Выбор возможных вариантов фундаментов: в качестве возможных вариантов фундамента принимаем:

- фундамент мелкого заложения;

- свайный фундамент на забивных призматических сваях.

1.3 Сбор нагрузок, действующих на фундамент

В соответствии с [2, п. 2.1*] установлено 18 видов постоянных и временных нагрузок, которые могут действовать на конструкции мостов и, следовательно, передаваться на опору. На рисунке 1. показаны следующие основные нагрузки:

вертикальные нагрузки -

масса пролетных строений Рп, являющаяся суммарной равнодействующей сил Рп/2, соответствующих давлению от примыкающих к данной опоре двух пролетных строений;

сила воздействия на опору Ртр от временной подвижной вертикальной нагрузки, являющаяся равнодействующей сил Ртр/2, полученных от загрузки примыкающих к опоре пролетов; масса опоры Ро - собственная масса надфундаментной части опоры.

горизонтальная нагрузка -

горизонтальная составляющая Т силы воздействия на опору Ртр от временной подвижной вертикальной нагрузки.

Рисунок 1. – Опора моста с действующими нагрузками

Таблица 2. Нагрузки, действующие на фундамент

2. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

2.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента. выбор отметки обреза фундамента

2.1.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

Нормативная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

dfn=do√Mt,

где М, — коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном климатическом районе; do - глубина промерзания (см), зависящая от вида грунта, принимается равной: песков средней крупности-23см.

dfn=do√Mt=23*√42=149.06см=1.5м

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

df=khdfn ,

где kh, - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый для отапливаемых зданий в зависимости от конструкций полов и температуры внутри помещений, а для наружных и внутренних фундаментов, неотапливаемых зданий ,kh = 1.1.

df=khdfn=1.1*149.06=164.56см=1.6м

2.1.2 Выбор отметки обреза фундамента

Обрез фундамента принимаем на 0.5м ниже горизонта самых низких вод

2.2 Определение площади подошвы фундамента и расчетного сопротивления основания

Размеры обреза фундамента в плане принимаю больше размеров надфундаментной части опоры на величину с=0.2м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ (рис.1).

Минимальная площадь подошвы фундамента рассчитывается по формуле

Amin=(A + 2c)-(B + 2c),

где А и В - ширина и длина надфундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента, принимается по заданию.

Amin=(10.4 + 2∙0.15)(1.5 + 2∙0.15) = 19.26м²

Далее по формуле (1) приложения 24 [2] определяется расчётное сопротивление грунта основания (МПа) при ширине подошвы фундамента b= (В+2с)

R = 1.7{R0[1 + k1(b-2)] + k2γ(d -3)},

где R0 = 343 кПа— условное сопротивление грунта, МПа; b = 2м — ширина подошвы фундамента, м; d = 5.7м — глубина заложения фундамента, принимается от поверхности грунта до подошвы фундамента; γ - осредненное по слоям расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учёта взвешивающего действия воды, МН/м³, по формуле:

γ = ∑ γi hi / ∑hi ,

где γi - удельный вес отдельных слоев грунта, лежащих выше подошвы фундамента, кН/м3; hi — толщина отдельных слоев грунта выше подошвы фундамента, м; k1 и k2 -коэффициенты, принимаемые по таблице 4, прил. 24 [2].

k1= 0.1 мֿ¹

k2 = 3

R = 1.7{343[1 + 0.1(2-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=274.02 кПа

2.3 Проверка принятых размеров фундамента

Расчёт преследует цель определить средние, максимальные и минимальные давления под подошвой фундамента и сравнить их с расчётным сопротивлением грунта:

p=N1/A ≤ γcR/γn ,

pmax=N1/A + M1 /W ≤ γcR/γn ,

pmin=N1/A - M1 /W ≥0 ,

где p, pmax и pmin — соответственно среднее, максимальное и минимальное давления подошвы фундамента на основание, кПа; N1 - расчётная вертикальная нагрузка на основание с учётом гидростатического давления воды, если оно имеет место, кН; М1 - расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, кН∙м; A — площадь подошвы, м2; W- момент сопротивления по подошве фундамента, м3;

W= bl²/6

где l- длина подошвы фундамента, м; b - ширина подошвы фундамента, м; R -расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа; γс=1,2 - коэффициент надёжности по назначению сооружения; γп=1,4 - коэффициент условий работы.

Определяем нормальную N1 и моментную нагрузки М1 , действующие на основание

N1 = 1,2(Р0+Рп+Рф+ Рг) + 1,13∙Ртр,

М1 = 1,2Т(Н+hФ),

где Рф и Рг — соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах (с учётом взвешивающего действия воды, при УПВ выше подошвы фундамента), кН; Н — высота опоры моста, м; hф — высота конструкции фундамента, м. Расчётные величины Ро, Рп, Ртр, Т даны в таблице 2.

Путем последовательных подборов размеров фундамента и глубины заложения подошвы, принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=11 м – длина подошвы фундамента

b= 2 м – ширина фундамента

A = a∙b = 11∙2= 22 м² - площадь подошвы фундамента