Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 10

В пределах водотока регулирующим фактором при назначении глубины заложения фундамента является величина местного размыва грунта у опоры. В этом случае подошва фундамента мелкого заложения должна располагаться глубже уровня местного размыва не менее чем на 2,5 м.

В отношении размеров подошвы фундамента следует иметь в виду следующее.

1.  Размеры подошвы должны быть достаточными, для обеспечения прочности грунта основания и развития осадок и кренов фундамента не более допустимых. Выполнение этих условий, в принципе, возможно и для минимально допустимой глубины заложения фундамента.

2.  Конструкция фундамента должна быть экономически целесообразной. Поэтому, минимальная глубина заложения фундамента может привести к необходимости конструирования гибкого фундамента мелкого заложения, т.е. с углом развития фундамента более 30°. Такой вариант фундамента, как правило, не является рациональным. Поэтому глубина заложения фундамента и размеры его подошвы подбираются такими, чтобы обеспечить работу фундаментной конструкции как жесткого тела.

Указанные требования приводят к необходимости выбирать в качестве несущего слоя грунт, обладающий наибольшей прочностью, а также глубину заложения фундамента, позволяющую выполнить конструкцию жесткого фундамента мелкого заложения. В то же время, при соответствующем экономическом обосновании, не исключается возможность применения в качестве фундамента мелкого заложения и гибкой конструкции.

В заключение приведем пример оформления фундаментной части промежуточной опоры моста. Рассмотрим случай массивного жесткого фундамента. Располагая принятыми геометрическими параметрами, конструктивное решение фундамента выполняется в соответствии с рис. 3.5.

Рис. 3.5. Пример конструирования ФМЗ.

3.3. Расчет фундамента мелкого заложения по первой группе

предельных состояний.

3.3.1. Проверка положения равнодействующей внешних нагрузок

Расчеты массивного фундамента мелкого заложения по первой группе предельных состояний предупреждают потерю несущей способности оснований, устойчивости положения фундамента против опрокидывания, сдвига по подошве, устойчивости фундаментов при воздействии сил морозного пучения грунтов, прочности и устойчивости конструкций фундаментов.

Расчеты по первой группе предельных состояний выполняют от сочетаний расчетных нагрузок, действующих в двух направлениях - в плоскости моста и плоскости опоры. Эти расчеты включают в себя следующие проверки:

1.  проверки по среднему и максимальному давлению на основание в плоскости  подошвы фундамента;

2.  проверку несущей способности слабого подстилающего слоя основания;

3.  проверку на опрокидывание фундамента относительно ребра;

4.  проверку на сдвиг в плоскости подошвы;

5.  проверка устойчивости против глубокого сдвига.

С целью обеспечения действия сжимающих напряжений по подошве фундамента требуется проверить положение равнодействующей внешних нагрузок относительно центра тяжести подошвы по формуле:

                                                 .                                                            (3.3)

Относительный эксцентриситет определяется выражением:

                  ,                    ,                 ,                              (3.4)                       

где F_v и М - нагрузки, действующие по подошве;  (при расчете поперек моста) и  (при расчете вдоль моста) - момент сопротивления подошвы фундамента; А = ba  - площадь подошвы фундамента.

Величина  при действии постоянных и временных нагрузок принимается равной 1,0, а при действии только постоянных нагрузок 0,1.

3.3.2. Проверка несущей способности основания под подошвой

фундамента

Проверки несущей способности основания под подошвой фундамента мелкого заложения выполняют отдельно вдоль и поперек моста по формулам:

                                            ,

                                     ,                                                (3.5)                 

где p и p_max - среднее по подошве и максимальное под краем фундамента давление, кПа; g_с = 1,2 - коэффициент условия работ; g_n = 1,4 - коэффициент надежности по назначению сооружения; R - расчетное сопротивление грунта несущего слоя  для принятых размеров подошвы фундамента и глубине ее заложения от проектной отметки поверхности грунта или дна водотока (с учетом размыва).

          Расчетное сопротивление R является основной характеристикой прочности грунта основания. Величина R устанавливается по эмпирической формуле [16]:

                               ,                              (3.6)

где R₀ - условное сопротивление грунта несущего слоя (табл. 3.1, 3.2, 3.3); k₁ и k₂ - табличные коэффициенты для грунта несущего слоя (табл. 3.4); g = rg - средний в пределах глубины заложения d удельный вес грунта, кН/м³, r - средняя плотность грунта в пределах той же глубины, которую допускается принимать равной 2 т/м³, или определять по формуле:

                                                   ,                                                 (3.7)

где r_i, h_i – средняя плотность, т/м³, без учета взвешивающего действия воды и толщина отдельных слоев грунта, м, в пределах глубины заложения фундамента d; n – число слоев в пределах глубины d.

При ширине подошвы b > 6 м в формуле (2.5) принимают условно b = 6 м.

Таблица 3.1

Примечание. Значения R₀ даны для грунтов с песчаным заполнителем. Если в крупнообломочном грунте содержится свыше 40 % глинистого заполнителя, то значения R₀ принимают по табл. 2.3 в зависимости от I_p, I_L и e заполнителя.

Таблица 3.2

Примечание. Для плотных песков R₀ увеличивают в два раза, если их плотность определена статическим зондированием, и в 1,6 раза — лабораторными испытаниями.

Таблица 3.3

Примечание. При значении числа пластичности грунтов I_p в интервале 5…10 и 15…20 значение R₀ устанавливают интерполяцией по I_p, а для промежуточных значений показателя текучести I_L и коэффициента пористости e — интерполяцией по I_L и e.