Сейсмостойкость фундаментов мостов

Сейсмостойкость фундаментов мостов зависит главным образом от правильного выбора основания и конструкции фундаментов. На скальных, крупнообломочных (валунных, галечниковых, щебенистых, гравийных, дресвяных), твердых и полутвердых глинистых и плотных песчаных грунтах можно применять фундаменты любой конструкции при разных сейсмических воздействиях. Средней плотности сложения водонасыщенные крупные и средней крупности пески, а также тугопластичные глинистые грунты не рекомендуется использовать в качестве оснований фундаментов из свай сечением 0,3X0,3 и 0,35X0,35 м при расчетной сейсмичности сооружения 9 баллов. Водонасыщенные мелкие пески средней плотности сложения не рекомендуется использовать в основаниях забивных свай при расчетной сейсмичности сооружения 8 и 9 баллов. Водонасыщенные пылеватые пески средней плотности сложения, любые рыхлые пески, лессовые и лессовидные грунты любой консистенции, мягко-пластичные и текучие глинистые грунты не допускается использовать в качестве несущего пласта оснований фундаментов мостов при расчетной сейсмичности сооружения 7 баллов и более.

Толщина несущего пласта основания должна удовлетворять требованиям, установленным для несейсмических районов.

Особое внимание должно быть обращено на выбор места расположения, глубину заложения и конструкции фундаментов, устоев и промежуточных опор, подлежащих возведению на крутых береговых склонах, если они сложены слоистой толщей грунтов. Поскольку в таких местах возможно нарушение устойчивости склонов вследствие их пригрузки весом насыпи и опоры, а также сейсмического воздействия, независимо от высоты насыпи должна быть обязательно проверена устойчивость оснований в местах возведения опор на сдвиг плоский или по кругло-цилиндрической поверхности. Особенно важна такая проверка для оснований из пластов грунтов, имеющих наклон в сторону русла реки.

В сейсмических районах предпочтительными следует считать фундаменты глубокого заложения из опускных колодцев, вертикальных и наклонных оболочек и столбов с уширенной пятой, а также без нее. Фундаменты из забивных свай допускается применять при обязательном наличии в их конструкции кроме вертикальных наклонных свай.

Для больших мостов рекомендуются фундаменты из свай, оболочек или столбов с высоким ростверком, а для малых и средних мостов — безростверковые опоры. Вследствие меньшей массы в них возникают меньшие инерционные силы.

Безростверковые свайные устои и промежуточные опоры необходимо проектировать с применением свай, наклоненных как вдоль, так и поперек моста. Столбы и оболочки допускается использовать в вертикальном положении при условии обеспечения их достаточной несущей способности по материалу и грунту при воздействии расчетных нагрузок. Если вычисленное перемещение опор превышает допустимое, то часть столбов или оболочек в фундаментах следует расположить наклонно.

Глубина заложения фундаментов зависит от уровня залегания поверхности несущего пласта грунтов. В толще однородных грунтов фундаменты закладывают на глубину, при которой обеспечивается передача расчетных нагрузок на основание. Чем меньше глубина заложения фундаментов, тем ниже степень участия сил трения о боковую поверхность свай, оболочек и столбов в общей их несущей способности и тем большая часть нагрузки передается их торцом на основание. В связи с этим при глубине заложения фундаментов 10—20 м их подошву или низ элементов следует опирать по возможности на высокопрочные грунты, в том числе скальные.

Низ свай, оболочек, столбов, подошву опускного колодца погружают в несущий пласт основания на глубину, определяемую расчетом и принимаемую не менее 1. м. Если поверхность несущего пласта прикрыта толщей заторфованных грунтов, рыхлых песков, текучепластичными или текучими глинистыми грунтами, заглубление подошвы фундаментов или низа их элементов в несущий пласт увеличивают.

Фундаменты мостов рассчитывают с учетом сейсмических воздействий 7 баллов и более. Кроме обычных учитывают следующие нагрузки, возникающие при землетрясении: сейсмические инерционные силы (нагрузки) от веса фундамента, надфундаментной части опоры, пролетных строений и временной вертикальной (полезной) нагрузки; сейсмическое горизонтальное (боковое) давление грунта на устои; сейсмическое (гидродинамическое) давление воды на опоры мостов. Значения перечисленных нагрузок определяют согласно указаниям СНиП 11-7-81. В расчетах принимают, что сейсмические нагрузки действуют преимущественно в горизонтальных направлениях вдоль и поперек моста.

Вследствие аварийного характера сейсмического воздействия и чрезвычайно редкой его повторяемости сейсмические нагрузки совместно с другими нагрузками составляют особое сочетание. В этих условиях мало вероятно совпадение землетрясения расчетной силы с навалом судов на опоры моста, воздействием ледовой и ветровой нагрузок расчетной силы, поэтому в расчетах на сейсмические воздействия перечисленные нагрузки не учитывают. На магистральных дорогах с современным интенсивным движением вероятность совпадения момента землетрясения с периодом нахождения подвижных нагрузок на мостах достаточно высока, поэтому действующими нормами предусмотрено производить расчеты мостов на сейсмические воздействия как при отсутствии, так и при наличии временной вертикальной нагрузки на мосту. Значения постоянных и временных нагрузок, действующих на фундаменты, определяют согласно указаниям СНиП 2.05.03—84.

Расчеты фундаментов и безростверковых опор с учетом сейсмического воздействия производят на прочность, устойчивость формы и положения.

Расчеты фундаментов глубокого заложения мостов с учетом сейсмических воздействий должны включать: определение несущей способности по грунту фундаментов и их элементов на совместное действие расчетных усилий (изгибающего момента, сжимающей и перерезывающей сил), которые определяют в зависимости от расчетных значений сейсмических сил; проверку устойчивости грунта по условию ограничения давления, передаваемого на грунт  боковой   поверхностью  элементов  фундаментов; проверку устойчивости фундаментов на плоский или глубокий сдвиг.

В расчетах несущей способности по грунту свай, оболочек, столбов, а также опускных колодцев на осевую сжимающую или выдергивающую нагрузку влияние сейсмического воздействия на расчетные сопротивления грунтов должно учитываться путем умножения их на понижающие коэффициенты условий работы, значения которых следует принимать согласно СНиП 2.02.03—85.

Вопросы для повторения и самопроверки
1. В  каких   зонах   происходят   землетрясения   и   почему?

2. Какими способами определяют силу землетрясения и какой при этом пользуются сейсмической шкалой?

3. При какой силе землетрясения районы относят к сейсмическим?

4. Какой силы землетрясения учитывают в отечественном сейсмостойком строительстве?

5. Какие силы воздействуют на здания и сооружения при землетрясениях?

6. Как изменяется несущая способность водонасыщенных песков, текучих и текучепластичных глинистых грунтов при землетрясениях и   что   происходит   из-за   этого   со зданиями   и   сооружениями?

7 Что такое сейсмичность района и сейсмичность строительной площадки?

8. Какие типы фундаментов рекомендуется применять в сейсмических районах?

9. Какими нормативными документами пользуются при проектировании фундаментов?