Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста (стр. 2 из 7)
2-ой слой:
с1 =38/1,17= 32,48 кПа;
с11 =38/1,096= 34,67 кПа
3-ий слой: с1 =57/1,17= 48,72 кПа;
с11 =57/1,096= 52,01 кПа
4-ый слой:
с1 =4/1,17= 3,42 кПа;
с11 =4/1,096= 3,65 кПа
2-ой слой: 1=13/1,17=11,11 11=13/1,096=11,86
3-ий слой 1=18/1,17=15,39 11=18/1,096=16,42
4-ый слой 1=36/1,17=30,77 11=36/1,096=32,85
2-ой слой: =19,5/1,04=18,75 кН/ м3
=19,5/1,026=19,01 кН/ м3
=19,5/1,026=19,01 кН/ м33-ий слой:
=19,8/1,04=19,04 кН/ м3 1 =19,8/1,026=19,30 кН/ м34-ый слой:
=18,4/1,04=17,69 кН/ м3 1 =18,4/1,026=17,93 кН/ м3Расчётные характеристики грунтов по предельным состояниям определяем для всех слоев основания и представляем в табличной форме:
Таблица № 2
| номер слоя | с1 | C11 |  1 | 11 | | |
| 2 | 32,48 | 34,67 | 11,11 | 11,86 | 18,75 | 19,01 |
| 3 | 48,72 | 52,01 | 15,39 | 16,42 | 19,04 | 19,30 |
| 4 | 3,42 | 3,65 | 30,77 | 32,85 | 17,69 | 17,93 |
3. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании
3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента
Глубину заложения фундамента следует определять с учётом:
- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;
- величины и характеристики нагрузок, воздействующих на основание;
- инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований);
- гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружений;
- глубины сезонного промерзания грунтов.
В качестве основания опоры моста следует принимать малосжимаемые или скальные грунты, а также грунты средней сжимаемости (песчаные грунты средней плотности или тугопластичные глинистые грунты). Фундаменты мостов запрещается опирать на просадочные и заторфованные грунты, а также на глинистые грунты с показателем текучести I1 > 0.5 .
Такие грунты следует проходить, опирая подошву фундамента на более прочные грунты.
Высоту фундамента hф определяют как расстояние от подошвы до его обреза (горизонта меженных вод-ГМВ). Для опор, возводимых на суходоле, обрез фундамента назначают на 0,1-0,25 м ниже уровня поверхности грунта. Нормативную глубину промерзания грунта, если она менее 2,5 м, определяют по формуле
где M1 - коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе; d0 - глубина промерзания, зависящая от вида грунта .
Фактическая глубина заложения фундамента зависит от всех перечисленных факторов и при сооружении фундаментов в открытом котловане её следует назначать в пределах от 3 до 6 м, считая от поверхности грунта на суходоле. В выбранный несущий слой грунта фундамент должен быть заглублён не менее, чем на 0,5 м, учитывая возможность наклонного расположения слоев.
Так как в первом слое глины I1 = 0,61 ,то опору подошвы фундамента нужно расположить во втором слое глины I1 = 0,3 что удовлетворяет требованиям.
Высоту фундамента hф примем равную = 6,5 м.
Абсолютная отметка подошвы фундамента —129,4 м
3.2 Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента
Размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров над фундаментной части опоры на величину обреза с = О.15 /0,3О м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ. Минимальная площадь подошвы фундамента:
Аmin =(3.2 •10,4) = 33,3 м2
Максимальную площадь подошвы фундамента при заданной высоте hф определяют исходя из нормированного условия обеспечения жёсткости фундамента. Она заключается в том, что линия уступов или наклон граней фундамента, как правило, не должны отклоняться от вертикали на угол более 30°. Отсюда:
Amax= (b0+2•hф•tg300) • (l0+2•hф•tg300)
С учётом того, что tg30° = 0.577 , получим:
Amax = (b0+1.16•hф) • (l0+1.16•hф)
где hф - высота фундамента (расстояние от обреза фундамента до его подошвы); b0 и l0- ширина и длина над фундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента.
Amax = (3,2 +1,16•6,5)•(10,4 + 1,16•6,5)= 10,74•17,94 = 192.68м2 123 м2
Для окончательного определения размеров подошвы фундамента необходимо выполнить ряд дополнительных условий. Размеры фундамента определяются методом последовательных приближений. Требуемая площадь подошвы фундамента в первом приближении может быть определена по формуле:
где
,-расчётная вертикальная сила по обрезу фундамента (без учёта веса фундамента и грунта на его уступах), мН; R - расчётное сопротивление грунта основания, мПа. В первом приближении R можно подсчитать по формулеR = 1.7 • { R0 • [l + k1 • (b - 2)]+ k2 • • (d - 3)}
при b - 3.2 м; ср - средний удельный вес кладки фундамента и грунта на его уступах; в работе разрешено принять
ср = 0,02 мН/м3; f -коэффициент надёжности временной подвижной нагрузки; - коэффициент, приближённо учитывающий действие момента, 
ср= 1.2; w - удельный вес воды, w = 0.01 мН/м3; hw - расстояние от уровня подземных вод или уровня меженных вод до подошвы фундамента.R=1,7• {0,23(1+0,02• (3,2-2)]+1,5•0,02• (6-3)} = 0,56 МПа
=1,1 • (4,30 + 1,00) + 1,14•4,80 = 5,83+5,47=11,30 мНA=1,2•5,83+5,47 / 0,56-1,1•0,02•6.5 = 29,90 м2
Так как полученная величина А < Amах , то за расчётную площадь принимаем
Amin= А •1,25=37,38 м2
hф = 6,5 м lmin= 10,4 м bmin= Amin / lmin= 3,6 м
3.3 Определение расчётного сопротивления грунта под подошвой фундамента
Расчётное сопротивление нескального грунта под подошвой фундамента определяется по формуле:
где R0 - условное сопротивление грунта, b=0,25 МПа, b - ширина подошвы фундамента, м; d - глубина заложения фундамента, м; -осреднённое по слоям расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учёта взвешивающего действия воды, кН/м3, допускается принимать
=0.02 кН/м3; k1 , k2 - коэффициенты, принимаемые по таблице 3.1.R=1,7•{0,25•[1+0,02•(3,6-2)]+1,5•0,02•(6-3)} = 1,7•{0,25•(1,032)+0,09}= 0,348 МПа
3.4 Проверка напряжений под подошвой фундамента (расчёт основания по 1 группе предельных состояний по прочности и устойчивости)
Расчёт необходим для определения средних, максимальных и минимальных напряжений (давлений) на основание по подошве фундамента и сравнения их с расчётным сопротивлением грунта.
Pmax = Pm + Mu / W 1,2R*
где Pm , Pmax , Pmin - соответственно среднее, максимальное и минимальное давление подошвы фундамента на основание, МПа; N1 - расчётная вертикальная нагрузка на основание с учётом гидростатического давления массы воды, если оно имеет место, мН; Mu - расчётный опрокидывающий момент относительно оси проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, мН • м ; А- площадь подошвы, м2 ; W- момент сопротивления по подошве фундамента, м3
I - длина подошвы фундамента; b - ширина подошвы фундамента; R - расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента, МПа, определяется с учётом принятой ширины и глубины его заложения; с - коэффициент условий работы, принимается равным 1,2; п - коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимается равным 1,4.
В работе в целях уменьшения трудоёмкости разрешается провести расчёты на нагрузку N1 и момент Mu :
Nl=(P0+Pw+Pf+Pq)+ f.Pk
где Pf, Pq - соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах (с учётом взвешивающего действия воды, если оно имеет место), мН; Pw - нагрузка от веса воды, действующей на уступы фундамента (учитывается, если фундамент врезан в водонепроницаемый грунт), мН; hф - высота конструкции фундамента, м. В курсовой работе допускается определять: