книги / Сопряжение проезжей части автодорожных мостов с насыпью

чески воздействием колес автомобиля пре увеличения скорости движения динамические прогибы уменьшаются, однако вместе с тем уменьшается и степень «ершитны докрытая. Вел ставе того что 'покрытие не успевает .восстановить свою форму (для этого необходимо время, в 2—3 раза превышающее время воздействия нанрувкъ.) при движении возникает непрерывно действующий эф­ фект удара иди импульсного давления колеса о лобовую часть •впереди бегущей неровности.

Оря въезде на мост с податливого ©скрытия удар от колеса

.автомобиля передается на ж<ятстружЦйю моста а прилегающий участок .покрытия испытывает главным Образом усилия сдвига. Но в момент схода колеса с моста

бетонного покрытия соответственно составили 5,98; 3,28 и 1,14 мм, (Вследствие изменения однородности езды по покрытию и осо­ бенностей шодно-таплового режима земляного полотна в сопряже­ ний с мостами здесь происходит более интенсивное накопление остаточных деформаций, нежели а удаленных от моста участках дороги. По мере «разработки» просадки увеличивается и динамит

ность нагрузки При рар-чете покрытий применяется динамический коэффици­

ент, ратный 1,2, которым учитываются толчки при наездах на неровности и колебания автомобилей при движении. Однако, как показывают экспериментальные наблюдения, на просадках у мо­ стов динамический коэффициент может .возрасти в 5 раз более. Это .можно, например видеть из отрезка виброграммы вертикаль­ ных ускорений (т. е. возмущающей силы) задней оси автомобиля <-2Мо:с®вич-433», замеренных Союздорнии на .просадке покрытия при въезде на один из путепроводов через Ленинградское шоссе в Москве (рис. 17).

Процесс формирования просадок у мостов значительно уско­ ряется при недостаточном уплотнении грунтов насыпи, что хорошо иллюстрируют приводившиеся .выше данные AAS'HO. Ускорение этого процесса связано не столько с консолидацией, сколько с сезонными деформациями .грунтов насыпи.

31

Условия содеротния сооружения и подходов к нему Большоеколичество •Ыклейовавных мостов позволило выделить и этот фа>к- тор. Понятно, что от условий ухода за сооружением (своевремен­ ная очистка водоотводных .устройств, обочин и покрытия от гря­ зи, .а весной от снега, профилактический ремонт покрытий и кону­ сов и т. и.) зависит температурио-®лажност1ный режим покрытия и земляного полотна, который, в свою очередь, влияет на местныепросадки.

.Было отмечено, что на некоторых больших мостах с постоян­ ным надзором, осуществляемым .мостовыми сторожами, но сравн-е- ииао ,с аналогичными мостами, но без шктояйного мадз-ора, мест­ ные просадки, как правило, были меньше.

В заключение этого параграфа отметим, что, по данным боль­ шого количества нивелировок, профиль местных Просадок обычно следует синусоиде. Длина просадок колеблется в пределах (Ф,5— —2) ЯЯао, но в большинстве случаев для II дорожно-климатиче­ ской зоны она близка к высоте насыпи {7]. Для наиболее часто встречающихся высот Насыпи длина просадки примерно равна 4 м. Длина и глубина просадок, как 'правило, связаны между со­ бой прямой зависимостью, .которая для ряда дорог II дорожиоклим этической зоны может быть выражена уравнением 1Ж—220 ft*,..

Проведенные иоследбвафя дают .возможность сопоставить фак­ торы, влияющие на общие и местные деформации земляного по­

лотна возле мостов (табл. 2). Из этой таблицы видно, что наибо­ лее многообразны и сложны по проявлению факторы местных де­ формаций.

Время протекания деформаций можно охарактеризовать дву­ мя -гш!рйодами (рис. 18). В точке А заканчиваются общие осадки тела и 'Основамия насыпи.

Ж

Т а б л и ц а 2

Г Л А В А Ш . КОМПЛЕКСНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА СОПРЯЖ ЕНИЯ

МОСТА С НАСЫПЬЮ

§ 7. Условия проектирования узла сопряжений

Приведенные выше особенности поведения земляного полоша «возле мостов и выделение влияющих .на ею деформации факторов

•йраволяет сформулировать основные условия проектирования узла сопряжений моста с насыпью. Укрупнены© их можно представить •в следующем виде:

•1. Предусмотреть возле моста достаточную высочу земляного

дюлотна по гидравлическим условиям и юо условиям капиллярного и морозного .поднятия воды из .мокрых грунтов основания от ору: товых или длительно стоящих поверхностных .вод. Оценить ожи­ даемые осадки тела и основания земляного .полотна.

2. Обеспечить необходимый тераювлаж!ностный режим участ- -КС1В земляного полотна за устоями и конусов применяя для *цк от* сшаки дренирующие (неотучшистые) грунты с устройством водо­ отвода (ем. также п. 4).

3. Обеспечить надлежащую плотность грунтов земляного по­

применения дренирующей засыпки, устройством дренажных слоев под переходными плитами, дренажа за устоями и ■поперечных дре­ нажных прорезей под покрытием (при необходимости), водоотвод­ ных' лотков на покрытии и протишофильтр анионной защиты обочин:

•5. Обеспечить выетойну земляного полотна на срок, в течение

моста с дорожным покрытием после стабилизации осадок.

При проектиро!ва!нии сопряжений моста с насыпью необходимо оценить и возможные осадки береговых опор моста. Технические

Эта эмпирическая формула, как известно, теорешчшких обо­ снований не имеет, но дает возможность грубой оценки осадок в

вого пролета балочного разрезного .моста лежит -в пределах от 2,0

ставлять от 8 до 40 см. Интересно в связи г* этим выяснить факти­ чески наблюдашшяеся величины осадки .мостовых опор, г/ сожа­ лению, такие данные немногочисленны и разбросаны по разным (главным образом зарубежным) источникам. Наиболее полные данные удалось собрать А. Г Прокопович [19], Ссылаясь на зару­ бежные данные, она приводит таблицу осадок опор 72 малых н средних автодорожных мостов ГДР и ФРГ за многолетний пе­ риод .эксплуатации (табл. 3).

Для статически определимых конструкций на массивных фун­ даментах нормы некоторых зарубежных стран допускают осадку

34

шш. Из анализа этих данных, а также данных других отечествен­ ных и зарубежных всточей;кав -можно сделать следующие выводы:

1, В наиболее раолространенных радрогеодотетеаки-х условиях осадки мостовых опор колеблются в пределах от 2 до Ш см» ред­ ко поднимаясь до 16—20 т. На основаниях т песков оеадош не превышают 3—б ом.

2. Промежуточные опоры -по сравнению с береговыми имеют осадки значительно менытее, примерно от 2 до 4 раз.

■3» Осадки фундаментов, основашых на песчаных пруттах, за­ тухают обычно ;в первые йоды эксплуатации. На глинистых грун­

5. Неравнамерным осадкам в большей степени подвержены бе­

ют незначительные осадки — 0,2—3 см *— за счет обжатия верхних выветрившихся слоев породы.

7 Осадки фундаментов опор пршорщшналькы высоте моста. •Приведенные выше данные позволяют ориентировочно ует-ан-сь вить фактические значения осадок фундаментов береговых опор

35

К ш видно из табл. 4, фактически наблюдаемые осадки мо­ стовых опор составляет 1—10 см* При средних высотах насыпей (около 4 м) осадки мостовых опор, следовательно, составляют от 0,3 до 3% от высоты насыпи.

Фактические наблюдения показывают, ;что время затухания осадок оснований опор во сравнению с осадками основaii-шй на­ сыпей (по крайней мере, для глинистых грунтов) несколько более растянуто, В общем случае можно принять, что если осадки одаовшшя насыпей через год после постройки составляют 70—80% от полной осадки, то осадки фундаментов опор в тот же срок будут составлять примерно 50—60% от полной величины,

При рассмотренных выше ориентировочных знамениях осадок для наиболее ра-шространешых случаев проектирования на. вто­ рой и последующий годы эксплуатации (т. е. после укладки по­ крытияна подходах) осадки ш ор будут составлять 0,2—1,6% от высоты .насыпи. Абсолютные значения осадок при средних высо­ тах насыпей порядка 4 .м будут равны 0,8—6 см.

Одновременно с осадкой опор происходит и осадка основания земляного полотна. К моменту стабилизации осадки основания земляного полотна деформации основания береговых опор значи­ тельно снизятся.

Из сказанного следует, что шелтты осадок береговых опор не ведши, а нарастание их примерно следует закону деформаций насыпи на подходах. С точки зрения обеспечения плавности дви­ жения автомобиля при въезде на мост, эти просадки играют по­ ложительную роль. Учет осадок ошдаатшй опор при проектирова­ нии .сопряжений лишь незаметно снижает наклон переходных, плит, но сопряжено с трудоемкими и мало .надежными расчетами. Поэтому при оценке деформаций насыпей у мостов просадки бе­ реговых опор ©о многих случаях проектирования учитывать неце­ лесообразно. Небольшое снижение -наклона переходных плит бу­ дет некоторым запасом на обеспечение плавности въезда на мост

исъезда с наго.

§8, Выбор высоты земляного полотна

ипрогноз ожидаемых осадков

Одной из особенностей Проектирования и строительства авто­ мобильных дорог по сравнению с железными дорогами шляется необходимость обеспечения достаточного- .возвышения низа дорож­ ной одежды над уровнем грунтовых иле длительно стоящих по­ верхностных вод, а та кисе над поверхностью постоянно увлажнен­ ной земли.. Такое требование связано с резким снижением проч­ ности грунтов яри их увлажнении водой, поступающей по капил­ лярам из нижележащих .мокрых грунтов тела или основания зем­ ляного полоша, как в теплый, так и в морозный период года. При этом иселедаваеня показывают, что © некоторых случаях силы всасывания- в грунтах в морозный период могут поднять влагу на

36

большую высоту, чем силы капиллярного поднятия в теплый пе­ риод года.

Таким образом, кроме требований на (возвышение земляного полотна у мостов по гидравлическим условиям, должно быть со­ блюдено и требование ОНйП 11-Д.5-72 на достаточное возвышение «ива дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых или по­ верхностных .вод иля над тювершостыо земли с необеспеченным стоком (табл. 5).

Т а б л и ц а 5

За расчетный период грунтовых ©-од по ОШП 11-Д.6-72 реко­ мендуют принимать расчетный осенний уровень, а пре отеутетшвг необходимых данных — нашьюший возможный уровень, опреде­ ляемый ;по «верхней линии ашгаивания грунтов. Taxая рекоменда­ ция содержит неопределенность, так каж в разные тю влажности года уровень грунтовых ©од будет изменяться. Поэтому здесь не­ обходима вероятностная оценка раотетасто уровня, что требует специальных исследований. В качестве предварительных данных за расчетный, уровень грунтовых вод можно принимать уровень

з?

Ю7о-1ШЙ обеспеченности, что соответствует СНиП И-И.3-62 в -от- йшюшй проектирования автомобильных дорог в зоне мелиора­ тивных систем.

Расчет- 1Конемиьгх осадок тела и основания земляного полотна «производят на основе известного решения одномерной задачи, ис­

зоны Я а.

Для расчета осадок тела сравнительно невысоких насьшей (не выше 6—7 .м), сложенных однородными грунтами, можно принять, что модуль деформации Е не зависит от нормальных напряжений в шунте (£=const), тогда кривая относительных деформаций (модуля: осадки) от нагрузки е]У=f(p) аппроксимируется в пря­ мую «вида

_ 1000/?

т ~

копеечная осадка насыпи S выразится формулой1

~ _ Ц 4 с 2В

где у - о!бъемный вес грунта насыпи, тс/k3; # Нас — высота насы- ш , м; Е — модуль деформации грунта, -при определении которого модуль осадки еР находится по спрямленной компрессионной кри­ вой, при р —уНнас-

При отсутствий жомлрекхжошы-х характеристик грунтов конеч­ ная осадка тела насыпи может быть ориентировочно определена

мере зависит от степени уплотнения грунтов насыпи. Так, если -исходить из о!шоштедь1Ных осадок насыпи при коэффициенте* ее уплотнения /С=1,0 (ом. табл. I), то при меньших коэффициентах уплотнения (для К =0,95—1,0) о-садюи будут увеличиваться ориен­ тировочно па множитель ! + (■!—К) 50. Например, при коэффи­ циенте уплотнения /<—0,38 относительная осадка насыпи по срав­ нению -с данными табл. 1 увеличится .на 1 + (1—0,98)60=2, т. е. ариен'ти1ршоч:но возрастет в 2 раза.

При определении осадок основания насыпи, кроме детальных •методов расчета, приводимых в нормативных документах и в кур­ сах механики грунтов, могут быть использованы и упрощенные формулы расчета [4;. 15; 16].

■Глубину активной зоны основания Я а можно определять по ориентировочной формуле Яа=2,5 Янас/, где Янас — высота насыпи, м; г — коэффициент, зависящий от де-

формативностн грунтов: для сильно сжимаемых грунтов (супеси,

Ф ормула предлож ена В. Д . К азарновским И. И. Вельмакиной,

38

суглинки и глины текучие и текучапластичяые) г=*1,0—1,2; для мало сжимаемых грунтов (супесь, суглинок и глина твердые, су­ глинок и глина полутвердая, песок с гравием, плотный) г=0,80—■ 0,90.

Для грунтов со средними характеристиками сжимаемости принимают по интерполяции.

Временная автомобильная нагрузка в расчетах .конечных оса­ док основания насыпи обычно не учитывается. Исключение со­ ставляют лишь те случаи, когда высота насыпи плюс кшечная осадка основания оказываются менее 2,5 м.

Учет временной нагрузки в таких случаях производится путем увеличения высоты насыпи на. слой грунта, эквивалентный воздей­ ствию нагрузки.

Сложным и !малоразра1б:ота!н>ньш вопросом является потноз осадок во времени. Существующие методы прогноза, основанные на теории фильтр анионной консолидации, дают тем менее деж~ ные результаты, чем деформативнее исследуемые грунты основа­ ния. В особенности большие погрешности (как правило, в сторо­ ну завышения) можно ожидать при расчете времени осадок сла­ бых глинистых оснований. Это объясняется как несовершен1ст!Вом

вязко-илаттических деформаций), так и метода определения основ­ ного расчетного параметра — коэффициента консолидации, уста­ навливаемого лабораторным путем по ограниченному числу об­ разцов грунта.

Волее удовлетворительные результаты дает теоретичесашй про­ гноз времени завершения консолидации для малосжимаемых грунтов основания (твердые и полутвердые супеси, суглинки и глины, пески). Для таких грунтов время стайилизации интенсив­ ной части деформации основания может быть определено по фор­ муле [:15]:

м з я |

7]стаб

где Нф— максимальный дуть фильтрации воды из пригружданого ■весом насыпи слоя, см;

Ск —-коэффициент консоли,дащии, определяемый лаборатор­ ным испытанием образцов грунта, см2/ч.

Что касается сравнительно слабых оснований, то для получе­ ния времени стабилизации интенсивной части осадок используют

такую эваперименталыиую зависимость

Гстаб _ / Яфу ^стаб \ /

39