Фундамент промежуточной опоры моста

                                                                 t = 0.8                      (3.3)

 где - максимальная толщина льда (по заданию).

 

За расчетный уровень принимают  ГПЛ (при первой подвижке льда) или  ГВЛ (при наивысшем уровне ледохода).

Нагрузку от движущихся ледяных  полей на опоры мостов с вертикальной передней гранью следует принимать  по наименьшему значению из двух следующих:

   - при прорезании опорой льда

, кН       (3.4)

   - при остановке ледяного поля опорой

, кН    (3.5)

где      коэффициенты  формы,   принимаемые   по   табл.2 Приложения 10[СНиП 2.05.03-84];

В - ширина опоры на уровне льда, м;

t - толщина льда, м;

V - скорость движения ледяного поля, м (принять , где L_np - длина большего пролета моста);

R_zn - предел прочности льда на раздробление, кПа (для Татарстана , либо )

 - в начальной стадии ледохода при ГПЛ;

 при наивысшем уровне ледохода при ГВЛ.

Коэффициент надежности по ледовой  нагрузке .

При определении третьего сочетания нагрузок учитывается  та величина давления льда, которая  приводит к большему изгибающему моменту из двух следующих:

   (3.6)

где F_H и h - давление льда при первой подвижке и расстояние от обреза фундамента до ГПЛ; и h - давление льда при высоком уровне ледохода и расстояние от обреза фундамента ГВЛ.

При определении четвертого сочетания  нагрузок учитывается величина давления льда, которое приводит к большему эксцентриситету из двух следующих:

(3.7)

где - собственный вес опоры и фундамента с учетом гидростатического взвешивания при ГПЛ и ГВЛ соответственно; -высота фундамента.

При всех расчетах следует учитывать, что все усилия, приложенные в  центре тяжести опоры на уровне обреза фундамента, должны быть приведены к центру тяжести подошвы фундамента или ростверка.

Коэффициенты сочетаний  для временных нагрузок и воздействий приведены в приложении 2 и п.2.2[СНиП 2.05.03-84].

 

3.2 Выбор типа фундамента

 

В современном мостостроении применяют в основном три типа фундаментов: мелкого заложения на естественном основании, свайные и столбчатые. Массивные опускные колодцы применяют редко, а кессоны - в исключительных случаях.

Выбор типа фундамента на местности, покрытой водой, определяется тремя основными факторами: глубиной воды, наибольшей глубиной размыва дна реки у опоры, глубиной залегания несущего слоя грунта от поверхности.

Глубина заложения фундаментов  мостов в пределах водотоков должна отсчитываться от отметки наибольшего размыва русла у опор.

Глубина заложения фундаментов  мелкого заложения определяется расчетами несущей способности  оснований и фундаментов на действие расчетных сочетаний нагрузок.

Возможность применения фундаментов  мелкого заложения может быть рассмотрена в том случае, если глубина воды не превышает 1-3 м, а несущий слой грунта залегает не глубже 4-6 м от поверхности воды. При мостах с пролетами более 25м фундаменты мелкого заложения применимы, если значение R₀ не менее 0.2 МПа.

В иных случаях сравнению подлежат варианты фундаментов из свай, свай-оболочек, свай-столбов, оболочек. Рассматриваются варианты фундаментов как с ростверком, заглубленным в грунт, так и с ростверком, возвышающимся над грунтом. В данном проекте применение свай и оболочек диаметром более 1.2м не рекомендуется.

При анализе вариантов свайных  фундаментов необходимо иметь в  виду, что наиболее простыми в строительстве  являются фундаменты из вертикальных свай с ростверком, расположенным  над грунтом. Такие фундаменты рекомендуются  к применению в случаях, когда при минимальном количестве вертикальных свай, назначенном из условия восприятия вертикальной и горизонтальной сил, изгибающие моменты в сваях от воздействия горизонтальных сил не опасны для их прочности.

В случае недостаточной горизонтальной жесткости фундамента из вертикальных свай или больших изгибающих моментов в сваях целесообразно часть или все сваи расположить наклонно. В этом случае существенно возрастает жесткость фундамента без увеличения числа свай или размеров их поперечного сечения. Эффект от применения наклонных свай будет тем больше, чем выше расположена плита ростверка по отношению к поверхности грунта, меньше сечения свай, слабее верхние слои грунта и более прочен грунт в уровне нижней части свай.

В фундаментах с низкими ростверками сваи работают в более благоприятных условиях на действие горизонтальных нагрузок, так как сваи по всей длине и плита ростверка окружены грунтом. В таких фундаментах часто используют только вертикальные сваи. Свайные фундаменты с низким ростверком обычно применяют, если глубина воды не превышает 3 м.

 

3.3 Конструкции фундаментов при наличии тампонажной подушки

 

Еще  до  начала  проектирования   фундамента  необходимо  выбрать  способы   производства   работ   при   разработке   грунта   в   котловане   и бетонировании фундамента на местности, покрытой водой. В тех случаях, когда водоупорный слой залегает на большой глубине и трудно предохранить котлован от затопления вследствие проникания воды снизу из водопроницаемого     основания, часто выполняют тампонажную водозащитную бетонную подушку с целью обеспечения производства работ по изготовлению фундамента (ростверка) насухо, то есть без водоотлива или водопонижения. Подушку изготавливают путем подводного бетонирования, как правило, методом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы). Обращаем внимание на то, что толщина подушки включается в высоту фундамента мелкого заложения и подушка является его частью, однако она не является частью конструкции ростверка свайного фундамента. Толщина подушки не влияет на глубину заделки свай в ростверк. Ее толщина зависит от давления воды  снизу и размеров котлована   в плане.   Конструктивно принимают толщину подушки 1.0-1.5 м.  Если близко к дну реки имеется водоупорный слой грунта, то шпунтовое ограждение котлована заглубляется в водоупор и тогда тампонажная подушка не требуется.

Сочетания	, кН	, кНм	, кНм	, кН	, кН
	, кН	, кНм	, кНм	, кН	, кН
I	12000	1250	900	-	-
	14000	1500	1010	-	-
II	11000	580	2920	-	270
	12000	700	3500	-	240
III	11200	11600	1350	1750	-
	10200	13600	1390	2010	-
IV	3000	750	-	420	-
	3110	850	-	700	-

Г 11.5+2х1,5; L1=27м; L2=42м;Н =7м.

 

 

 

4.Проектирование  и расчет фундамента мелкого  заложения.

 

4.1 Определение высоты  фундамента.

 

Проектирование фундамента сводится к определению его размеров (формы в плане и в разрезе, глубины заложения, площади подошвы) и выполнению проверочных расчетов.

Плоскость верхнего обреза фундамента в руслах рек заглубляют на 0.5м  ниже линии Г.М.В. и не выше нижней поверхности льда в реке при низком ледоходе.

Выбор глубины заложения фундаментов (Г.З.Ф.) следует производить с  учетом следующих требований:

 

1.       Фундамент необходимо  заглубить в несущий слой не  менее, чем на 0.5м, поскольку  поверхность слоя может быть  наклонной.

 

2.       При отсутствии размыва и условий пучинообразования минимальная Г.З.Ф. от поверхности грунта должна быть не менее 1.0 м.

 

3.       Если возможен  размыв грунта дна водотока, Г.З.Ф.  должна быть не менее, чем  на 2.5 м ниже наинизшей отметки  дна водотока в месте расположения опоры после его общего местного размыва расчетным паводком и не менее, чем на 2.0 м - при размыве наибольшим паводком.

 

4.        В грунтах,  подверженных пучению при промерзании,  подошву фундамента следует располагать  ниже нормативной глубины промерзания не менее, чем на 0.25 м.

 

В соответствии с данными условиями  граница заложения фундамента ниже уровня дна на 1,7 м

Так как глубина местного размыва hмр = 1,3м и плюс 0,5м запас. Отметка подошвы фундамента 39,8м, отметка обреза фундамента 43,6 м. Высота фундамента 3,8 м.

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Расчет по первой группе  предельных состояний

 

4.2.1. Определение размеров  подошвы фундамента

 

Размеры подошвы фундамента определяются методом последовательных приближений. В начале устанавливаются минимальные  размеры подошвы a_min и b_min, превышающие размеры опоры в плане и в уровне обреза фундамента на величину = 0.2 0.5 м, компенсирующую неточность геодезической разбивки.

       (4.1)

 

Определим размеры подошвы фундамента:                   ,м

,м

Где - высота второй (нижней) ступени фундамента.

 

Расчетное сопротивление основания фундамента находят по формуле (1) Приложения 24 СНиП 2.05.03-84

  (4.2)

Где : -условное расчетное сопротивление грунта, кПа;

b – меньшая сторона   подошвы   фундамента,   м;

d  -   глубина   заложения   подошвы фундамента, принимаемая по п 4.1

 - удельный вес грунта,   расположенного   выше   подошвы   фундамента, кН/м³; 

-коэффициенты, зависящие от  вида грунта.

Значения  , определяем по таблицам Приложения 24 СНиП 2.05.03-84.

=238 кПа; равны, соответственно 0,04 и 2 .

Удельный вес грунта выше подошвы - , допускается принимать =19,62 кН/м³

По формуле (4.2) вычислим расчетное  сопротивление грунта:

 

R = 1.7x(238x(1+0.04x(5,36-2))+2x19.62x(1.8-3))=379 кПа

 

Допустимость принятых размеров площади  подошвы заключается в соблюдении условий :

 

Для первого сочетания нагрузок:

         (4.3)

 

Для остальных сочетаний (2,3,4) :

        (4.4)

 

 

Где:

 R – расчетное сопротивление грунта, вычисленное для принятых размеров фундамента

-  коэффициент условий работы, принимаемый для условий :

        а) при расчете  на первое сочетание нагрузок  =1

        б) при расчете  на три других сочетания   нагрузок  = 1.2

-  коэффициент надежности  по назначению сооружения равный  =1.4

 

      (4.5)

  расчетная вертикальная нагрузка в плоскости подошвы фундамента

 

                                (4.6)

расчетный момент относительно одной из осей плоскости подошвы фундамента. кНм

 

  расчетный момент , заданный в нагрузках, кН*м

 горизонтальные расчетные нагрузки на опору, относительно одной из осей, кН

 высота фундамента., м

А – площадь подошвы фундамента,

– момент сопротивления подошвы фундамента

       (4.7)

^- - вес фундамента. , кН

 С учетом гидростатического  взвешивания воды :

 

 ^, кН                   (4.8)

^- объем фундамента,

^- удельный вес бетона ( 24,5 кН/м³ )

^-  удельный вес воды ( 9,81 кН/м³ )

 

^- - вес грунта на уступах фундамента.

 С  учетом гидростатического взвешивания  воды :

 

   ^, кН       (4.9)

^- объем грунта на обрезах и уступах фундамента,

^- удельный вес грунта( 19,62 кН/м³ )

^-  удельный вес воды ( 9,81 кН/м³ )

 

^-    вес воды.

 ^,  кН                         (4.10)

^- объем воды на обрезах и уступах фундамента,

^-  удельный вес воды ( 9,81 кН/м³ )

Если условия (4.3) и (4.4) не соблюдаются, размеры подошвы увеличиваются и производится повторный расчет. Увеличивая размеры подошвы, необходимо проверять соблюдение условий жесткости фундамента:

Где - угол распределения напряжений (угол жесткости), обеспечивающий работу бетонного и бутобетонного фундамента только на сжатие.

Увеличение площади подошвы жесткого фундамента требует и соответствующего увеличения глубины заложения. Фундамент при этом развивается уступами с соблюдением угла жесткости. Высоту уступа при конструировании принимают равной 0.7 - 2.5 м , ширину 0.4 -1.0 м. Выполняют, как правило, не более 3-х уступов.