ниже горизонта низкого ледохода с учетом толщины льда с тем, чтобы давление льда не передавалось непосредственно на фундамент, а целиком воспринималось опорой, которая имеет меньшую ширину по сравнению с фундаментом и заостренную форму, лучше сопротивляющуюся давлению льда.
Обрез фундамента сооружения, возводимого на местности, не покрытой водой, назначают на 0,1-0,15 м ниже отметки поверхности грунта.
4.1.3. Определение размеров фундамента
Конструкция фундамента по соображениям производства работ должна быть наиболее простой. Подошве фундамента при предварительных расчетах придается прямоугольная или круглая форма.
Высота фундамента назначается по конструктивным соображениям исходя из принятой глубины заложения и отметки плоскости обрезов.
Минимальные размеры фундамента в плане bmin и lmin, зависящие от размеров сечения опоры bоп и lоп на уровне обреза фундамента должны быть не менее:
; 
,где с – ширина обреза для фундаментов опор мостов мелкого заложения принимается в пределах 0,2-0,5 м. Ее назначение – компенсировать возможности неточности разбивки и возведения фундамента.
При расчете оснований по деформациям среднее давление по подошве фундамента от нагрузок, подсчитанных в соответствии с требованиями [4, п.п.2.5-2.9], не должно превышать расчетного сопротивления (кН/м2 или кПа) грунта основания (рис.1), определенного по [4, формула (7)]
 |
Поскольку величина расчетного сопротивления зависит от ширины подошвы фундамента, то для предварительного определения размеров площади подошвы фундамента, согласно [4, п.2.42], можно пользоваться формулой
,где
– суммарная расчетная нагрузка по обрезу фундамента при расчете по деформациям, кН; 
– расчетное сопротивление грунта основания, принятое в соответствии с требованиями, изложенными в [4, прил.3], кПа; 
– средний удельный вес материала фундамента и грунта на обрезах в пределах объема ABCD обычно принимается с учетом взвешивающего действия воды равным 11-13 кН/м3. Если фундамент устраивается в плотных глинистых грунтах, которые относятся к водоупорам, 
принимается 20-24 кН/м3; 
– высота фундамента, м.Предварительную ширину (м) прямоугольной подошвы фундамента находят из выражения
,где
– коэффициент отношения размеров большей стороны прямоугольной подошвы фундамента к меньшей (ширине).Округлив размеры подошвы с учетом модульности и унификации, определяют расчетное сопротивление грунта основания по [4, формула (7)].
После определения R определяется окончательная площадь фундамента
и назначаются размеры подошвы b и l, м.
Если по расчетному сопротивлению R размеры фундамента резко отличаются от предварительно определенных размеров, то проводятся повторные расчеты последовательного приближения bпр к величине b.
По принятым размерам определяют объем фундамента (Vf), вес (Gf) и вес грунта на обрезах фундамента
,где b, l и hf – принятые размеры подошвы и высоты фундамента, м;
– средний удельный вес грунта обратной засыпки, кН/м3.Проверяется условие
Расчет внецентренно нагруженного фундамента ведется методом последовательного приближения. При этом размеры подошвы фундамента, расчетное сопротивление рекомендуется сначала определять как для фундамента центрально нагруженного по методике, изложенной выше, но полученное ориентировочное значение площади подошвы обычно увеличивают на 10-20% и более в зависимости от эксцентриситета внешних сил.
Давление на грунт у края подошвы фундамента, вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям, не должно превышать:
· для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно главной оси инерции подошвы фундамента
;· для максимального давления под углом фундамента
.