Заключение

Настоящее пособие по методам проектирования конструкций и использованию временных вспомогательных сооружений и устройств является специальным разделом и предназначено для изучения курса «Строительство мостов». Содержание пособия определилось тем, что при строительстве мостов ВВСУ используются практически во всех технологических процессах.

Освоение курса «Строительство мостов» тесно связано с изучением особенностей ВВСУ. Сложностью изучения ВВСУ является отсутствие специальной литературы. В связи с этим, в пособии кроме общих требований по проектированию оснований, металлических, деревянных и железобетонных временных конструкций приведены нагрузки и их сочетания, на которые рассчитываются временные конструкции, различные конструкции и расчеты ограждений котлованов, опалубок, временных опор для монтажа пролетных строений, в том числе плавучих систем и т.п.

Особенность ВВСУ связана с тем, что, обеспечивая безопасность производства работ, прочность и устойчивость основных возводимых элементов моста, изготовляются или собираются ВВСУ в условиях строительной площадки, часто в ограниченные промежутки времени. Рассчитывают их на реально действующие в процессе производства работ временные нагрузки.

Рекомендации пособия по конструированию и расчетам ВВСУ ориентированы на знания студентом строительной механики, строительных материалов, оснований и фундаментов, гидрологии и других дисциплин.

Знание особенностей методов проектирования и расчета ВВСУ, а также основных требований по обеспечению технологических процессов и безопасных методов производства работ, позволит студенту глубже изучить и понять вопросы организации строительства мостов. Позволит разрабатывать и применять экономически обоснованные технологические решения по возведению элементов моста, решения по внутрипостроечному горизонтальному и вертикальному транспорту, по рациональному использованию инвентарных конструкций в сочетании с индивидуальными конструкциями ВВСУ. Позволит свести к минимуму отрицательное воздействие на окружающую среду в процессе строительства моста.

Настоящее пособие призвано привить лишь основные знания по проектированию и использованию ВВСУ. В связи с ограниченностью объема пособия и времени на разработку курсовых и дипломных проектов ряд методик расчета и конструирования ВВСУ упрощены. Но овладение основами знаний проектирования ВВСУ при использовании дополнительной справочной и нормативной литературы позволит будущему специалисту разрабатывать реальные проекты ВВСУ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Контрольные вопросы по проектированию вспомогательных устройств для возведения опор мостов

1. Особенности выбора расчетных схем при проектировании ограждений котлованов и опалубки бетонных конструкций.

2. Назначение и порядок использования коэффициентов условий работы и надежности материалов и грунтов.

3. Перечислите учитываемые возможные нагрузки и их сочетания при проектировании ограждений котлованов.

4. Перечислите учитываемые возможные нагрузки и их сочетания при проектировании опалубки бетонных конструкций.

5. Назначение и порядок использования коэффициентов надежности по нагрузкам при проектировании ограждений котлованов и опалубки.

6. Перечислите основные типы ограждения котлованов при сооружении опор и назовите условия их применения.

7. Перечислите используемые основные инвентарные конструкции при устройстве ограждений котлованов.

8. Приведите конструктивные схемы шпунтовых ограждений котлованов и их креплений в различных условиях.

9. Назовите условия и мероприятия обеспечения устойчивости грунта дна котлована в шпунтовом ограждении.

10. Приведите расчетные схемы шпунтового ограждения без распорных креплений и водозащитной подушки в различных условиях.

11. Приведите расчетные схемы шпунтового ограждения без распорных креплений и устройством водозащитной бетонной подушки в различных условиях.

12. Приведите расчетные схемы шпунтового ограждения с одним ярусом распорных креплений без водозащитной подушки в различных условиях.

13. Приведите расчетные схемы шпунтового ограждения с одним ярусом креплений и устройством водозащитной бетонной подушки в различных условиях.

14. Приведите расчетные схемы шпунтового ограждения с одним и более ярусами распорных креплений в различных условиях и для различных стадий производства работ.

15. Назовите условия подбора сечения шпунта при различных расчетных схемах.

16. Назовите условия назначения минимальной глубины погружения шпунта ниже дна котлована в различных условиях.

17. Приведите расчетную схему и порядок расчета распорного крепления шпунтового ограждения.

18. Приведите принципиальную схему и детали конструкции деревянной опалубки монолитного тела опоры.

19. Приведите основные требования, предъявляемые к опалубке монолитных конструкций.

20. Приведите расчетные схемы элементов опалубки, нагрузки и последовательность расчета элементов опалубки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Контрольные вопросы по проектированию вспомогательных сооружений и устройств для монтажа пролетных строений мостов

1. Назначение и порядок использования коэффициентов условий работы и надежности материалов и грунтов при проектировании вспомогательных сооружений и устройств для монтажа пролетных строений мостов.

2. Перечислите учитываемые возможные нагрузки и их сочетания при проектировании временных опор для монтажа пролетных строений.

3. Перечислите учитываемые возможные нагрузки и их сочетания при проектировании плавучих систем для монтажа пролетных строений.

4. Назначение и порядок использования коэффициентов надежности по нагрузкам при проектировании вспомогательных сооружений и устройств для монтажа пролетных строений.

5. Перечислите основные используемые инвентарные конструкции для вспомогательных сооружений и устройств при монтажа сквозных пролетных строений.

6. Перечислите основные вспомогательные сооружения и устройства для различных способов монтаже сквозных пролетных строений.

7. Приведите расчетные схемы определения нагрузок и их сочетания на временные опоры для полунавесного монтажа сквозных пролетных строений.

8. Приведите последовательность и методики расчета элементов и обустройств временных опор для полунавесного монтажа сквозных пролетных строений.

9. Приведите расчетные схемы определения нагрузок и их сочетания для определения усилий в соединительных элементах, в элементах нижнего пояса и в анкерных устройствах при навесном способе монтажа сквозных пролетных строений.

10. Приведите расчетные схемы определения нагрузок и их сочетания на временные опоры при надвижке неразрезных пролетных строений.

11. Приведите расчетную схему и методику определения положения временной опоры и тяговых усилий при надвижке неразрезного пролетного строения.

12. Приведите последовательность и методики расчета элементов и обустройств временной опоры для монтажа неразрезного пролетного строения.

13. Приведите расчетные схемы определения нагрузок и их сочетания при проектировании плавучих опор для монтажа пролетных строений.

14. Приведите схему и последовательность расчета обстройки плавучей опоры при монтаже пролетного строения.

15. Приведите методики расчетов грузоподъемности, плавучести, остойчивости и осадки плавучей опоры.

16. Приведите основные конструктивные требования при проектировании фундаментов временных опор.

17. Приведите особенности расчета свайных фундаментов временных опор.

приложение 3

Значения характеристик различных материалов

Таблица 1

Значения объемных весов различных материалов

Наименование

Объемный вес, тс/м3

Сталь Чугун Свинец Алюминий и его сплавы Бетон вибрированный на гравии или щебне из природного камня Кладка из камней гранита То же из песчаника То же из известняка Кладка бутовая и бутобетонная на известковом камне на песчаниках и кварцитах на граните и базальте Кладка кирпичная Асфальтобетон среднезернистый Балласт щебеночный То же с частями верхнего строения пути Сосна, ель, кедр пропитанные (непропитанные) Дуб и лиственница пропитанные (непропитанные) Шлакобетон Керамзитобетон Шлак Вата минеральная Фанера клееная Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные Пенопласт Опилки Снег Лед

7,85 7,20 11,40 2,70 2,35 2,7 2,4 2,0 2,0 2,2 2,4 1,8 2,3 1,7 2,0 0,7 (0,6) 0,9 (0,8) 1,8 1,6 0,6–0,8 0,1–0,15 0,6 1,0 0,08–0,15 0,25 0,3 0,9

Примечание. Вес металла сварных швов принимается 2,0 % от веса основного металла сварных конструкций. Вес болтов, гаек, выступающих концов болтов принимается равным 3,0 % от веса основного металла.

Окончание прил. 3

Таблица 2

Значения коэффициентов трения различных материалов

Пара трущихся тел	Коэффициенты трения скольжения (при трогании с места)
	Поверхность
	сухая	смоченная водой	смазанная
Сталь по стали (без обработки) Дерево по дереву: при параллельных волокнах при перпендикулярных волокнах торцом Дерево по стали по льду по грунту по бетону Бетон по глине по суглинкам и супесям по песку по гравию и гальке по скале по бетону Сталь по льду Полимерные прокладки по стали Сталь по асфальту Сталь по неопалубленной поверхности бетона Сталь по гладкой бетонной поверхности	0,20 0,60 (0,48 для дуба) 0,55 0,45 0,50 0,04 0,50 – 0,60 0,40 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,60 0,02 см. табл. 4.4 0,35 0,45 0,35	0,45 0,70 0,71 – 0,65 – 0,10–0,25 – 0,10 0,25 0,25 – – – – – 0,40 – –	0,15 0,15 0,20 – 0,20 – – – – – – – – – – – – 0,25 0,20

Примечания. 1. Коэффициенты трения стали по стали указаны для давлений до 20 кгс/см².

2. При проверке устойчивости против скольжения фундаментов вспомогательных сооружений следует руководствоваться также подразд. 9.3 данного пособия.

приложение 4

стальной шпунт

Рисунок. Профили и детали замков металлического шпунта

Окончание прил. 4

Таблица 1

Характеристика стального шпунта

Профиль (тип шпунта)	Условное обозначение профиля	Характеристика
		А	g	J	W
Ларсен Корытный	Л ıv Л v ШК-1 ШК-2	94,3 236 127,6 303 94,0 160 74,0 185	74,0 185 100 238 50,0 125 58,0 145	4660 39000 6243 50943 730,0 2992 2243 10420	405,0 2200 461,0 2962 114,0 402 260,0 843,0

Примечание. А – площадь поперечного сечения, см²; g – масса 1 м, кг; J – момент инерции сечения, см⁴; W – момент сопротивления сечения, см³. В числителе приведена характеристика одной шпунтины, в знаменателе – 1 м шпунтовой стенки.

приложение 5

Универсальные металлические понтоны

Рис. 1. Схема понтона: при использовании понтона в конструкции подмостей предельная нагрузка Р1 = 500 кН при условии постановки металлических вкладышей в горизонтальные коробки в месте опирания

Рис. 2. График предельных нагрузок на понтон при изгибе в плоскости бортов и при местной нагрузке (гидростатического давления) W = 18 кН/м2

Рис. 3. График предельных усилий на понтон при изгибе в плоскости палубы: 1 – при отсутствии местной нагрузки; 2 – по изгибу кильсона при наличии местной нагрузки (гидростатического давления) W =36 кН/м²; 3 – по прочности стыка; 4 – по прочности шпангоута; 5 – по местной устойчивости обшивки палубы и днища при наличии гидростатического давления W = 36 кН/м²

Продолжение прил. 5

Рис. 4. Схемы предельных нагрузок на понтон при использовании его в конструкциях подмостей

Таблица 1

Технические характеристики понтонов

Показатель	Тип понтонов
	КС-3	КС-63
Габаритные размеры, м: длина ширина высота Масса, т Полное водоизмещение, м3 Осадка от собственной массы, м Грузоподъемность нормативная при сухом борте 0,5 м, т Предельная нагрузка, кН: в узлах, усиленных шпангоутных рам Р по всем ботовым узлам шпангоута Р1 в узлах понтона Р2 в узлах торцевой стенки Р3 в любой точке пролета шпангоута Р4 Материал понтона Толщина обшивки, мм: бортов и торцов палубы и днища	7,2 3,6 1,8 5,9 45 0,25 26,3 460 310 260 260 25 Ст. 3 4 3	7,2 3,6 1,8 5,96 45 0,25 26,3 470 320 240 280 40 ГОСТ 380-71 4 4

Окончание прил. 5

Таблица 2

Предельные усилия на понтон, на стык понтонов

Вид деформации	Фактор несущей способности	Условия расположения нагрузки	КС-3		КС-63
			кНм	кН	кНм	кН
Изгиб понтонов в плоскости ботов, H = 1,8 м Изгиб понтона в плоскости палубы, h = 3,6 м Изгиб понтона в плоскости торцов, h = 1,8 м Изгиб понтонов в плоскости палубы, h = 3,6 м	Прочность понтона. Прочность стыка Прочность понтона. Прочность стыка Прочность понтона и стыка Прочность понтона и стыка	При наличии местной нагрузки (W =18 кН/м2) При отсутствии местной нагрузки При наличии местной нагрузки (W = 36 кН/м2) При отсутствии местной нагрузки	5460 рис. 2 6080 2290* 3890* 1480* 7920*	1380 рис. 2 2070 1190* 1190* 2380* 2380*	5750 рис. 2 6080 3480* 4860* 4300* 9930*	1380 рис.2 2760 1240* 1240* 2480* 2480*

Примечания. 1. Расчет понтона произведен на случай работы понтона как части плашкоута с осадкой 1,8 и 3,6 м.

2. При одновременном действии M и Q прочность понтонов должна быть проверена расчетом в каждом конкретном случае.

3*. Указаны значения М_пр при Q = 0 и Q_пр = 0 при М = 0.

приложение 6

Справочный материал для монтажа пролетных строений

Таблица 1

Пролетные строения со сквозными фермами с ездой по низу

Характеристика пролетных строений и их элементов		Расчетный пролет
		66,0	88,0	110,0
Схема фермы по панелям, м Полная длина пролета, м Расстояние между фермами, м Высота фермы, м Масса металла, т: без мостового полотна и смотровых приспособлений всего		88,25 66,96 5,70 11,25 174,80 208,20	811,0 89,14 5,80 15,00 305,40 352,80	1011,0 111,14 5,80 15,00 439,70 497,00
Расчетные усилия в элементах ферм от постоянной, временной подвижной и ветровой нагрузок для расчета на прочность и устойчивость, тс:	нижний пояс: Н0-Н2 Н2-Н4 Н4-Н6	322,6 581,4 -	475,8 837,2 -	619,8 1207,5 1365,7
	верхний пояс: В1-В3 В3-в5	-419,7 -536,6	-599,5 -771,0	-826,3 -1232,7
	раскосы: Н0-В1 В1-Н2 Н2-В3 В3-Н4 Н4-В5	-400,5 343,7 -240,2 153,9 -	-554,5 447,5 -308,5 186,5 -	-786,1 625,5 -476,8 339,4 -219,0
	подвески	150,8	186,0	186,0

Таблица 2

Краны для навесной сборки стальных пролетных строений УМК-1 и УМК-2

Характеристика	Показатель
	УМК-1	УМК-2
Грузоподъемность наибольшая, т Длина стрелы, м Угол поворота мачты наибольший, град Ширина колеи, м Вылет стрелы, м: наименьший наибольший Высота подъема крюка над головкой рельса подкранового пути наибольшая, м Масса крана, т: полная в том числе металлоконструкций Наибольшая масса монтажного элемента крана, т	10 16,15 160 5,5–5,8 4 16,75 17,3 23,9 17,5 2	20 22,5 160 5,8–8,0 5,5 22,8 24,0 34,2 2,6 3

приложение 7

Мостовые инвентарные конструкции

Таблица 1

Техническая характеристика основных элементов МИК-С

Таблица 2

Техническая характеристика элементов МИК-П

Элемент	Марка	, см4	Wх, см3	Масса, кг
Балка » » » Диафрагма Раскос	П-1 П-2 П-3 П-4 П-11 П-12/ От П-18 до П-23	57 977 57 977 404 433 404 433 – – –	2108 2108 7778 7778 – – –	1561 1054 2950 1970 267 216 От 47 до 33

Продолжение прил. 7

а

б

Рис. 1. Мостовые инвентарные конструкции МИК-С: а – элементы МИК-С; б – схема опоры

Окончание прил. 7

а

б

Рис. 2. Мостовые инвентарные конструкции пакетные (МИК-П): а – элементы МИК-П; б – пример пакетного пролетного строения (план)

приложение 8

Нормативные значения объемных весов , тс/м³, удельных сцеплений С, кгс/см², углов внутреннего трения 

Таблица 1

Песчаные грунты

Виды песков	Характеристика грунтов	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости 
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные Средней крупности Мелкие Пылеватые	С   С   С   С  	0,02 43 2,05 0,03 40 2,05 0,06 38 1,95 0,08 36 1,95	0,01 40 1,95 0,02 38 1,95 0,04 36 1,95 0,06 34 1,95	- 38 1,90 0,01 35 1,90 0,02 32 1,90 0,04 30 1,90	- - - - - - - 28 1,90 0,02 26 1,90

Примечание. Для насыпного грунта  принимается на 5 ниже, а  – на 10 % меньше.

Таблица 2

Глинистые грунты четвертичных отложений

Наименование грунтов и консистенции IL	Характеристика грунтов	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости 
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси
0 ≤ IL ≤ 0,25 (полутвердые) 0,25 < IL ≤ 0,75 (мягкопластичные)	 С   С 	2,10 0,15 30 2,10 0,13 28	2,00 0,11 29 2,00 0,09 26	1,95 0,08 27 1,95 0,06 24	– – – 1,90 0,03 21	– – – – – –	– – – – – –	– – – – – –

Окончание прил. 8

Окончание табл. 2

Наименование грунтов и консистенции IL	Характеристика грунтов	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости 
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Суглинки
0 ≤ IL ≤ 0,25 (полутвердые)	 С 	2,10 0,47 26	2,00 0,37 25	1,95 0,31 24	1,90 0,25 23	1,85 0,22 22	1,80 0,19 20	1,75 0,15 20
0,25 < IL ≤ 0,5 (тугопластичные)	 С 	2,10 0,39 24	2,00 0,34 23	1,95 0,28 22	1,90 0,23 21	1,85 0,18 19	1,80 0,15 17	– – –
0,5 < IL ≤ 0,75 (мягкопластичные)	 С 	– – –	– – –	1,95 0,25 19	1,90 0,20 18	1,85 0,16 16	1,80 0,14 14	1,75 0,12 12
Глины
0 ≤ IL ≤ 0,25 (полутвердые)	 С 	– – –	2,00 0,81 20	1,95 0,68 20	1,90 0,54 19	1,85 0,47 18	1,80 0,41 16	1,75 0,36 14
0,25 < IL ≤ 0,5 (тугопластичные)	 С 	– – –	– – –	1,95 0,57 18	1,90 0,50 17	1,85 0,43 16	1,80 0,37 14	1,75 0,32 11
0,5 < IL ≤ 0,75 (мягкопластичные)	 С 	– – –	– – –	1,95 0,45 15	1,90 0,41 14	1,85 0,36 12	1,80 0,33 10	1,75 0,29 7

приложение 9

Справочные характеристики для консольных кранов

Таблица

Эквивалентные нагрузки k, тс/м пути, от консольных кранов

Расчетная длина загружаемого пролета , м	ГЭПК-130				ГЭК-80
	с блоками пролетных строений (весом, тс / длиной, м)
	50,0 16,5	60,0 18,7	85,0 23,6	108,0 27,6	50(45)* 16,5	60(60) 18,7	85(75) 23,6
15,8 18,0 22,9 26,9	19,7 19,4 18,8 18,5	20,1 19,8 19,2 18,8	21,0 20,6 20,2 19,7	21,8 21,4 - 20,4	16,0 15,1 13,1 -	16,5 15,5 13,5 -	19,0 17,9 15,5 -
Давление осей крана, тс	34,4	35,1	36,7	38,1	28,0	29,0	33,6

* Вес блоков указан с учетом строповочных приспособлений. В скобках дан вес противовесов.

По приведенным в таблице эквивалентным равномерно распределенным нагрузкам k, тс/м, пути определяются изгибающие моменты в середине пролета разрезных балочных пролетных строений, возникающие при проходе по ним консольных кранов ГЭПК-130 и ГЭК-80 с блоками железобетонных пролетных строений, при  = 0,5 (для линии влияния треугольного очертания).

Здесь  = а /  – положение вершины линии влияния, где а – проекция наименьшего расстояния от вершины линии влияния, м;  – длина загружения линии влияния, м.

Опорные реакции допускается определять по табличным значениям эквивалентных нагрузок, увеличенным на 15 %.

Схема строповки блоков принята по типовым проектам сборных пролетных строений (с нормальной высотой) из предварительно напряженного железобетона.

приложение 10

Требования к проектированию пирсов

Сопряжение пирсов с капитальными опорами должно обеспечивать плавный, без толчков, переход с пирса на опору. Поперечные размеры пирсов определяются условиями обеспечения их поперечной устойчивости под действием вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Отметка верха прогонов пирсов назначается с учетом конструкций накаточных путей, перекаточных и подъемных устройств и должна быть увязана с отметкой капитальной опоры. Конструкция пирсов предусматривает возможность установки на них домкратов для поддомкрачивания пролетного строения при установке его на накаточном пути и снятия с него.

Пирсы (опоры), накаточные пути и устройства должны быть рассчитаны на прочность и устойчивость положения в продольном и поперечном направлениях в сочетаниях нагрузок, приведенных в таблице.

Таблица

сочетания нагрузок

Нагрузки и воздействия	Сочетания нагрузок
	1	2	3	41
Собственный вес рассчитываемых элементов пирса Вертикальные нагрузки от перекатываемого пролетного строения Тяговые усилия от сил трения при перекатке Ветер на пролетное строение и пирс вдоль перекатки То же поперек перекатки Воздействие от перекоса катков или непараллельности путей	+ + + + - -	+ + - + - -	+ + + - + +	+ + - - + -

Тяговое усилие на пирсы не учитывается в случаях, когда накаточные пути уперты в капитальную опору или оно воспринимается работой нижних накаточных путей на сжатие (при креплении к ним отводных блоков тяговых полиспастов) или на растяжение при закреплении к ним упоров горизонтальных домкратов (гидроцилиндров).

Величина ветровой нагрузки в 1 и 3 сочетаниях принимается соответствующей скорости ветра V = 13 м/с, во 2 и 4 сочетаниях – расчетной интенсивности.

Дополнительно к расчетам на сочетания нагрузок, приведенных в таблице, пирсы должны быть проверены:

а) на давление поперечно направленного на пирсы ветра расчетной интенсивности при отсутствии на них пролетного строения ;

б) нагрузки от домкратов в местах поддомкрачивания пролетного строения, при установке его на накаточные устройства и снятия с них.

Тяговые усилия, давление ветра на пролетное строение поперек перекатки и воздействие от перекоса катков прикладываются в уровне нижних накаточных путей.

При расчете прочности элементов опор и прогонов пирсов должны вводиться коэффициенты надежности k_н = 1,05. Прогибы прогонов пирсов под нагрузкой не должны превышать 1/300.