книги / Проектирование транспортных сооружений

Устои в рамных путепроводах воспринимают не только сжимающие, но и растягивающие усилия, возникающие при загружении временной нагрузкой средних пролетов. Для этого через опорные части на устоях пропускают анкерные тяжи. При этом фундаменты должны быть на­ дежно зааикерены в грунте основания или их общий вес с телом устоя не должен быть меньше открывающего усилия.

Арочные путепроводы целесообразно сооружать из сборных по­ луарок прямоугольного сечения. Надарочное строение может состоять из стоек, на которые опирается ребристая конструкция проезжей части. Для устройства путепроводов с пролетами 15—20 м наиболее эконо­ мична конструкция арочных путепроводов с грунтовой засыпкой (рис. 5.7). Особенностью таких путепроводов является применение грунтовой засыпки со свободными откосами вместо надарочного строе­ ния. Своды путепроводов образуют из полуарок, складчатых элемен­ тов или плит. По статической схеме арочные путепроводы с засыпкой выполняют бесшарнирными. Элементы объединяются между собой свар­ кой выпусков арматуры с последующим омоноличиванием стыков бе­ тоном. Арки заделывают в фундамент сборной или монолитной кон­ струкции. При пролете свода 15 м толщина арок составляет 0,25 м. В сравнении с балочными путепроводами достигается экономия мате­ риалов на 50 %, сокращение сроков строительства на 40 % и сниже­ ние стоимости на 15—30 %.

5.3.ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МНОГОЯРУСНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

ТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ

Транспортные сооружения, обеспечивающие пропуск движения в нескольких уровнях, возводятся на пересечении многополосных улиц и скоростных автомагистралей. Тип сооружения определяется целью создания многоярусного пересечения и местными планировочными ус­ ловиями. В общем случае многоярусные транспортные пересечения можно разделить на следующие сооружения: 1) для одновременного пропуска движения сразу в нескольких уровнях на ограниченной дли­ не и в одном направлении на значительно большей длине; 2) для обес­ печения пересечения потоков движения разных направлений на участ­ ке ограниченной протяженности.

Многоярусные эстакадные сооружения первого типа предназначе­ ны для пропуска только транспортного движения над городской за­ стройкой; транспортного и пешеходного движений. Эти сооружения возводят над улицами или автомагистралями при отсутствии возмож­ ностей для их уширения. Для подъема и спуека потоков движения по концам эстакад устраивают разветвленные пандусы. При большой длине многоярусных эстакад предусматривают промежуточные выезды и съезды.

Многоярусные сооружения второго типа возводят на пересечениях нескольких городских улиц с интенсивным движением, на больших площадях, а также на пересечении двух или нескольких автомагист­ ралей с организацией движения без перекрестков и светофоров. Эти пересечения разнообразны по своей планировке. Их можно класси­

121

фицировать по следующим признакам: 1) числу пересекающихся тран­ спортных магистралей; 2) характеру движения транспорта (сквозные и примыкающие транспортные магистрали); 3) планировке пересече­ ния (клеверные, кольцевые, ромбовидные).

Число транспортных магистралей, пересекающихся в одном месте, обычно не превышает трех-четырех.

При организации движения двух пересекающихся улиц или дорог по типу клеверного листа подключение еще одной сквозной магистра­ ли требует устройства дополнительного уровня движения и добавле­ ния клеверных левых и правых разворотов (рис. 5.8, а). Узел такого типа занимает значительную по площади территорию. Добавление двух магистралей к кольцевому пересечению образует систему с пятью уров­ нями движения и внешней (клеверной), а также внутренней (кольце­ вой) системами разворотов. И вообще, любое подключение новой маги­ страли к существующему транспортному пересечению возможно при сквозном пропуске движения по новому уровню и организации клевер­ ных разворотов.

Если транспортное пересечение двух трасс имеет кольцевую форму, то третью магистраль при меньшей интенсивности движения по ней подводят к кольцу второго уровня. При значительной интенсивности движения на третьей магистрали, требующей заметного уширения кольца, сквозное движение пропускают по новому уровню, а на коль­ цо оставляют только потоки, идущие на развороты (рис. 5.8, б).

Рис. 5.8. Схемы планировки сложных транспортных пересечений:

/ —территория транспортного пересечения

122

Если разработана планировка транспортного пересечения опреде­ ленного числа магистралей, то добавить к нему потоки еще одной ма­ гистрали можно переводом их иа одну из дорог транспортного пересе­ чения. С построенных для этого эстакад вблизи границы транспортного пересечения все движение или только потоки, идущие на развороты, переводят на выбранную дорогу, а основное сквозное движение обес­ печивается новым уровнем (рис. 5.8, в).

Проезжую часть эстакады пересечений для уровня с дополнитель­ ными потоками движения от перевода их с подключенной магистрали следует уширять, чтобы обеспечивать пропуск потоков суммарной ин­ тенсивности.

Возможна организация движения с эстакадами в трех уровнях, когда сквозная магистраль проходит в первом (рис. 5.8, г) или в тре­ тьем уровне (рис. 5.8, д).

Если к сквозной магистрали примыкают две дороги или улицы, то сквозное движение пропускают во втором уровне, устраивая на пер­ вом уровне кольца (рис. 5.8, е), или организуют транспортное пересе­ чение в трех уровнях, оставляя сквозную магистраль в первом уровне (рис. 5. 8, ж).

Система криволинейных многоярусных эстакад применяется при организации движения на пересечении двух широких улиц или авто­ магистралей (рис. 5.8, з).

Рассмотренные схемы планировки многоярусных транспортных пересечений требуют сооружения криволинейных эстакад с малыми радиусами кривизны, большим числом разветвлений пролетных стро­ ений и опор, поддерживающих несколько ярусов пересечения. Пролетны строения многоярусных пересечений проектируют так же, как рас­ смотренные ранее эстакады.

Специфическими в таких пересечениях являются места разветвле­ ния или ответвления пролетных строений и опоры.

5.4.ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЯРУСНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

ТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ

Эстакады, входящие в состав многоярусных транспортных пересе­ чений, располагаются над улицами, автомагистралями и железными дорогами (рис. 5.9, а). Опоры таких эстакад могут быть выполнены в виде одного или двух железобетонных столбов, установленных на раз­ делительной полосе или между железнодорожными путями. При ши­ рине эстакад более 20 м опоры имеют часто массивную конструкцию с облегченной верхней частью (рис. 5.9, б). Съезды, устраиваемые с верх­ них ярусов пересечения, опираются на самостоятельные опоры, как правило, одностолбчатой конструкции.

При значительной интенсивности движения, выносимого в два яру­ са, опоры эстакад выполняют в виде двухстоечных рам. В отдельных случаях раму нижнего яруса такой опоры изготавливают из железо­ бетона, а раму верхнего яруса под пролетные строения с большим габа­ ритом проезда — из стали (рис. 5.10, а).

123

Рис. 5.9. Поперечные разрезы эстакад транспортных пересечений со столбчатыми опорами:

/ - покрытие проезжей части; 2 — железнодорожные пути; 3- опорная часть

Для эстакад, используемых как пирсы и обеспечивающих подъезд автомобилей непосредственно к морским судам, целесообразно приме­ нять одностоечные рамные опоры с несимметрично расположенным ри­ гелем (рис. 5.10, б). Опоры такого типа могут иметь еще сверху рам­ ную надстройку для верхнего яруса движения транспорта.

На магистралях с интенсивным движением транспорта и пешеходов над поверхностью земли выносят в верхний ярус автомобильное движе­ ние, а в средний — пешеходное, устраивая для обоих ярусов общие опоры в виде высоких столбов (рис. 5.10, в).

Общие опоры под протяженные многоярусные эстакады могут быть выполнены в виде мощного железобетонного столба, поддерживающе­ го верхнее пролетное строение, с консолями для опирания пролетных строений нижнего яруса. Такие опоры материалоемки, и поэтому их целесообразно применять под эстакады с большими пролетами, пере­ крываемыми коробчатыми несущими конструкциями (рис. 5.10, ж). Замкнутые рамные опоры с двумя ригелями используют чаще всего для плитных и реже для ребристых пролетных строений эстакад транспорт­ ных пересечений (рис. 5.10, г). Находят применение и опоры в виде столба с замкнутой рамой в верхней части. Ригели этой рамы служат для опирания пролетных строений двух ярусов (рис. 5. 10, д).

Если пролетное строение обладает достаточной жесткостью в по­ перечном направлении, то возводят безригельные опоры, в которых роль ригелей рамы выполняют пролетные строения. Такая конструк­

тельно напряженной арматурой. Опору, на которую опирается не­ сколько эстакад, армируют напрягаемыми пучками в вертикальном и горизонтальном направлениях. Пучки, идущие вдоль тела опоры, име­ ют глухие анкеры в фундаменте. Натяжение этих пучков производят

124

с верха опоры. Арматурные элементы, расположенные в консолях опо­ ры, имеют криволинейное очертание и заанкериваются на их боковых и нижних гранях (рис. 5.11).

Опоры тех или иных видов в многоярусных транспортных пересе­ чениях применяют в зависимости от пролетов пересекаемых эстакад. Так, например, при пересечении эстакад четырех уровней движения возможно обеспечить их опирание на отдельные опоры, если длины центральных пролетов I и 1Хтаких эстакад это позволяют (рис. 5.12, а). При меньших длинах этих пролетов для эстакад второго, третьего и четвертого уровней можно обеспечить опирание на общие стоечные

125

При раздельных пролетных строениях второго и третьего уровней возможно применение двух рамных опор, каждая из которых имеет три ригеля (рис. 5.12, г). Пролетные строения второго и третьего уров­ ней при этом опираются на опору косо. Длины пролетов / и 1г в рас­ смотренном варианте небольшие. Центральная часть транспортного пересечения может опираться на две мощные одностолбчатые опоры, поддерживающие верхний уровень проезда и имеющие консольные выступы, на которые опираются эстакады второго и третьего уровней движения (рис. 5.12, д). Поскольку консольные выступы расположены только по одну сторону от столбчатой опоры, то на нее будут переда­ ваться значительные опрокидывающие моменты. Для их восприятия целесообразно обеспечить жесткое соединение опор и пролетных строе­ ний четвертого уровня.

чениях:

1—4 — уровни движения

126

Рис. 5.13. Конструкция разветвлений пролетных строений железобетонных эстакад:

/ — массивная часть разветвления; 2 — опора эстакады; 3 — массивная диафрагма; 4 — де­ формационный шов; 5 — балочный ростверк разветвления

В современных железобетонных транспортных пересечениях эстака­ ды имеют разветвления и ответвления пролетных строений. Разветв­ лением можно считать такое разделение пролетного строения, при ко­ тором ширина проезжей части до разветвления остается примерно равной сумме ширины проезжей части после разветвления. Ответвле­ нием можно считать такое разделение пролетного строения, при кото­ ром ширина основного проезда до ответвления и после сохраняется, а само ответвление обеспечивает пропуск движения с меньшей интен­ сивностью по сравнению с основным сквозным потоком.

Разветвление можно обеспечить, устроив в эстакаде массивный мо­ нолитный участок необходимой формы. Такая конструкция наиболее целесообразна для ребристых пролетных строений (рис. 5.13, а).

Места разветвлений или пересечений пролетных строений эстакад могут быть выполнены в виде монолитных балочных ростверков с опиранием их на столбы или тонкие стойки. Такие балочные ростверки со­ держат прямолинейные и криволинейные ребра. Подходящие к раз­ ветвлению пролетные строения обычно шарнирно опираются на кон­ турные ребра разветвлений с устройством в месте примыкания дефор­ мационных швов (рис. 5.13, б).

Наиболее просто осуществляется разветвление или ответвление плитных пролетных строений, для которых требуется лишь преду­ смотреть закругление граней несущей конструкции в месте ее разделе-

127

Глава 6

РАСЧЕТ ПРОЛЕТНЫ Х СТРОЕНИЙ Ж ЕЛЕЗОБЕТОННЫ Х Э С ТА КА Д И ПУТЕПРОВОДОВ

6.1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Расчет конструкций современных эстакад и путепроводов имеет ряд специфических особенностей. Достаточно сложны методы расчета криволинейных и косых пролетных строений. Усложнение расчетов связано с опиранием пролетных строений не по всей их ширине, а в отдельных точках.

Методы, применяемые для расчета пролетных строений эстакад и путепроводов, ориентированы в основном на использование ЭВМ. В то же время имеются упрощенные способы, позволяющие опреде­ лить характер поперечного распределения нагрузки с точностью, до­ статочной для назначения основных размеров конструкции и подготов­ ки исходных данных для уточненных расчетов на ЭВМ [20,21].

При оценке общего напряженно-деформированного состояния про­ летных строений эстакад и путепроводов сложного очертания возника­ ет необходимость учета значительного числа силовых и кинематиче­ ских факторов, и поэтому расчеты таких несущих конструкций оказы­ ваются более сложными, чем прямолинейных.

Вкоробчатых конструкциях пролетных строений важное значение приобретает учет кручения и деформаций контура.

Вкриволинейных пролетных строениях напрягаемая арматура вызывает при натяжении появление дополнительных усилий, которые должны быть учтены. На особенности расчета влияет также сложность форм поперечных сечений пролетных строений. Поэтому эффективным становится применение методов векторной алгебры.

Впролетных строениях из предварительно напряженного железо­ бетона с течением времени развиваются длительные деформации усадки и ползучести бетона, а также появляюся деформации при изме­ нении температуры или влажности окружающей среды. Они вызывают общие перемещения пролетных строений, которые в криволинейных, косых и других аналогичных конструкциях создают горизонтальные смещения в направлениях, не совпадающих с осью сооружений, вы­

зывают перекосы и закручивание.

В соответствии со СНиП 2.05.03-84 влияние усадки и ползучести бетона требуется учитывать как при определении перемещений (дефор­ маций) конструкций от постоянных нагрузок и воздействий, так и уси­ лий в статически неопределимых конструкциях, а также в сборно-мо­ нолитных конструкциях.

Опоры эстакад воспринимают усилия от длительных и температур­ ных перемещений (или обеспечивают их свободу), а также от центро­ бежных, тормозных сил и поперечных ударов. Под действием посто­

129

я иных и временных нагрузок на опоры могут передаваться не только вертикальные силы, но и изгибающие моменты в двух плоскостях и крутящие моменты. Сложное силовое воздействие на опоры требует их уточненного расчета.

Хотя существует большое число методов расчета конструкций, осо­ бенности работы сложных транспортных сооружений и их элементов под действующими нагрузками в реальных условиях еще недостаточ­ но изучены. Эффективность конструкций городских мостов и транс­ портных сооружений во многом будет зависеть от прогресса в области их расчета.

6.2.РАСЧЕТНЫЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

ЭСТАКАД И ПУТЕПРОВОДОВ

Расчет пролетных строений эстакад и путепроводов состоит в оп­ ределении внутренних усилий и перемещений в сечениях составляю­ щих конструктивных элементов с учетом их взаимодействия при ра­ боте под внешними нагрузками. Тип расчетной модели пролетного строения необходимо выбирать с учетом характера работы пролетных строений под нагрузками и особенностей несущей конструкции. При­ меняемые для пролетных строений эстакад и путепроводов несущие конструкции можно рассматривать как континуальные, дискретные и дискретно-континуальные системы. Выбор расчетной модели для пролетных строений — достаточно сложная задача, при решении кото­ рой во многих случаях требуются теоретические и экспериментальные исследования.

Для железобетонных пролетных строений сложных транспортных сооружений, для которых не разработано методик расчета с учетом неупругих свойств бетона, современными нормами допускаются рас­ четы в предположении линейной упругости материала.

Если в процессе изготовления или монтажа несущей конструкции ее расчетная схема меняется, то усилия, напряжения и деформации можно определить их суммированием по всем предшествующим стадиям работы.

Расчет мостовых конструкций с высокой точностью результатов — весьма трудная задача, решение которой во многих случаях практиче­ ски невозможно. Принимаемые для упрощения расчетов различные гипотезы не позволяют учесть ряд факторов напряженно-деформиро­ ванного состояния конструкции и тем самым снижают достоверность результатов. Внедрение в практику расчетов электронных вычисли­ тельных машин открыло большие возможности в отношении учета ре­ ального характера работы мостовых конструкций. Записывая задачу расчета мостовой конструкции в матричном виде, удается переложить все трудности расчета на ЭВМ, инженеру приходится заносить в ее память лишь исходные данные.

При оценке пространственного характера работы несущих конструк­ ций эстакад и путепроводов не потеряли своего значения упрощенные методы расчета, реализуемые в некоторых случаях без использования ЭВМ. Оптимальным в общем случае следует считать такой метод рас-

130