книги / Примеры проектирования мостовых переходов

У подошвы откоса, обращенного к реке, устанавливается же­ лезобетонный упор с размерами поперечного сечения 1,0X0,6 м. Упор делится на секции длиной вдоль откосов 12,5 м. Каждая секция крепится к бетонному анкеру двумя металлическими тя­ жами диаметром 30 мм\ длина тяжа 6,5 м. В каждом бетонном анкере закреплены два тяжа от смежных секций упора.

Рис. IV-20. Устройство левобережной верховой струенаправляющей дам­ бы на мостовом переходе через предгорную реку с блуждающим руслом:

Для защиты подошвы откоса от подмыва со стороны реки к заанкеренному упору прикрепляется тюфяк из железобетонных плит размерами 1,0X1,0X0,16 м. Плиты объединяются в отдель­ ные карты, имеющие размеры в плане 5X4 м (рис. IV-20, план). У подошвы откоса траверса со стороны, обращенной вниз по течению, устраивается рисберма из камня d = 0,3 м (рис. IV-20); подошва верхового откоса и голова траверса укрепляются так же, как и у дамбы, тюфяком из плит.

Откос верховой дамбы, обращенный к берегу, где не будет течения воды, не укрепляется. В процессе планировки этого от­ коса по нему укладывается слой гравия толщиной 0,1 м и про­ изводится тщательное уплотнение гравия и лежащего под ним грунта.

Г Л А В А V

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УКРЕПЛЕНИЙ ПОДХОДНЫХ НАСЫПЕЙ, РЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ И РУСЕЛ

§ 13. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, НОРМАТИВЫ И РАСЧЕТЫ

В настоящее время применяют различные типы укреп­ лений подходных насыпей, регуляционных сооружений и русел. Наиболее прочным и долговечным является укрепление из же­ лезобетонных плит, сборных и монолитных. Применяют также бетонные неармированные плиты небольших размеров. Получи­ ли широкое применение гибкие покрытия из бетонных и железо­ бетонных плит.

Кроме укреплений из железобетона и бетона, применяют так­ же укрепления из камня в виде набросок, мощения, габионов, а также укрепления из камня и хвороста в виде хворостяных тюфяков, загружаемых камнем, и наброски или мощения в плет­ невых клетках.

В отдельных случаях для защиты откосов применяют про­ дольные лесопосадки и посадки кустарника.

Для защиты откосов от воздействия дождевых и талых вод применяют дерновку и засев откосов травами.

Тип укрепления назначается в зависимости от скорости тече­ ния воды, высоты волн, интенсивности ледоходов, а также по производственным соображениям — с учетом возможностей ин­ дустриализации и механизации укрепительных работ.

Предварительно, до обоснования расчетом, тип укрепления может быть назначен по приложению 7, в котором для основных типов укрепления приведены допускаемые величины скоростей течения и ветровых волн и указана допускаемая интенсивность ледоходов.

где Н — отметка расчетного уровня .воды у автодорожных и городских мостов или отметка наибольшего уровня воды у железнодорожных мостов, м;

213

ЛЛн — величина подпора, образующегося вследствие сжатия потока мостовым переходом, м;

ЛНаб — высота набега волны на откос, м; а — запас, принимаемый равным для подходных насыпей

0,5 м, а для регуляционных дамб — 0,25 м. Определение высоты набега волны и величины подпора из­

ложено в § 4 и 7.

Дно реки у подошвы откоса подходных насыпей и регуляци­ онных дамб в необходимых случаях тоже укрепляется. Необхо­ димость укрепления дна определяется в зависимости от соот­

v I s" —

где п — коэффициент, принимаемый по табл. V-1; h и Я— соответственно высота и длина волны, м;

g — 9,81 м/сек2 — ускорение силы тяжести; Я — глубина воды перед откосом, м.

Для несвязных грунтов среднюю по глубине потока размы­ вающую скорость VQ определяют, пользуясь формулой Б. И. Студеничникова (11-11). Переход от средней по глубине к донной размывающей скорости Ура3м можно осуществить, пользуясь формулой

V разм ==: Vо

где d — средний диаметр частиц грунта; Я— глубина потока.

* Теория волнового воздействия изложена в книге- А. И. Б о г о м о л о ­ ва, К. А. М и х а й л о в а «Гидравлика». Стройиздат,. 1965.

214

Для связных грунтов размывающая скорость определяется по таблицам в зависимости от вида грунта и глубины потока воды *.

Толщину укрепления дна принимают в зависимости от соот­ ношения между глубиной воды у откоса Я и критической глуби­ ной Я1ф, на которой происходит разрушение волны на откосе.

При Я < Я кр толщину укрепления дна принимают равной толщине укрепления откоса. При Я > Я 1ф принимают минималь­ ную для данного типа укрепления толщину, например для ук­ репления из железобетонных плит минимальная толщина 0,1 м.

Ширину укрепления дна у подошвы откосов принимают в за­

Критическую глубину определяют по формуле, предложен­ ной Г. Д. Хасхачихом для откосов крутизной от 1 : 1,5 до 1:5:

большой скорости течения воды, а также при интенсивном ледо­ ходе для защиты откосов применяются железобетонные платы.

* Р о т е н б у р г И. С. [и др.]. Проектирование мостовых переходов через большие водотоки, приложение 2.

215

Применение железобетонного укрепления дает возможность механизировать все работы по его устройству, а плиты изготов­ лять индустриальным способом.

Однако этот тип укрепления дорогой и требует значительного расхода дефицитных материалов — металла и цемента. Поэтому до сих пор в ряде случаев применяют более дешевые типы ук­ реплений из местных материалов.

Рис. V-1. Укрепление откоса сборными железобетонными пли­ тами, омоноличенными по контуру:

1—сборные железобетонные плиты, омоноличенные по контуру; 2— подготовка из щебня или гравия; 3—подкладка для омоноличивання плит; 4—упорный зуб; 5—каменная упорная призма; 6—температур­

ный шов; 7 — конструктивные швы

Для укрепления откосов применяют два типа сборных желе­ зобетонных плит: плиты, омоноличенные по контуру, и разрез­ ные плиты.

Омоноличенные плиты применяются для. защиты откосов при высоте волн до 3 м. Такие волны бывают на больших реках в зоне водохранилищ. Разрезные плиты применяются для защиты откосов при высоте волн не более 1,5 м.

Конструкция укрепления из сборных железобетонных плит, омоноличенных по контуру, приведена на рис. V-1.

Плиты объединены в карты прямоугольной формы размером в направлении вдоль уреза воды не более 40 м и в направлении уклона откоса — не более 15—20 м. Швы, направленные вдоль уреза воды, перевязываются путем укладки через ряд полуплит,

216

имеющих в направлении уклона откоса размер, в два раза мень­ ший размера плит. Швы в направлении уклона откоса не пере­ вязываются.

В нижней части укрепления устраивается каменная упорная призма или бетонный упор.

В швах железобетонные плиты соединяются между собой пу­ тем сварки металлических закладных частей и омоноличивания швов цементным раствором.

Рис. V-2. Укрепление откоса сборными железобетонными разрезными плитами:

1— сборные железобетонные плиты; 2 —крупный гравий или щебень; 3—мел­ кий гравий или щебень; 4— крупнозернистый песок; 5—шарнирные соедине­ ния; 6 —конструктивные швы — доски, пропитанные креозотом

Применяются плиты размером в плане 2,5X2,5; 2,5X 3,0 и 2,5 X3,5 м толщиной 0,1; 0,15 и 0,2 м.

Конструкция укрепления из сборных железобетонных разрез­ ных плит приведена на рис. V-2. Швы в этом типе укрепления не перевязываются;; плиты соединяются между собой шарнир­ ными хомутами, одеваемыми на выпуски арматурных стержней; швы заполняются досками, пропитанными креозотом.

Плиты по откосу укладываются на обратный фильтр. Коли­ чество и толщина слоев фильтра и крупность частиц опреде­ ляются расчетом.

Применяются разрезные плиты размером в плане 2X3 и 3X3 м толщиной 0,15 и 0,2 м.

Кроме сборных, для укрепления применяются монолитные железобетонные плиты. Этот тип укрепления считается наиболее прочным и может быть применен при очень сильном волновом воздействии.

217

Монолитные плиты применяются размером в плане от 5X5 до 10Х 10 л, толщиной от 0,15 до 0,45 м.

В швах между плитами устраиваются ленточные обратные фильтры или укладываются железобетонные доски, препятству­ ющие выносу частиц грунта через шов, а швы заполняются до­ сками, пропитанными креозотом.

Бетонные сборные плиты применяются небольших размеров в плане: от 0,5X0,5 до 1,0Х 1,0 м, толщиной от 0,08 до 0,20 м:

Этот тип укрепления приме­ няется при высоте волн не более 0,7 м, скорости тече­ ния до 4 м/сек и слабом ле­ доходе (рис. V-3).

Перевязываются только швы в направлении уклона откоса. Между собой плиты не соединяются. Величина зазора в швах между плита­ ми— 1 см. Плиты уклады­ ваются на однослойный фильтр, толщина и круп­ ность частиц которого опре­ деляется расчетом.

В настоящее _время ши­ роко применяются типовые конструкции укреплений от­ косов из железобетонных и бетонных плит, разработан­ ные Мосгипротрансом и Лентрансмостпроектом *.

Толщина железобетонных и бетонных плит определяется ра­ счетом на устойчивость в зависимости от высоты ветровых волн и скорости течения. Железобетонные и бетонные плиты также должны быть рассчитаны на прочность при воздействии волно­ вого давления в момент удара волны, на воздействие ледовой нагрузки и на монтажные нагрузки **. В железобетонных плитах расчетом на прочность определяется необходимое количество арматуры.

Из условия устойчивости против всплытия под воздействием направленного вверх гидродинамического усилия в зависимости

* Альбом Конструкций креплений откосов насыпей и выемок. Инв. № 214. Мосгипротранс, 1962. Альбом Конструкций для защиты откосов и укреплений берегов на реках. Инв. № 7635. Лентрансмостпроект, 1957. Альбом Конструк­ ций для защиты откосов и укреплений берегов в водохранилищах. Инв.

№7636. Лентрансмостпроект, 1956.

**Расчеты плит на прочность изложены в книге М. И. Г о р б у н о в а-

Па с а д о в а «Расчет конструкций на упругом основании». Стройиздат, 1953.

218

от скорости течения толщину железобетонных и бетонных плит dn определяют по формуле

= 2,5 Т/м3, для* бетонных плит — уп= 2,4 Т/м3.

При наличии волнового воздействия толщина плиты опреде­ ляется по условию устойчивости ее на всплытие и опрокидыва­ ние под действием силы противодавления, которая получает максимальное значение в момент скатывания волны с откоса. Для расчета применяются эмпирические формулы *.

Толщина сборных железобетонных плит, омоноличенных по контуру, и монолитных плит в зависимости от высоты и длины волны определяется по формуле, предложенной П. А. Шанкиным:

Толщина сборных железобетонных и бетонных плит, уклады­ ваемых с открытыми швами при высоте волн не более 2 м, опре­ деляется по формуле, предложенной М. И. Лупинским;

где т] — коэффициент запаса, принимаемый равным 1,8.

При высоте волн более 2 м толщина сборных плит с откры­ тыми швами определяется по формуле, предложенной П. А. Шан­

219

Железобетонные разрезные и бетонные плиты укладываются по слою гравийной или щебеночной подготовки. Размер зерен подготовки и необходимую толщину ее определяют по расчету, рассматривая подготовку как однослойный обратный фильтр.

Средний диаметр частиц однослойного фильтра определяют

по формуле

4 = 1,5Д,

где Д — ширина швов между плитами.

Толщину однослойного фильтра определяют из условия невыноса частиц грунта через пустоты фильтра при скатывании волны с откоса по формуле

фильтр, мм; о— коэффициент, принимаемый в зависимости от высоты

волны h и угла наклона откоса к горизонту по прило­ жению 8.

Минимальная толщина слоя фильтра принимается равной 0,1 м.

Гибкие покрытия из бетонных и железобетонных плит, на­ зываемые тюфяками, применяются, когда возможно значитель­ ное увеличение глубины воды у откоса в результате размыва дна. Такие размывы наблюдаются и у береговых откосов, и у дамб. Гибкое покрытие, уложенное на дно реки у откоса, по ме­ ре размыва дна опускается и защищает откос от размыва. Кон­ струкция укрепления бетонным тюфяком приведена на рис. V-4.

Для изготовления тюфяка применяются бетонные плиты квадратной или восьмиуголь­ ной формы размером в плане 0,5X 0,5 и 0,75X0,75 м, толщи­ ной до 0,2 м. Между собой пли­ ты соединяются шарнирно с помощью металлических колец.

Плиты укладываются непо­ средственно на грунт. Поэтому при мелкозернистых грунтах, когда возможно вымывание ча­ стиц грунта через зазоры меж­ ду плитами, применение тюфя­ ков не защищает откос от размыва.

220