616

Рис. 3.1. Размещение судовых ходов на профиле мостового перехода

11

тия судоходных пролетов целесообразно принимать пролетные строения со сквозными главными фермами с ездой понизу. Расчетные пролеты таких пролетных строений принимают по величине возможно более близкими к размерам подмостовых габаритов. Например, для перекрытия пролетов при подмостовых габаритах 80 и 60 м принимают типовые пролетные строения с расчетными пролетами соответственно 88,0 и 66,0 м. При таком подходе к выбору размеров пролетных строений, перекрывающих судоходные пролеты, как правило, получают наименьший расход металла.

В ряде случаев отметка подошвы рельса на мосту, как и отметка бровки земляного полотна подходов, может быть определена изусловиятрассированияжелезнодорожнойлинии.Если при этих заданных отметках высота моста будет большой, следует рассмотреть возможность перекрытия судоходных пролетов пролетными строениями со сквозными главными фермами с ездой поверху.

При наличии широкого меженного русла можно принимать больше двух судоходных пролетов для обеспечения нормального судоходства. Следует учитывать возможную деформацию русла реки под мостом, при которой судовые ходы могут сместитьсяпоотношениюкихпервоначальномуположению.Необходимо отметить, что при увеличении числа судоходных пролетов возрастает стоимость моста и расход металла.

Разбивка несудоходной части отверстия моста производится с учетом требований по пропуску ледохода, а также с целью получения наименьшей стоимости этой части моста. Критерием оптимального решения по стоимости, обоснованным теоретически,принятосчитатьравенствостоимостиопорыипролетного строения без проезжей части. В практике проектирования и строительства мостов соотношение стоимости опоры и пролетного строения оказывается иным. Например, стоимость опор составляет 70...75 % от общей стоимости в ряденовых проектов.

Работы по сооружению опор моста, являясь наиболее трудоемкими, в значительной степени определяют общий срок строительства. Трудоемкость возведения опор связана с потребностью большого числа рабочих, что ведет к дополнительным затратам на строительство жилья, помещений культурно-быто-

12

вого и коммунального назначения. Особенно большое значение это обстоятельство имеет для малообжитых и отдаленных районов с суровым климатом. Поэтому с целью уменьшения числа опор часто принимают решения, не соответствующие экономическомукритериюоптимальнойразбивкинапролеты:стоимость пролетного строения нередко весьма существенно превышает стоимость опоры. В курсовом проекте, учитывая это обстоятельство, можно рекомендовать соотношение стоимости опоры и пролетногостроенияв пределах 1:1,0...1:1,5.

Величина пролета может назначаться и с учетом требований пропуска ледохода. В главном русле при среднем ледоходе пролеты следует назначать не менее 50 м, а при сильном ледоходе — более 100 м. На пойме при слабом и среднем ледоходе величина пролетов принимается не менее 15–20 м, при сильном ледоходе — 25–30 м. Эти рекомендации следует рассматривать как ориентировочные. Более точное определение минимальной величины пролета, обеспечивающего беззаторный пропуск ледохода, приведено в пособии [5].

Внесудоходной части отверстия для перекрытия пролетов целесообразнопринятьпролетныестроениясосплошнымиглавными балками или фермами с ездой поверху. При применении таких пролетных строений, несмотря на их относительно большую строительную высоту, как правило, удается получить от-

метки низа конструкции и верха опор (ВО), удовлетворяющие требованиям [2, п. 1.23*] по возвышению над уровнем высоких вод (УВВ) и уровнем высокого ледохода (УВЛ).

Втех случаях, когда для удовлетворения этих требований нужно значительно поднимать отметку подошвы рельса, возможно перекрытие несудоходных пролетов пролетными строениями со сквозными главными фермами с ездой понизу. Желательно в несудоходной части отверстия иметь одинаковые пролеты, так как применениепролетных строенийс разными пролетами усложняет производство работ по монтажу и ухудшает внешний вид моста.

Общееколичествопролетныхстроенийв несудоходнойчасти реки можно определить по формуле

13

где L0 – заданное отверстие моста; Н – средняя высота моста на поймах; lниз и lверх – полная длина руслового соответственно низового и верхового пролетов; bоp = 5 м, bоп = 3 м – ширина соответственнорусловойипойменнойопор; lпойм –полнаядлина пойменногопролетногостроения.

Полученное количество пойменных пролетных строений размещают на профиле мостового перехода справа и слева от русловых(судоходных)пролетовпропорциональноширинампойм.

Пролетные строения изображают в виде прямоугольников и указывают основные размеры. Между торцами металлических пролетных строений оставляют зазор (деформационный шов) величиной0,1м.

Напомним, что фактическое отверстие моста должно удовлетворять заданному с невязкой минус 3 плюс 5 %.

3.4.Выбортипафундамента,конструкцийопор

ипролетныхстроений

Выбор типа фундамента, назначение его размеров осуществляется в зависимости от гидрогеологических условий перехода, от системы пролетных строений, величины пролетов, высоты моста. В современной практике мостостроения применяются: фундаменты на естественномосновании;свайныефундаментыс железобетонными сваями сплошного квадратного или круглого полого сечения; фундаменты на железобетонных оболочках диаметром от 0,8 до 3 м, погружаемые с открытой полостью с помощью вибропогружателей; фундаменты на буровых сваях или столбах с устройством уширения у их основания.

Вследствиемногообразияинженерно-геологическихусловий, встречающихся при строительстве, выбор типа основания, а также проектирование конструкций фундаментов сооружений и способовихвозведениявконкретныхусловияхвсегдаиндивидуальны.

Фундаменты мелкого заложения возводят в заранее отрытых котлованах. Такой способ производства работ целесообразен при глубине заложения фундамента до 6 м, считая от поверхности грунта или рабочего горизонта воды (в курсовом проекте за

14

последний можнопринятьуровень, на 1мпревышающийУМВ). Устройство более глубоких котлованов оказывается невыгодным по причине сложности и высокой стоимости крепления их стенок.

Если в верхних слоях грунтовой толщи залегают слабые или сильносжимаемые грунты, то возникает потребность передачи нагрузки от сооружения более прочным грунтам, залегающим иногданазначительнойглубинеотповерхности.Втакихслучаях сооружаютсвайныефундаменты.Глубинапогружениясвайпрактически неограничена. Известны примерысооружения свайных фундаментов с длиной свай 80 м и более. В зависимости от положения подошвы ростверка относительноповерхности грунта различают свайные фундаменты с высоким ростверком, когдаихподошваприподнятанадповерхностьюгрунта,ифундаменты с низким ростверком, подошва которых заглублена в грунт. Фундаменты мостов с высоким ростверком применяют при большой глубине воды в водоеме. Для увеличения поперечной жесткости таких фундаментов сваи в них устраивают наклонными. Только на вертикальных сваях фундаменты с высокимростверком используютпри небольших горизонтальныхнагрузках или при большом поперечном сечении свай.

На суходолах свайные фундаменты мостов обычно проектируют с низким ростверком. В руслах рек их применяют при ожидаемых тяжелых ледоходах, карчеходах или интенсивном переносерусломреки песчано-гравийногоматериала, вызывающих быстрое истирание свай. Иногда, для защиты свай от истирания, в фундаментах с высоким ростверком, по периметру плиты устраивают железобетонные фартуки. Сваи в фундаментах с низким ростверком работают в более благоприятных условиях,посколькугоризонтальныенагрузкивоспринимаютсяздесь нетолькогрунтом,окружающимсваи, ноизасчетотпора грунта в пределах плиты ростверка. Потребную поперечную жесткость таких фундаментов обычно удается обеспечить постановкой тольковертикальныхсвай.Однакоприбольшихгоризонтальных нагрузках, например, на мостовые устои или опоры арочных мостов, возникает потребность в постановкенаклонных свай и в фундаментах с низким ростверком.

15

В мостостроении широко применяют типовые призматические железобетонные сваи квадратного сечения 35 35 с обычной илипредварительнонапряженнойарматурой. Режеиспользуются сваи сечением 40 40 см. Мостовые сваи бывают нетрещиностойкие (с допустимым раскрытием трещин не более 0,2 мм), которые изготавливают из обычного железобетона с невысоким процентом армирования из условия прочности их при изгибе от собственного веса во время монтажа. Длина таких свай от 4 до 12 м.Предназначены онидляфундаментовс низким ростверком с небольшими горизонтальными нагрузками. Трещиностойкие мостовые сваи (с допустимым раскрытием трещин не более 0,1 мм) из обычного железобетона класса от В25 до В35 имеют более высокий процент армирования и длину от 9 до 18 м. При этом для более крупных свай применяют более высокий класс бетона и более высокий процент армирования. Типовые предварительнонапряженныесваисплошногоквадратногосечениядля фундаментов транспортных сооружений имеют длину от 9 до 20 м. Изготавливают их из бетона класса В35 и армируют либо стержневой арматурой периодического профиля либо высокопрочной проволокой периодического профиля. Для высоких ростверков фундаментов мостов используют предварительно напряженные сваи состержневой арматурой. Основным недостатком сплошных забивных свай является их большая масса, что затрудняет их транспортировку и требует использования тяжелогокрановогоисваебойногооборудования. Вменьшейстепени эти недостатки присущи полым сваям, которые чаще всего делают цилиндрической формы.

Полыежелезобетонные сваи кольцевогосечения собирают из отдельных секций с наружным диаметром 0,6; 1,2; 1,6; 3,0 м, длинойот 4до12 мпридиаметреот0,6до1,6 мидлиной6 мпри диаметре 3,0 м. Толщина стенок оболочек при диаметре 0,6 м составляет 8–10 см, а при диаметре 1,2–3,0 м — 12 см. Сваи из оболочек малого диаметра можно смонтировать на полную длину до их погружения. При большом диаметре секции оболочек наращивают по мере их погружения, благодаря чему общая длина свай может достигать 50 м и более. После погружения в грунт полости оболочек заполняют бетоном (иногда армированным), песком или оставляют полыми.

16

Буровые сваи изготавливают в пробуренных скважинах. Для бурения скважин используют различные буровые станки. Для предохранения стенок скважин от обрушения их крепят либо обсадными трубами, погружаемыми одновременно в процессе бурения, либо глинистым раствором, заливаемым в скважину, который давлением от своего веса в процессе бурения глинизирует стенки скважины и удерживает их от обрушения. Бурение скважин и уширений под глинистым раствором, как показывает опыт, возможно как в глинистых, так и в песчаных грунтах. Под защитой обсадных труб производят бурение скважин в глинистых грунтах текучей консистенции, при большой глубине воды илиприналичиизначительныхгравийно-галечниковыхпрослоек икарстовыхпустот,атакжеприведении работвблизисуществующих сооружений. Инвентарные трубы либо извлекают в процессе бетонирования буровых свай, либо оставляют в скважине, включая в конструкцию сваи. В прочных маловлажных глинистых грунтах стенки буровых скважин и их уширений можно не крепить.

В настоящее время в отечественном мостостроении приме- няютбуровыеустановкиСО-1200, БМС-1,7А,БМУ-1,2, использующие инвентарные обсадные трубы и обеспечивающие бурениевертикальныхинаклонных(снаклономдоР5:1)скважинпри устройстве буронабивных свай диаметром от 1,0 до 1,7 м с уширениемвнизудо3,5 мидлинойот20 до40 м.Иззарубежной буровой техники в отечественном мостостроении применяются универсальныебуровыеагрегатыфранцузскойфирмы«Беното», японской фирмы «Като» и немецкой «Бауэр». Эти агрегаты позволяют совмещать бурениескважиныи выемкуиз неегрунта с одновременным креплением ее стенок обсадными трубами и последующим их извлечением, вести работы практически в любыхгрунтахиизготавливатькак вертикальные,так инаклонные(снаклономдо 4:1)буронабивныесваидиаметромдо1,7 м, в том числе с уширением до 3,5 м, длиной до 50 м. Для увеличения несущей способности полых забивных свай и буровых свайстолбовустраиваютуширениеихнижнегоконцакамуфлетированием с помощью заряда взрывчатого вещества. После погружения в грунт железобетонной или стальной оболочки с закрытым или открытым (с выемкой грунта) нижним концом у нижнего

17

конца оболочки помещают заряд с электродетонатором, соединенным проводами с подрывной машинкой на поверхности. Полость оболочки заполняют на некоторую высоту литым бетоном иподрываютзаряд.Нижнийконецоболочкисилойвзрываразрушается, а грунт в этом месте уплотняется с образованием близкой к шарообразной полости (камуфлета), которая заполняется литым бетоном из полости оболочки. Затем оболочку заполняют бетонной смесью на полную высоту.

Опоры мостов подразделяют на промежуточные и концевые (устои). Кроме восприятия нагрузок с пролетных строений, устои испытывают давление грунта насыпи от собственного веса и от действия нагрузок, расположенных на насыпи. Они являются элементом сопряжения моста с насыпью. Поэтому их конструкция существенно отличается от конструкции промежуточных опор. Детально вопросы проектирования опор мостов рассмотрены в учебном пособии [6].

Конструкция тела промежуточной опоры с учетом современных требований должна быть максимально сборной. С целью экономии кладки часть тела опор, находящаяся выше уровня высокой воды и уровня высокого ледохода, может быть принята облегченной конструкции из железобетона (из коробчатых пустотелых блоков, в виде стоек из труб, перекрытых ригелем, и т.п.). В пределах переменного уровня воды (с некоторым запасом) тело опоры должно иметь обтекаемую форму в плане. Очертание фундамента в плане желательно принимать также обтекаемой формы, чтобы уменьшить завихрения и скорости протекания воды у опор, вызывающие значительный местный размыв.

При выборе конструкций тела опор следует принимать во вниманиепоказатели порасходу материалов, трудоемкости возведения, стоимости работ.

Опорымостов рекомендуется принимать сборно-монолитной конструкции,имеющейлучшиепоказателипотрудоемкостивозведения по сравнению с монолитными.

Значительное уменьшение объема кладки опор достигается в конструкции сборных опор из центрифугированных труб [6, рис. 1.13] или безростверковых опор [7, рис. 16.15], которые по сравнению с массивными имеют значительно лучшие показате-

18

ли порасходуматериалов, трудоемкостии стоимости. К томуже ониобладаютхорошимиархитектурнымипоказателями.Кнедостаткам таких опор следует отнести потребность в мощных механизмах для опускания оболочек, повышенную точность погружения, а также необходимость защиты от воздействия льда. Не рекомендуется применять такие опоры при сильном и среднем ледоходе. Значительную экономию в объеме кладки имеют предварительно напряженные опоры [7, рис. 16.4]. Предварительное напряжение может быть осуществлено с помощью высокопрочной арматуры или армоэлементов (предварительно напряженных брусков). Такие опоры целесообразно применять в виадуках.

Сопряжение моста с насыпями подходов осуществляется в пределах их концевых участков – конусов, внутри которых располагаются устои. Главное требование к этому сопряжению – обеспечение плавного въезда на мост, т.е. плавного изменения жесткости основания железнодорожного пути или дорожного покрытия (в случае автодорожного моста). Это обеспечивается, преждевсего,особойконструкциейустоя(такназываемый«мягкий въезд»), а такжеукладкойза устоем (в случаеавтодорожных мостов) под дорожным покрытием специальных переходных плит.

Устои предназначены для сопряжения моста с подходной насыпью иопиранияна нихпролетногостроения.

Различают два типа устоев: обсыпные и необсыпные. Обсыпной устой почти полностью скрыт в конусе. В необсыпных – конуснасыпиневыходитза переднююграньифундаментустоя.

При небольшой высоте насыпи (обычно до 6…8 м) устои железнодорожных мостов делают массивными необсыпными [6,рис. 1.16, а]илисобратнымистенками[6,рис. 1.16,б].Устои таврового поперечного сечения могут быть применены при высотенасыпидо12м[6,рис.1.16, в].Устои этихтиповприменяют для опирания на них пролетных строений практически любой длины. Высокими экономическими показателями обладают устои на оболочках козлового типа и др. [6, рис. 1.8].

Большое влияние на размер верхней части устоя, его обратных крыльев оказывает строительная высота пролетного строения, опирающегося на береговую опору. При большой высоте

19

насыпи целесообразно применять так называемый раздельный устой, в котором у подошвы конуса насыпи ставится дополнительная промежуточная опора. Пролет между этой опорой и собственно устоем перекрывается небольшим железобетонным (редко металлическим) пролетным строением.

Вкурсовом проекте рекомендуется рассматривать в основном балочные или неразрезные пролетные строения. Консольные пролетные строения, имеющие ряд недостатков, для железнодорожных мостов применять не рекомендуется. При особых условиях, благоприятных для применения распорных систем, можно рассматривать арочные пролетные строения.

Ввариантах моста для перекрытия судоходных пролетов применяют типовые пролетныестроения с минимально возможным расчетным пролетом, обеспечивающим размещение подмостового габарита. В прил. Г, табл. Г1, табл. Г2 приведены основные данные о типовых сквозных пролетных строениях с ездой понизу. При этом желательно выбирать пролетные строения с наименьшей массой и строительной высотой в пролете. Совмещать в одном судоходном пролете какого-либо варианта два подмостовых габарита и перекрывать их одним пролетным строением нецелесообразно, так как это приводит к большому расходу металла и увеличению стоимости моста.

Для перекрытия несудоходных пролетов применяются разрезные пролетные строения со сплошными главными балками с ездой поверху. В прил. Г, табл. Г3 приведены данные о таких пролетных строениях с расчетными пролетами 18,2...33,6 м. Разработаныконструкциисталежелезобетонныхпролетныхстроений с коробчатым сечением, образованным верхней железобетонной плитой, самими балками и нижним сплошным горизонтальным металлическим листом. Данные о таких пролетных строениях пролетами 18,2 …45,0 м также приведены в прил. Г, табл. Г4.

Если судоходные пролеты имеют небольшие размеры, а подходныенасыпи — небольшую длину, тоцелесообразнорассмотреть вариант, в котором все пролеты перекрываются пролетными строениями сосплошными главными балками с ездой поверху. При этом высота и объем подходных насыпей увеличиваются, но зато размеры всех опор поперек оси моста будут наимень-

20