Введение

_{Водопропускные трубы являются наиболее распространенным видом искусственных сооружений на дорогах. В среднем на каждые 1,35 км дороги приходится водопропускная труба.}

_{Целью курсовой работы является приобретение студентами практических навыков по дисциплине «Основания и фундаменты» на примере проектирования основания и фундамента круглой сборной железобетонной водопропускной трубы под насыпью автомобильной дороги в районах сезонного промерзания грунтов.}

_{Сущность курсовой работы состоит в привязке типового проектного решения сборного железобетонного фундамента трубы к заданным грунтово-гидрологическим условиям, заведомо требующим повышения прочности и устойчивости природного основания. При этом из известных способов создания искусственных оснований предлагается рассмотреть вариант замены слабого грунта природного основания на грунтовую подушку.}

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Варианты исходных данных приведены в табл. 1 и 2 и пояснены на рис.1. в табл.1 указаны варианты отметок слоёв геолого-литологического разреза по оси трубы. За нулевую отметку принята отметка лотка трубы по оси насыпи.

В каждом варианте задания основание трехслойное. Мощность третьего слоя следует считать неограниченной. Физические и механические характеристики грунтов основания приведены в табл.2.

Район строительства, категория дороги, высота насыпи, уклон лотка трубы и диаметр трубы приведены в бланке, прилагаемом к заданию.

Грунты основания условно следует считать двухфазными со степенью влажности Sr = 1. Отметка уровня воды (УВ) в трубе условно принимается по верху её внутреннего диаметра.

Таблица 1 - Отметки слоёв грунтового основания

№ варианта	Дневная поверхность грунта, м	Подошва первого слоя грунта, м	Подошва второго слоя грунта, м
3	-0,08	-2,2	-6,6

Район строительства: г. Омск;

уклон лотка трубы: i = 0,002;

категория дороги: I;

отверстие круглой трубы: 2,0 м;

высота насыпи: 7,3 м.

Таблица 2 - Физические и механические характеристики грунтов основания

№ вари-анта	№ слоя осно- вания	Вид грунта	Плотность частиц грунта s, т/м^3	Природная влажность W	Влажность на границе раскатывания WP	Влажность на границе текучести WL	Модуль деформации E, МПа	Угол внутреннего трения I, град	Удельное сцепление сI, кПа
3	1 2 3	Суглинок Песок Глина	2,66 2,68 2,73	0,24 0,19 0,31	0,19 0,16 0,25	0,29 0,22 0,46	8,0 12,0 16,0	16 24 15	18 12 40

2. Проектирование основания и фундамента.

1. Оценка грунтов основания

По исходным физическим характеристикам грунтов основания (табл.2) рассчитываются их производные характеристики.

Для глинистого грунта вычисляют:

- коэффициент пористости

, (1)

где – плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³;

- плотность грунта, т/м³,

; (2)

- удельный вес грунта, кН/м³,

, (3)

где g= 9,81 м/с² -ускорение свободного падения;

- удельный вес частиц грунта, кН/м³,

; (4)

- плотность грунта во взвешенном состоянии, т/м³,

; (5)

- удельный вес грунта во взвешенном состоянии, кН/м³,

(6)

- число пластичности

; (7)

- показатель текучести

. (8)

На основании ГОСТ 25100 [2] по найденному значению J_p уточняют разновидность глинистого грунта (супесь, суглинок, глина) (табл.П.1.1), а по

значению J_L - его консистенцию (табл. П.1.2).

Для песчаного грунта вычисляют: коэффициент пористости е по выражению (1); плотность грунта  по выражению (2); удельный вес грунта  по выражению (3); удельный вес частиц грунта _s по выражению (4); удельный вес грунта во взвешенном состоянии _в по выражению (6).

Разновидность песков по степени плотности устанавливается в зависимости от его коэффициента пористости е по ГОСТ 25100 [2] .

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 - Физические характеристики грунтов основания

№ слоя основания	Коэффициент пористости е	Плотность грунта , т/м^3	Удельный вес грунта , кН/м^3	Удельный вес частиц грунта s, кН/м^3	Плотность грунта во взвешенном состоянии в, т/м^3	Удельный вес грунта во взвешенном состоянии в, кН/м^3	Число пластичности Jp	Показатель текучести JL	Разновидность грунта
1	0,64	2,01	19,75	26,09	1,01	9,94	0,1	0,5	Суглинок тугопластичный
2	0,50	2,11	20,73	26,29	1,11	10,89	0,06	0,5	Супесь пластичная
3	0,85	1,94	19,0	26,78	0,94	9,22	0,21	0,29	Глина тугопластичная

Для глин и суглинков твердой и полутвердой консистенции удельный вес грунта во взвешенном состоянии _в не определяют, т.к. эти грунты считаются водонепроницаемыми.

2. Конструирование трубы

Для выбора конструктивных элементов трубы в соответствии с табл.П.8.1 назначают номера блоков. По табл.П.8.2-П.8.4 назначают геометрические размеры звеньев, лекальных блоков фундамента, портальных стенок, откосных крыльев. Объём и масса выбранных элементов трубы приведены в табл.П.8.5. Параметры выбранных типовых конструкций элементов трубы необходимо свести в табл.4.

Таблица 4 - Параметры элементов трубы

Номер элемента трубы	Лекальный блок фундамента			Номер элемента трубы	Цилиндрическое звено
	l ,см	bлб , см	Объём блока, м^3		l ,см	do ,см	, см	Объём звена, м^3
68^а	99	207	0,81	73	100	200	20	1,38

Исходя из заданных категории дороги, высоты насыпи и диаметра трубы, определяют её длину L_тр.

Минимальная длина трубы l_тр рассчитывается по формуле

l_тр = B+2(H_н – d_о – )m , (9)

где B – ширина земляного полотна, м, принимаемая по СНиП 2.05.02–85 [5] в зависимости от категории дороги (прил.5) В = 21 м.;

H_н – высота насыпи, равная 7,3 м;

d₀ – отверстие трубы, равный 2,0 м;

 – толщина стенки, равная 0,2 м (табл.4);

m – коэффициент заложения откоса, назначаемый по СНиП 2.05.02–85 [5] (прил.6), m = 1,5.

Тогда: l_тр = 21 + 2(7,3 – 2 – 0,2)1,5 = 36,3 м.

При этом необходимо, чтобы L_трl_тр.

Укрепление подводящего и отводящего русел – важнейший конструктивный элемент водопропускной трубы. Для территории II – V дорожно-климатических зон рекомендуется пять типов конструкции укрепления русел [8]. Тип укрепления русла назначают с учетом скорости протекания воды и допускаемых скоростей потока.

Отметка обреза фундамента водопропускных труб назначается ниже отметки дневной поверхности грунта на 0,08 м.

Отметка подошвы фундамента назначается с учетом глубины промерзания в районе строительства.

Отметка подошвы оголовочного звена и открылков назначается на 0,25 м ниже расчетной глубины промерзания d_f .

Глубину заложения фундамента средней части трубы назначают независимо от глубины промерзания.

Для районов, где глубина промерзания  2,5 м, её расчетное значение рассчитывается по формуле СНиП 2.02.01 [3]

, (10)

где d₀ – величина, принимаемая равной, м, для суглинков и глин – 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28;

M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме  | T_M | абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур ^оС за зиму, принимаемых по СНиП 23.01-99 [6] (прил.9);

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима принимается равным 1,1.