Введение

На сегодняшний день в России очень востребованы профессионалы мостовых специальностей при всех видах строительства, как-никак мостостроение является очень сложной наукой, которую постигают на протяжении всей своей жизни. Строители мостов иногда проводят параллель между мостостроением и настоящим искусством – трудным и в то же время увлекательным. В настоящее время мосты строятся с использованием высоких технологий, с применением современной строительной техники, что позволяет пускать в эксплуатацию сложнейшие мосты и путепроводы.

В следствии этого, какова сложность строительства моста и его длина, высота и т.д., все мосты подразделяют на четыре типа – внеклассные, большие, средние и малые. Большой вес в сегодняшние дни строительства мостов возлогается на увелечения уровня индустриализации мостостроения, поэтому очень широко используют типовые мостовые конструкции из железобетона, которые создаются на базе стандартизации их размеров и форм. Элементы собираемых конструкций мостов производятся на заводах и специальных полигонах, а их монтаж ведётся с применением механизированных методов с выполнением работ как можно меньшего числа рабочих. Промышленное производство частей моста подтверждает то, что можно многократно понизить в цене строительство мостов и воплотить в дело максимально возможный итог, что сейчас и осуществляется. 

На сегодняшний день в мостостроении применяются новейшие технологические приёмы, которые позволяют строить мосты, удовлетворяющие высоким требованиям, предъявляемым к их качеству. Увеличение требований к мостам происходит из-за повышения нагрузки на них, так как в крупных городах мосты эксплуатируют на пике их возможности. На сегодняшний день развития строительства мостов передовыми считаются достаточно многие технологии мостостроения – технология возведения монолитного железобетона, она осуществляется прядевыми пучками, технология продольной надвижки металлических пролетных строений, выполняемая циклично, технология односторонней автосварки, бурение скважин с последующим глубоким заложением сваеоболочек и технология возведения «Стены в грунте». 

Одним из основных материалов для строительства мостов является тяжелый бетон. В первую очередь его используют при устройстве фундаментов, тел опор, пролетных строений и т. д. С учетом вида и условий работы той или иной части сооружения наиболее часто в мостовых конструкциях применяют бетоны класса до В40, с морозостойкостью для мостовых конструкций, эксплуатируемых в нормальных климатических условиях, – до F300.

Высокие требования к бетону мостовых сооружений могут быть удовлетворены путем применения высококачественных заполнителей и, где это необходимо, высокомарочных и специальных цементов, современных добавок и технологий изготовления конструкций. Кроме того, использование высокомарочных цементов позволяет значительно снизить расход вяжущего в высокопрочных бетонах.

Наиболее эффективным является применение этих бетонов в предварительно напряженных конструкциях. Использование бетонов класса до В80 в таких конструкциях позволяет снизить расход бетона до 40% при общем снижении стоимости строительства до 10%.

Цементный бетон третьего тысячелетия - модифицированный бетон. Одним из перспективных современных направлений в области получения таких бетонов, в том числе для искусственных сооружений, является применение комплексных добавок, включающих микрокремнезем. Благодаря применению МК наряду с высокой прочностью бетон приобретает и такие ценные свойства, как повышенную водонепроницаемость, морозостойкость (при температуре до − 60°C), коррозионную стойкость, ударостойкость.

Целям повышения эксплуатационных свойств и долговечности искусственных сооружений могут служить и новые вяжущие вещества, такие как, например, разработанные в 60-х годах XX векашлакощелочные вяжущие (ШЩВ). Сырьем для их изготовления служат размолотые до удельной поверхности портландцемента попутные продукты металлургического производства – шлаки и щелочные компоненты – растворимые стекла, сода, поташ, едкие щелочи, твердые и жидкие щелочные отходы промышленности. Отличительной особенностью бетонов на основе ШЩВ является возможность применения менее качественного заполнителя с суммарным содержанием пылевидных и глинистых частиц до 25% и возможность снижения температуры тепловлажностной обработки сборных железобетонных конструкций или полный отказ от нее.

Для повышения долговечности железобетонных мостовых конструкций в ряде случаев необходимо предусматривать их гидроизоляцию. Устройство гидроизоляции предохраняет бетон пролетных строений от проникновения атмосферной воды и, следовательно, разрушения и коррозии арматуры. Во многих случаях для гидроизоляции бетона широко применяются хорошо зарекомендовавшие себя материалы типа «Пенетрон». В России на основе этого материала создан материал «Акватрон» «Пенетрон» применяется для придания водонепроницаемости монолитному бетону и сборным конструкциям. Он предотвращает проникновение воды при давлении, защищает бетон от химикатов, кислот, промышленных, соленых и агрессивных грунтовых вод, карбонатов, хлоридов, сульфатов, нитратов, а также повышает морозостойкость бетона. Аналогичной по воздействию на изолируемые материалы системе «Пенетрон» является, например, «Акватрон», обладающий способностью не только глубоко проникать в поры изолируемого материала, но и «бронировать» его в результате образования на поверхности механически и химически прочного слоя.

Одним из новых направлений в строительном материаловедении являются технологии, основанные на применении сухих модифицированных смесей. Хорошо зарекомендовали себя сухие смеси отечественного производства «Алит», «ЦМИД», «Петромикс». Бетоны на основе этих смесей имеют малую истираемость, повышенную морозостойкость, высокую долговечность.

Важной проблемой в мостостроении является устройство деформационных швов. В настоящее время на автомобильных дорогах России в эксплуатации находится несколько десятков тысяч малых и средних мостов с балочными разрезными железобетонными строениями длиной от 12 до 33 м, продолжается строительство новых. Конструкции таких мостов предусматривают устройство деформационных швов, рассчитанных на малые (± 20 мм) перемещения концов пролетных строений. При таких перемещениях устраивают, как правило, деформационные швы закрытого типа.

Многолетний опыт эксплуатации выявил ряд их недостатков, проявляющихся в быстром разрушении, нарушении околошовной зоны асфальтобетонного покрытия, коррозии железобетонных конструкций пролетных строений и опор – что неминуемо сказывается на безопасности движения автотранспорта.

Анализ опыта эксплуатации «заполненных» швов с латунными или резиновыми компенсаторами показал, что наиболее частой причиной их массового разрушения является действие вертикальных нагрузок от колес автотранспорта. Установлено, что наиболее эффективной может быть признана конструкция шва комбинированного типа, включающая перекрывающие элементы по типу плит перекрытых швов и элемента швов заполненного типа, из которых первые воспринимают нагрузку от давления колес автомобилей, вторые – служат для обеспечения герметичности шва..

Недавно запатентован отечественный состав (патент №2169161, 2001 г.) для заполнения деформационных швов, имеющий технические характеристики, не уступающие зарубежным аналогам, и более экономичный. Это достигается за счет применения новых прогрессивных полимербитумных материалов.

Относительно новым направлением в технологии строительства и ремонта мостов является использование георешеток и геотекстиля. В настоящее время метод объемного армирования с использованием георешеток широко применяется в транспортном строительстве в США, странах Западной Европы, а начиная с середины 90-х годов XX века в России. Сегодня накоплен достаточный практический опыт их использования для повышения долговечности и несущей способности основания автомобильных дорог, укрепления конусов мостов, путепроводов, подпорных стенок и др.

Эффективность применения георешеток помимо их длительной службы в указанных сооружениях подтверждается проведением штамповых испытаний, в результате которых определялись численные значения модуля деформации конструкций дорожных одежд. Количество слоев георешеток и их характеристики определяются исходя из конкретных инженерно-геологических условий. В многослойных конструкциях возможна их комбинация с геотекстилем. В России нашли применение георешетки «Прудон», TENAX, геосетки TENSAR.

Георешетки обладают следующими положительными качествами:

• длительным, свыше 100 лет, сроком службы;

• высокой армирующей способностью за счет конструктивных особенностей, улучшающих сцепление с армируемым основанием;

  • повышенной прочностью на разрыв и др.

С 1995 года наряду с укреплением основания автомобильных дорог подобное решение применяется для укрепления конусов мостов и путепроводов (рис. 8). Эта технология по сравнению с традиционными способами укрепления конусов дает возможность:

• уменьшить расход строительных материалов и снизить транспортные расходы;

• снизить расходы на содержание конструкции укрепления конуса;

• обеспечить долговечность конструкции;

• повысить морозостойкость, в т. ч. при температуре окружающего воздуха до −50°С.

Для укрепления крутых склонов подпорными стенками применяют многослойные конструкции, в которых георешетки располагаются горизонтально одна над другой со смещением на расстояние, равное половине ширины ячейки. В качестве заполнителя для ячеек георешеток можно применять песок, щебень, растительный грунт, бетон на цементной или бесцементной (шлакощелочной) основе.

Таким образом, применение новых методов работ и современных материалов значительно повышает качество строительства инженерных сооружений, повышая их надежность и срок эксплуатации и снижая экономические затраты.

1. Конструктивно-исследовательский раздел

1.1 Описание района проектирования

Тюменская область находится в юго-восточной части Западно-Сибирской низменной равнины. Площадь 1 464 173 тысяч км ² население 3 510,6 тысяч человек: средняя плотность населения 2,4 человек км ² Административный центр — г. Тюмень. Другие крупные города -Тобольск, Сургут, Нижневартовск, Нефтеюганск, Ишим, Ялуторовск, Ханты-Мансийск и Салехардю

Климат арктический, субарктический на севере и умеренный — в центре и на юге. Средняя температура января колеблется от −17°С в районе Тюмени до −27°С на севере. Продолжительность морозного периода составляет от 130 в Тюмени до 210 дней в году и более в районе тундры.

В Тюменской области сосредоточена основная часть запасов нефти и газа страны. Общий объём поисково-разведочного бурения превысил 45 млн м. Добыча нефти сосредоточена в среднем Приобье. Газ добывается преимущественно в северных районах. Крупные месторождения нефти — Самотлорское, Приобское, Фёдоровское,Мамонтовское, Красноленинское; газа — Уренгойское, Медвежье, Ямбургское. Глубина залегания от 700 м до 4 км. Производится добыча торфа, сапропелей, кварцевых песков, известняков. Разведано около 400 месторождений сырья для производства строительных материалов.

Рудные полезные ископаемые и драгоценные камни открыты на восточном склоне Приполярного и Полярного Урала (в частности, месторождения свинца, меди, хромитов).

Область богата запасами пресной воды, которые представлены крупными реками — Обь, Иртыш, Тобол, озёрами (650 тыс.) — Чёрное (224 км²), Большой Уват (179 км²) и др., подземными водами, в которых содержится более половины российских запасов йода (30 млг/л) и брома (40—50 млг/л).

Большая часть территории (43 млн га) покрыта лесами. По лесным ресурсам область занимает третье место в Российской Федерации после Красноярского края иИркутской области. Общий запас древесины оценивается в 5,4 млрд м³.

По объёму произведенной промышленной продукции область занимает 1 место в России. Основной отраслью специализации является топливная промышленность, на долю которой приходится 86,4 % объёма промышленного производства области. Значительная часть нефти (64 %) и газа (91 %) страны добывается в Тюменской области. 

Основная направленность предприятий машиностроения (3,6 %): нефтепромысловое, геологоразведочное, нефтеперерабатывающее оборудование, тракторные прицепы, деревообрабатывающие станки. Главные предприятия машиностроения:

• Тюменский аккумуляторный завод

• Тюменские моторостроители

• ОАО «Нефтемаш»

• Тюменский судостроительный завод — выпускает грузовые теплоходы, баржи, танкеры и другие суда.

В химической и нефтехимической промышленности осуществляется выпуск бутадиена, синтетических смол, полиэтиленовых труб. Производится около трети объёмов сжиженного бытового газа.

Район строительства моста расположен в первой климатической зоне. По данным многолетних наблюдений среднегодовая температура наружного воздуха составляет +1,2⁰С; абсолютный минимум -50⁰С; абсолютный максимум +38⁰С; средне месячная температура воздуха характеризуется следующими данными

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Температура	-17,4	-16,1	-7,7	3,2	11,0	15,7	18,2	14,8	9,7	1,0	-7,9	-13,7	0,9

Таблица 1 Среднемесячная температура

Средняя температура наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92 равна -42, следовательно, конструкции должны проектироваться в северном исполнении. Продолжительность периода со среднеустойчивой температурой равной 0⁰ С -169 суток; со среднеустойчивой температурой меньше 8⁰С -225 суток; со среднеустойчивой температурой меньше 10⁰С -240 суток. Годовое количество осадков составляет 449мм из них жидких 342мм.

Расчетная глубина промерзания: глина, суглинки - 1,8м; пески, супеси – 1.98 м. Преобладающими ветрами в зимнее время являются ветры юго-западного направления; в летнее время северо-западного направления.

Инженерно-геологический разрез участка строительства представлен следующими слоями грунтов:

• первый слой песок мелкий мощностью – 0-5,5 м

• второй слой песок средней крупности – 2-3 м

• третий слой гравистый грунт мощностью- 10 м