Главная → Статьи

Виды и системы искусственных сооружении

Наиболее распространенными искусственными сооружениями на дорогах являются мосты и трубы. Кроме собственно мостов, на дорогах встречаются близкие к ним по характеру работы такие сооружения, как путепроводы, эстакады и виадуки, наплавные мосты, паромные и ледовые переправы, тоннели, галереи, подпорные стенки, быстротоки, дюкеры и т, п.

По материалу пролетных строений различают мосты железобетонные, каменные, металлические и деревянные; в зависимости от расположения проезжей части по высоте пролетного строения — с ездой поверху, посередине и понизу.

Обычно мосты сооружают высоководными, т. е. свободно пропускающими высокие воды и проходящие по реке суда и сплав. В отдельных случаях устраивают низководные временные мосты, которые в период паводка затопляются или их частично разбирают. Иногда на дорогах можно встретить разводные мосты, особенностью которых является обеспечение пропуска судов в одном из пролетов, перекрываемом разводным пролетным строением. По величине мосты разделяются на малые — полной длиной до 25 м, средние — от 25 до 100 м и большие — длиной более 100 м.

Мост, а также насыпи подходов к нему и регуляционные сооружения входят в комплекс мостового перехода. На участке сопряжения моста с насыпью подходов обеспечивается плавный въезд на мост с отсыпкой насыпи из песчаных или других хорошо дренирующих грунтов; при необходимости дополнительно устраивают надежные дренажи из камня для отвода воды из-за устоев. Откосы конусов насыпи на высоту до 6 м должны быть не круче 1 : 1,5, от 6 до 12 м — не круче 1 : 1,25, а откосы насыпи высотой больше 12 м — еще более пологими (по расчету). В пределах подтопления откосы конусов должны быть не круче 1 : 1,5; однако откосы путепроводов допустимы до 1 : 1,25 при высоте насыпи до 8,5 м. Конусы насыпей подходов к мостам должны иметь бетонное или каменное укрепление на всю высоту. При уклонах не круче 1 : 1,5 в условиях, исключающих подтопление, и при высоте насыпи не больше 6 м допускается укреплять откосы конусов сплошной одёрновкой.

Бровки земляного полотна подходов к большим и средним мостам в пределах разлива возвышаются над расчетным уровнем водного потока не менее чем на 0,5 м с учетом волны с набегом. Над отметкой подпертого уровня от расчетного расхода бровки подхода возвышаются не меньше чем на 0,5 м для малых мостов, а также труб при безнапорном режиме и не меньше чем на 1 м для труб при напорном и полунапорном режимах.

В период половодья (паводка) река, как правило, выходит из берегов и заливает прилегающие к руслу поймы, уровень воды значительно повышается против меженного, возрастают скорости и изменяется направление течения потока, происходят подмывы и наносы, в результате чего меняется очертание русла. Наивысший из наблюденных в течение многих лет уровень воды в реке называют высшим историческим (ВИУ). Наивысший из наблюдавшихся за многие годы уровень ледохода называют уровнем высокого ледохода (УВЛ), наинизший — уровнем низкого ледохода (УНЛ), а уровень, при котором возможен пропуск судов и сплава на водотоке, — расчетным судоходным уровнем (РСУ). Чем выше уровень и скорость течения воды, тем большее количество ее протекает через данное живое сечение водотока и тем большей разрушающей силой он обладает. Средняя скорость течения воды составляет приблизительно 0,6 от скорости течения воды на поверхности водотока. Площадь живого (рабочего) сечения водотока — это вертикальная площадь, ограниченная вверху уровнем воды, а снизу — линией очертания русла водотока и прилегающих пойм. Количество воды, протекающее в единицу времени через данное живое сечение водотока, называют расходом.

Возведение моста резко меняет бытовые условия водотока: опоры моста и подходы к нему уменьшают площадь и длину бытового (естественного) живого сечения водотока. Сумма расстояний между опорами в свету по расчетному уровню воды составляет отверстие моста. Ввиду стеснения русла опорами и подходами уровень водотока перед мостом повышается. Стесцение водотока значительно увеличивает скорость течения воды и размыв русла. В паводок в зависимости от уровня высокой воды скорость потока часто возрастает настолько, что приводит к существенному подмыву опор, подходов и создает угрозу разрушения опор при заторах льда. Поэтому в период эксплуатации моста пропуску ледохода и высоких вод уделяют особое внимание (см. § 32, 33).

Для уменьшения размыва опор, насыпей подходов и их конусов водный поток регулируется струенаправляющими (регуляционными) дамбами так, чтобы он при высоких уровнях воды и ледохода протекал по возможности прямоструйно, без завихрений и косины по всей ширине отверстия. Откосы дамб регуляционных сооружений с речной стороны должны быть не круче 1 :2, а с противоположной стороны —не круче 1 : 1,5; ширина дамб поверху—• не менее 2 м. Типы укреплений откосов насыпей регуляционных дамб должны соответствовать условиям ледохода, действия волн, а также скорости течения воды. Отметка верха укрепления должна быть выше расчетного уровня воды с учетом подпора и набега волн.

К основным (генеральным) размерам моста относятся длина, высота и ширина его, величина пролетов и свободная высота под мостом. За полную длину моста принимают длину между задними гранями обратных стенок устоев или еткрылок, а при консольном сопряжении моста с насыпью — длину между гранями элементов, соприкасающихся с насыпью, включая переходные плиты. Полной длиной деревянного моста считают длину по настилу. Высота моста — это расстояние от уровня меженных вод (УМВ) до верха дорожного покрытия проезжей части; свободная высота под мостом— расстояние от расчетного судоходного уровня или расчетного уровня высоких вод до низа пролетных строений.

Пролетное строение моста состоит из главных ферм (балок), связей между ними и несущей конструкции проезжей части. Главные балки бывают сплошными и сквозными. Сплошные главные балки (фермы) в сравнении со сквозными проще по конструкции, условиям изготовления и монтажу. Однако для перекрытия больших пролетов более рациональными (экономичными) оказываются сквозные фермы.

Главные балки (фермы) под влиянием изменения температуры воздуха, а также под действием подвижной нагрузки укорачиваются или удлиняются, ввиду чего концам свободно опертых главных балок необходимо обеспечивать не только свободное продольное перемещение, но и свободный поворот опорного сечения. Для обеспечения подвижности и возможности поворота конца каждой главной балки применяются подвижные и неподвижные опорные части, которые, кроме того, передают давления на опоры от собственного веса пролетного строения и от веса подвижной нагрузки на мосту.

Поверхность дорожного покрытия проезжей части моста имеет поперечный уклон не меньше 15—20% о, а продольный не больше 20% о на больших железобетонных, металлических, каменных и бетонных мостах и не меньше 5%0 на всех мостах.

При устройстве бордюра высотой 40 см, т. е. повышенного бордюра, продольный уклон в автодорожных мостах допускают до 30%, а в городских мостах — до 40%, учитывая, что в пределах города легче обеспечить своевременный уход за мостом. При деревянном настиле продольный уклон должен быть не более 20%.

Расположенные в местах сопряжения пролетных строений между собой и с устоями деформационные швы необходимы для свободного перемещения сопрягаемых концов пролетного строения при изменении температуры и деформаций от действия внешней нагрузки. При малых пролетах моста деформационные швы делают водонепроницаемыми, при больших пролетах предусматривают отвод воды, поступающей с покрытия, так как в этом случае трудно обеспечить водонепроницаемость деформационного шва.

Рис. 1. Основные системы мостов

Опоры моста воспринимают вес пролетного строения и свой собственный вес, а также воздействие от временной нагрузки, давление ветра и льда. Полное давление, приходящееся на опоры, включая их собственный вес, передается на основание грунтовое или искусственное.

По виду работы под нагрузкой и способу передачи давлений от пролетных строений на опоры различаются четыре основные системы мостов — балочная, арочная, рамная, висячая и, кроме того, комбинированная.

В балочной системе (рис. 1,а) главные балки (фермы) пролетного строения под действием вертикальных сил работают на изгиб и передают на опоры вертикальные опорные реакции. Балочные системы мостов бывают разрезными (см. рис. 1 , а), неразрезными и консольными. Каждый пролет моста разрезной балочной системы перекрыт отдельным пролетным строением. В мосту неразрезной балочной системы два или несколько пролетов перекрыты одним общим по длине пролетным строением. В мосту консольно-балочной системы пролеты перекрыты пролетным строением, имеющим по длине консольные строения, на концы которых обычно опираются подвесные балки пролетного строения.

В мостах арочной системы главные несущие элементы пролетного строения — арки (криволинейные брусья) — под действием вертикальных сил работают на изгиб и сжатие и передают на опоры наклонные давления, вызывающие опорные реакции. Действие опорных реакций равносильно действию сил горизонтальной (распору) и вертикальной. Опоры в мостах арочной системы делают достаточно устойчивыми для воспринятая этих сил.

Мост рамной системы (рис. 1,в) имеет пролетное строение, жестко объединенное со стойками, т. е. криволинейный брус арки здесь как бы заменен брусом ломаного очертания. Горизонтальная сила в рамной системе значительно больше, чем в арочной.

В висячей системе (рис. 1,г) главные несущие элементы пролетного строения (ванты или цепи) работают под действием вертикальных сил на растяжение и передают усилия в виде вертикальной и горизонтальной (распор) составляющих на высокие опоры-пилоны и концевые анкерные закрепления. Распор в мостах висячей системы в отличие от арочной направлен внутрь пролета. К вантам или цепям подвешивают пролетное строение.

Иногда в автомобильно-дорожных мостах используют комбинированные системы, образуемые из основных.

Ваш отзыв