книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Конструкция пролетного строения принимается в зависимости от величины перекрываемого пролета. При пролетах не более 30—40м применяют типовые железобетонные сборные пролетные строения в виде разрезных П-образных, Т-образных или двутав­ ровых балок (рис; 111-1). При пролетах 60—80 м применяют сбор­ ные железобетонные арочные пролетные строения с ездой по? верху или преднапряженные железобетонные пролетные строения рамно-консольной системы. Пролеты величиной более 100 м могут быть перекрыты железобетонными арочными пролётными строе-

Рпс. ИМ; Железобетонный балочный мост через небольшую реку

ииями с ездой Посередине (рис. Ш-2) и с ездой поверху (рис. II1-3).

При пролетах величиной 40—60 м наряду с железобетонными применяют металлические пролетные строения в; виде сварных разрезных балок, объединенных с железобетонной плитой (ста­ лебетонные пролетные строения). При пролетах величиной более 40—60 м применяют неразрезные металлические пролетные строения со сплошной стенкой и сквозные конструкции в виде ферм и комбинированных систем (рис. IIГ-4), Сквозными ферма­ ми перекрывают пролеты величиной до 120—150 м. При соору­ жении городених мостов применяются металлические арочные пролетные строения пролетом более 100. м и висячие системы.

На судоходных реках пролетные строения могут устраиваться из разных материалов: судоходные пролеты величиной более 60 м

Рис. Ш-2. Железобетонный арочный мост через р. Волгу

Рис. II1-3. Железобетонный арочный мост через р. Енисей

132

перекрывают металлическими пролетными строениями, а осталь­ ные пролеты меньшей величины перекрывают пролетными строе­ ниями из железобетона.

На больших равнинных реках с поймами, когда отверстие моста включает, кроме русла, пойменный участок, разбивка моста •на пролеты производится отдельно для руслового и пойменного участков отверстия. Обычно русловой участок разбивается на

Рис. II1-4. Металлическое пролетное строение моста через р. Туру

пролеты большой величины, соответствующей судоходным усло­ виям, а пойменные — на пролеты меньшей величины.

Иногда по производственным условиям выгодно на всем про­ тяжении моста иметь пролетные строения одного типа. Кроме того, если русло меандрирующее, а река судоходная, может ока­ заться необходимым, учитывая смещение судового хода, пере­ крыть все отверстие большими пролетами. В этих случаях русло­ вой и пойменные участки разбивают на пролеты одинаковой величины.

Не следует назначать очень больших пролетов, так как стои­ мость 1 м пролетного строения с увеличением пролета резко воз­ растает. При проектировании переходов в сложных условиях,

133

при слабых грунтах, при большой глубине воды, в русле не сле­ дует назначать и малых пролетов, так как в этом случае, резко возрастет стоимость опор моста.

В эскизных проектах моста в первую очередь следует приме­ нять типовые конструкции пролетных строений. Это значительно сократит объем и стоимость проектирования *.

г* 9* V У ) ()

0 0 0 0 0 0

9

Рис. II1-5. Типы промежу­ точных опор балочных мостов:

а—свайная опора; б-стоеч­ ная опора; в —массивная опора; г —двухстолбчатая опора; д — опора телескопи­ ческой формы

В эскизном проекте моста, кроме типовой, может быть при­ менена также и оригинальная конструкция пролетного строения. При эскизной разработке иетиповой конструкции можно исполь-

Сведения о применяемых в настоящее время типовых проектах пролет­ ных строений автодорожных и городских мостов приведены в Справочнике, ннженера-дорожника. «Проектирование мостов и труб». Под ред. проф. Е. Е. Гибшмана. Изд-во «Транспорт», 1964.

134

зовать данные аналогичных проектов. Применяя оригинальную конструкцию, основные размеры ее следует обосновывать специ­ альным расчетом.

Конструкция промежуточных опор зависит от характера ле­ дового режима реки. При отсутствии ледохода на реке промежу­ точные опоры могут быть устроены из железобетонных свай или стоек. При наличии ледохода тело опоры устраивают массивным.

При слабом ледоходе или при его отсутствии грани опор устраивают вертикальными или с небольшим наклоном к верти-, кали —40: 1, 30: 1 и 20:1. При интенсивном ледоходе в носовой части опоры устраивают режущие ребра с наклоном от 10: 1 до 1:1. Ледорезные ребра по высоте располагают на 0,75—1,5л* выше наивысшего горизонта ледохода и на 0,6—1,0 м ниже самого низ­ кого горизонта подвижки льда. При сооружении мостов через

На. опорах балочные пролетные строения опираются «на спе­ циальные опорные части, часто изготавливаемые из металла и для металлических, и для железобетонных пролетных строений.

Опорные части устанавливаются на подферменную плиту опо­ ры на расстояниях от краев подфермениой плиты, не превышаю­ щих указанных на рис. III-6. Размеры подферменной плиты опре­ деляются из условия размещения опорных частей. Ширина подферменной плиты в опорах балочных мостов при увеличении пролетов от 20 до 50 м изменяется мало — от 1,4 до 2,0 м.

При эскизном проектировании балочных мостов следует при­ менять типовые проекты опор. Это значительно сократит объем й стоимость проектирования.

135

Конструкцию опор арочных, рамно-консольных и рамно-под­ весных мостов обычно разрабатывают индивидуально для каж­ дого проекта.

В арочных мостах применяют опоры массивные на всю высо­ ту или с облегченной сквозной верхней частью (рис. Ш-7). При неодинаковых пролетах опоре над обрезом фундамента придают симметричную форму, а фундамент устраивают несимметричным (рис. Ш -7,в). Ширина опор арочных мостов на уровне пят арок

обычно принимается равной Ь (где I — величи­

на пролета).

Береговые опоры, называемые устоями, существенно отлича­ ются от промежуточных опор. Помимо того что они являются

Рис. Ш-7. Типы промежуточных опор арочных мостов:

а — массивная на всю высоту; б — с облегченной верхней частью; в — при неодинаковых пролетах

опорами для пролетных строений, они также ограждают и под­ держивают подходные насыпи.

Для балочных мостов применяют свайные устои, устои с об­ ратными стенками, обсыпные массивные устои и устои столбча­ той конструкции. Схемы устоев различных типов, применяемых в балочных мостах, приведены на рис. Ш-8.

Устои арочных мостов имеют обычно массивную конструк­ цию, развитую в сторону берега (рис, III-9).

Фундаменты мостовых опор закладываются на глубину, опре­ деляемую геологическими условиями перехода, глубиной промер­ зания грунта и величиной возможного размыва русла реки.

В качестве оснований фундаментов опор принимаются слои грунта достаточной мощности, имеющие величину расчетного сопротивления не менее 1 кГ/см2. Такими грунтами являются песчаные, глинистые и крупнообломочные грунты, а также скаль­ ные породы. В случае недостаточной несущей способности грун­ тов применяют свайные фундаменты.

При устройстве фундаментов в гравелистых и крупнопесчаных грунтах глубина промерзания во внимание не принимается. При

136

всех прочих грунтах подошва фундамента должна располагаться ниже расчетной глубины промерзания не менее чем «на 0,25 м.

Во всех случаях в размываемых грунтах минимальное заглуб­ ление фундаментов при глубине заложения фундамента до 10 м должно быть не менее 2,5 м, при глубине заложения фундамента более 10 м — не менее 5 м. При этом глубина заложения фунда­ мента отсчитывается от уровня обреза.

тельной мощности возможно устройство фундаментов на естест­ венном основании. При наличии песчаных и суглинистых грунтов, залегающих достаточно мощным слоем, часто фундаменты устра­ ивают на железобетонных сваях или оболочках. В глинистых грунтах возможно устройство фундаментов на забивных или бу­ ровых сваях, железобетонных или из металлических труб, на обо­ лочках и на опускных колодцах.

Для опор балочных мостов разрезной системы применяют фундаменты на естественном основании, свайные фундаменты и фундаменты из железобетонных оболочек. Для опор балочных мост©© неразрезной системы, рамно-консольных и арочных мостов

137

применяют фундаменты глубокого заложения на буровых .сваях, оболочках большого диаметра, опускных колодцах и кессонах. Фундаменты на естественном основании IB э т и х мостах применяют только при скальных грунтах.

Оболочки могут применяться и для. заложения фундаментов в скальных грунтах, когда над скалой расположен слой мелкозер­ нистого или иловатого песка, непригодного в качестве основания. В этом случае оболочки забуриваются в скалу.

При невозможности по каким-либо причинам погружения свай или оболочек могут быть применены кессонные фундаменты.

Конструкция фундамента зависит также от глубины воды в ре­ ке. При небольшой глубине воды у опоры можно устраивать фун­ даменты любого типа. При большой глубине воды нецелесообраз­ но применять фундаменты на естественном основании или свай­ ные фундаменты с низким расположением ростверка. В этом случае обычно применяют свайные фундаменты с высоким распо­ ложением ростверка, фундаменты из оболочек, опускные колод­ цы и кессоны.

Схемы различных типов фундаментов, применяемых в настоя­ щее время, приведены на рис, Ш-10.

При назначении типа фундаментов должны учитываться и производственные соображения, по которым желательно упро­ щать конструкцию фундаментов и сокращать до минимума число типов фундаментов на данном переходе.

Для свайных фундаментов применяют железобетонные сваи прямоугольного сечения длиной от 6 до 24 м. Применяют также полые трубчатые железобетонные сваи, сваи-оболочки, изготавли­ ваемые путем центрифугирования, и сваи из металлических труб.

Большое распространение получили железобетонные тонко­ стенные колодцы-оболочки диаметром от 3 до 6 м. С помощью вибропогружателей колодцы-оболочки погружают в грунт на глу­ бину до 40 м. В зависимости от нагрузки и ширины моста под каждую опору погружают одну или несколько оболочек. Поверху оболочки объединяются ростверком.

Размеры проектируемых фундаментов, количество свай или оболочек и глубина их погружения в эскизном проекте моста должны быть обоснованы расчетом. Достаточно произвести один расчет для каждой характерной группы опор, например для рус­ ловых опор, для пойменных опор,.или при нескольких типах про­ летных строений разделение опор на группы производят в зави­ симости от типа пролетного строения, опирающегося на опору.

Расчеты производятся по первому предельному состоянию: по прочности конструкции фундамента, по прочности грунтового ос­ нования, свай, оболочек и т. д. и но устойчивости положения фун­ дамента. При расчетах учитывается воздействие постоянной на­ грузки от собственного веса пролетного строения и опоры, от давления грунта и воды, воздействие временной вертикальной на­

138

грузки от подвижного состава железных дорог, от веса автомоби­ лей или других транспортных средств, а также от .веса толпы, воз­ действие «временной горизонтальной нагрузки от торможения или от трения в опорных частях, воздействие ледовой нагрузки или ■нагрузки от навала судов.

6)

Рис. III-10. Типы фундаментов опор:

а — на естественном основании; б — свайный фундамент с высоким ростверком; в —свайный фундамент с низким ростверком; г — на железобетонных оболочках диаметром 1,2 м\ д — на железобетон­ ных оболочках диаметром 5 м; е — на опускном колодце

Постоянная нагрузка от «веса элементов конструкций моста, за исключением веса полотна железнодорожных .мостов с ездой на балласте и веса покрытия проезжей части и тротуаров автодорож­ ных и городских мостов, 'Принимается с коэффициентом перегруз­ ки п=)1,1 или /7 —0,9 в зависимости от влияния данной нагрузки на'расчетное суммарное воздействие. Вес полотна железнодорож-

1*39

ных мостов с ездой ;на балласте принимается с коэффициентом перегрузки /г = 1,3 шли /г= 0,9, а вес покрытия автодорожных и го­ родских мостов —-с коэффициентом перегрузки /г=,1,5 или /г = Ог­ лавление грунта на опору принимается с коэффициентом пере­ грузки /г= 1,2 или /г= 0,9.

Временная нагрузка от подвижного состава железных дорог принимается -с коэффициентами перегрузки /г=(1,3-И,1 в зависи­ мости от длины загружения линии влияния. Временная нагрузка от веса автомобилей и пешеходов -принимается с коэффициентом перегрузки п= 1,4, временная колесная и гусеничная нагрузки — с коэффициентом перегрузки п = 1,1*.

Помимо конструктивных, к мостам предъявляются и архитек­ турные требования. В особенности это относится к городским мо­ стам. Мост, должен быть красивым сооружением с точки зрения современных эстетических «представлений. Достигается это «пра­ вильным «распределением объема сооружения. Замечательные в архитектурном отношении мосты имеют ясную архитектонику* обладают хорошо выраженным ритмом, увязаны с окружающим их ландшафтом.

§ 12. НАЗНАЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ МОСТОВ ЧЕРЕЗ СУДОХОДНЫЕ РЕКИ

Пример 1. Назначение конструктивной схемы автодорожного моста на равнинной реке с отверстием, равным ширине коренного русла.

Исходные данные. Основные исходные данные для проектиро­ вания мостового перехода приведены в примере 4, § 8. По судо­ ходным условиям «река отнесена к V классу.

Схематический план участка перехода через коренное русло и продольный профиль ,с геологическим разрезом русла показаны на рис. Ш-11.

Определенные в «примере 4 § 8 расчетные отметки размытого дна: у опор № 1,2 и 3 — 14,25 м\ у опоры № 4 — 21,46 м\ у опо­ ры № 5 — 24,25 м\ у опоры № 6 — 24,70 м.

У устоев, защищенных конусом и струеиаправляющей дамбой, размыва нет. По условиям пропуска ледоходов величина проле­ тов в пределах коренного русла должна быть не менее 50 м. Габарит моста Г-7; ширина тротуаров по 0,75 м.

Разбивка отверстия моста на пролеты. Для реки V класса со­ гласно НСП 103—52 судоходные пролеты должны иметь размеры: один — не менее 60 м и другой — «не менее 40 м. Для обеспечения хороших условий судоходству «при низких горизонтах, учитывая

Более подробные указания по расчету фундаментов приведены в тех­ нических условиях проектирования железнодорожных, автодорожных и город­ ских мостов и труб (СН 200—62), раздел VIII. Трансжелдориздат, 1962.

140