Транспортные сооружения

мерам соответствуют в основном расчетные пролеты. Исключение составляют разрезные пролетные строения, для которых приведенные размеры соответствуют полной длине пролетных строений: до 42 м – из железобетона, до 33 м – из других материалов.

Наименьшая стоимость 1 м моста обеспечивается при равенстве основной стоимости промежуточных опор стоимости пролетных строений без стоимости проезжей части. Поэтому чем дороже опоры, т.е. чем выше тело опоры и глубже заложено основание, тембольше должныбытьразмерыэкономичных пролетов.

Пределы изменения длины экономичных пролетов ограничиваются судоходными габаритами и типовыми длинами пролетных строений. Если судоходный пролет больше экономически целесообразного, то удовлетворяется требование судоходства. Поэтому при пересечении судоходных рек длины двух пролетов на главном русле в большинстве случаев определяются условиями судоходства. Изменять можно только боковые пролеты (вне фарватера) главного русла и пойменные. Боковые пролеты в главном русле часто назначают, как и судоходные, изза изменчивости фарватера и по соображениям типизации. При назначении пойменных пролетов необходимо также ориентироваться на стандартные длины и сокращать число их типоразмеров, несмотря на то, что на пойменных участках высота и стоимость опор могут изменяться по длине поймы.

На реках с весьма мощным ледоходом, а также для временных мостов длина пролетов может определяться условиями пропуска ледохода. Длина пролета, необходимая для пропуска ледохода, устанавливается в зависимости от интенсивности и скорости ледохода.

Интенсивность ледохода характеризуется размерами льдин, толщиной льда, продолжительностью ледохода и возможностью образования заторов льда. Различают слабый, средний и сильный ледоход (табл. 2.3).

131

Наибольшее скорости ледохода обычно бывают на главном русле, что требует применения там больших пролетов. На пойме, где скорости ледохода, как правило, меньше, пролеты могут быть уменьшены. В табл. 2.4 приведены наименьшие пролеты, обеспечивающие нормальный пропуск ледохода под мостом.

Таблица 2 . 4 Наименьшие пролеты моста, обеспечивающие пропуск ледохода

При проектировании мостовых переходов пролеты моста на главном русле и поймах назначают такими, чтобы они обеспечивалипропуск подмостом высокихвод безопасногоразмыва опор.

Пролеты на главном русле и поймах, принятые по условиям пропуска судоходства, высоких вод и ледохода, а также по трудоемкости и стоимости, могут быть уточнены и несколько увеличены по соображениям типизации.

Итак, пролеты мостов нельзя назначать любыми, их выбирают из определенного ряда значений. Следует также иметь в виду, что длина пролета зависит от системы моста, хотя и длина пролета часто определяет его систему.

132

2.1.4.5. Нагрузки и воздействия, устанавливаемые при проектировании мостовых сооружений и труб

Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете мостов, подразделяют на постоянные и временные. К основным постоянным нагрузкам относят собственный вес пролетных строений опор, силы предварительного натяжения, давление от веса грунта на устои.

К основным временным относят нагрузки от проходящих по мосту транспортных средств и пешеходов: вертикальные подвижные нагрузки, горизонтальные поперечные нагрузки от центробежной силы и боковых ударов подвижной нагрузки, горизонтальные продольные нагрузки от торможения подвижной нагрузки, давление грунта от подвижного состава.

Кроме основных видов нагрузки, на мосты могут оказывать действие прочие нагрузки: ветровые, ледовые, от навала судов, строительные, сейсмические, от воздействия температуры среды и морозного пучения грунтов.

При расчете мостов нагрузки учитывают в различных возможных их сочетаниях. Основными сочетаниями считают одновременное действие постоянной нагрузки, временной подвижной вертикальной нагрузки, давления грунта, вызванного временной нагрузкой, центробежной силы. Дополнительными называют сочетания, при которых одновременно с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний действует также одна или несколько остальных видов нагрузок, кроме сейсмических и строительных. Особыми называют сочетания, включающие сейсмические или строительные нагрузки, совместно с другими нагрузками.

Нормативные временные вертикальные нагрузки от подвижного состава на автомобильных дорогах изменяются во времени тенденцией постоянного их возрастания.

133

НормативнаявременнаявертикальнаянагрузкаАК

Принимается в виде полос АК (рис. 2.15, а), каждая из которых включает:

–одну двухосную тележку с осевой нагрузкой 10К (кН);

–равномерно распределенную нагрузку интенсивностью υ (на обе колеи) – К (кН/м).

Рис. 2.15. Схема нормативной нагрузки для расчета дорожной одежды, земляного полотна, подпорных стен и мостовых сооружений ГОСТ Р 52748–2007:

а– автомобильная колесная нагрузка АК;

б– тяжелая одиночная автомобильная нагрузка НК;

d – база для нагрузки АК, м; с – ширина колеи нагрузки, м; q – равномерно распределенная нагрузка по колее вдоль дороги (сооружения), кН/м; D – база для нагрузки НК, м

134

Класс нагрузки К надлежит принимать равным 14 для всех мостов и труб, кроме деревянных и расположенных в рекреационных и природоохранных зонах городов, для которых класс нагрузки следует принимать равным 11.

Для реконструируемых сооружений класс нагрузки следует принимать в задании на проектирование, но не менее 11; нагрузкой АК загружаются также трамвайные пути при их расположении на необособленном полотне.

Нормативная временная вертикальная нагрузка от тяжелых одиночных нагрузок НК

Принимается для мостов и труб, проектируемых:

– под нагрузку А14 – в виде четырехосной тележки Н14

снагрузкой на ось 18К (кН);

–под нагрузку А11 – то же, в виде тележки Н11 с нагрузкой на ось 14К (кН).

Правила загружения моста

Загружения моста нагрузками должны создавать в рассчитываемых элементах наибольшие усилия, в установленных нормами местах конструкции – максимальные перемещения (деформации).

При этом для нагрузки АК во всех случаях должны быть выполнены условия:

–при наличии линий влияния, имеющих три или более участков разных знаков, тележкой загружается участок, дающий для рассматриваемого знака наибольшее значение усилия (перемещения); равномерно распределенной нагрузкой (с необходимыми ее перерывами по длине) загружаются все участки, вызывающие усилие (перемещение) этого знака;

–число полос нагрузки, размещаемой на мосту, не должно превышать установленного числа полос движения; расстояния между осями смежных полос нагрузки должны быть не менее 3,0 м;

135

–при многополосном движении в каждом направлении

иотсутствии разделительной полосы на мосту ось крайней внутренней полосы нагрузки каждого направления не должна быть расположена ближе 1,5 м от осевой линии или линии, разделяющей направления движения.

При расчетах конструкций мостов по прочности и устойчивостиследуетрассматриватьдваслучаявоздействиянагрузкиАК:

–первый – предусматривающий невыгодное размещение на проезжей части, в которую не входят полосы безопасности, числа полос нагрузки, не превышающего числа полос движения;

–второй – предусматривающий при незагруженных тротуарах невыгодное размещение на всей ширине ездового полотна, в которое входят полосы безопасности, двух полос нагрузки (на однополосных мостах – одной полосы нагрузки).

При этом оси крайних полос нагрузки АК должны быть расположены не ближе 1,5 м от кромки проезжей части – в первом и от ограждения ездового полотна – во втором случае.

При расчетах конструкций на выносливость и по предельным состояниям второй группы следует рассматривать только первый случай воздействия нагрузки АК.

Тяжелую одиночную нагрузку НК следует располагать вдоль направления движения на любом участке проезжей части моста (в которую не входят полосы безопасности). Ось нагрузки НК должна быть расположена не ближе 1,75 м от кромки проезжей части. Также следует проводить проверку на воздействие сдвоенных нагрузок НК, устанавливаемых на расстоянии 12 м (между последней осью первой и передней осью второй нагрузки), с учетом понижающего коэффициента 0,75.

Вертикальную нагрузку на тротуары и пешеходные мосты принимают в виде толпы людей. При расчете мостов, имеющих тротуары, ее учитывают вместе с нагрузкой АК. При пропуске одиночных тяжелых нагрузок тротуары не загружают.

Нормативную нагрузку от толпы людей на пешеходных мостах принимают вертикальной и равномерно распределенной

136

по всей поверхности прохода с интенсивностью р = 3,92 кПа. Для тротуаров эту нагрузку, кПа, принимают по формуле

р = 3,92 – 0,0196λ ≥ 1,96,

где λ – длина загружения линии влияния, м.

Тротуары городских мостов, кроме того, проверяют на сосредоточенную силу 19,6 кН с площадкой распределения 15×10 см, адляостальныхмостов – навертикальнуюсилу 3,4 кН.

Нормативное давление грунта от подвижного состава при расчететрубучитываютвсоответствиисп. 2.17 СНиП2.05.03–84*.

При расположении сооружений на горизонтальных кривых радиусом 600 м и менее учитывают горизонтальную поперечную нагрузку, возникающую от центробежных сил, вызванных движением временной нагрузки по кривой. Значение центробежной силы зависит от радиуса горизонтальной кривой, класса временной вертикальной нагрузки, числа полос движения и длин загружения. Центробежную силу от нагрузки АК принимают в виде горизонтальной равномерно распределенной нагрузки νh, приложенной на высоте 1,5 м над поверхностью проезжей части моста и направленной в сторону выпуклости кривой. При многополосном движении горизонтальную нагрузку учитывают с коэффициентом S1, при этом для всех полос движения, загружаемых нагрузкой АК, кроме одной, принимают с коэффициентом S1 = 0,6.

Величину νh для мостов при радиусе кривых 250 м и менее принимают по формуле νh = Р / λ · К, а свыше 250 м (до 600 м) – по формуле νh = (М / r · λ) · К, где Р – сила, равная 4,4 кН; М – момент, равный 1079 кН; r – радиус кривой, м.

Вовсехслучаяхвеличинаνh должнабытьнеменее(12,7/r) · К, кН/м, иболее0,49К, кН/м.

Горизонтальные поперечные воздействия временной нагрузки возникают при отклонении автомобилей от прямолинейного направления в плане. Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку от возникающих ударов принимают в виде

137

равномерно распределенной нагрузки, равной 0,39К, кН/м, или сосредоточенной силы, равной 5,9К, кН, приложенных в уровне верха покрытия проезжей части, где К – класс нагрузки АК.

Расчет элементов ограждения проезжей части производят на нагрузки, приведенные в п 2.19 СНиП 2.05.03–84*.

Горизонтальную распределенную нагрузку на сооружение, возникающую при торможении подвижной нагрузки и действующей вдоль его оси, принимают только от равномерно распределенной части вертикальной нагрузки АК в соответствии с п. 2.20 СН 2.05.03–84*.

Указания о назначении нормативных значений прочих временных нагрузок и воздействий (ветровых, ледовых, от навала судов, температурных, сейсмических) приведены в пп. 2.24–2.31

СНиП 2.05.03–84*.

Все рассмотренные нормативные временные вертикальные нагрузки, являясь подвижными, воздействуют на мост динамически и вызывают в нем усилия и деформации большие, чем при статическом воздействии.

Особенности работы пролетных строений мостов при действии подвижных нагрузок с определенными массами определяют влиянием четырех основных факторов:

1)скорости движения транспортного средства;

2)жесткости рессор кузова транспортного средства;

3)неровности на поверхности ездового полотна и дефектов в колесах подвижной нагрузки;

4)величины пролета.

Скорость движения транспортных средств влияет на работу пролетного строения даже при отсутствии любых дефектов на проезжей части и в самой нагрузке, так как при ее изменении возникают инерционные силы, увеличивающие прогибы пролетного строения.

Но при этом отношение наибольшего динамического прогиба к статическому прогибу, называемое динамическим коэффициентом, при реальных скоростях движения подвижных нагрузок оказывается незначительным.

138

Второй фактор оказывает более существенное влияние. При движении автомобиля происходят колебания его кузова, что приводит к изменению нагрузки на ось с периодом, равным периоду колебаний кузова, зависящим от жесткости его рессор. Динамическое воздействие возрастает при приближении периода колебаний кузова к периоду колебаний пролетного строения и может иметь резонансный характер при их совпадении.

Третий фактор – ударные воздействия, возникающие из-за дефектов ездового полотна или в самой подвижной нагрузке. Дефекты в ездовом полотне вызывают непериодическое воздействие, дефекты на колесах транспортных средств могут вызывать ритмичный характер воздействия, что приводит к возникновению колебаний резонансного характера.

Учет динамического воздействия подвижных нагрузок в мостах производится путем увеличения статических нагрузок на величину динамических коэффициентов, получаемых на основе анализа массовых динамических испытаний эксплуатируемых мостов. Динамический коэффициент уменьшается при увеличении пролета. Формулы для динамических коэффициентов к нагрузкам от подвижного состава автомобильных и городских дорог приведены в п. 2.22 СНиП 2.05.03–84*.

2.2. ТРАНСПОРТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ В ГОРОДАХ

ИНА ПЕРЕСЕЧЕНИЯХ АВТОМАГИСТРАЛЕЙ

2.2.1.Видыгородских транспортных сооружений

Городские надземные транспортные сооружения, обеспечивающие беспрепятственное движение транспортных средств пешеходов в городах, можно подразделить на три основные группы: пересекающие естественные препятствия местности (мосты и виадуки), предназначенные для улучшения условий движения транспортных средств и пешеходов (эстакады и путепроводы), служащиев качествестояноквертолетовилиавтомобилей.

139

Эстакады по расположению в плане подразделяются на прямолинейные, криволинейные, разветвляющиеся, кольцевые и спиральные. По количеству уровней движения они могут быть одноярусными и многоярусными.

Сложные надземные транспортные пересечения являются примерами многоярусных эстакад. Они применяются в городах со сложной уличной сетью, на подходах к крупным мостам, на пересечениях с большими автомагистралями (рис. 2.16).

Когда существующие улицы не обеспечивают пропускную способность, вдоль них устраивают эстакады с одним или несколькими уровнями движения. В условиях городской застройки это практически единственный способ увеличения интенсивности движения. При организации движения транспорта вдоль городских набережных увеличение их пропускной способности достигается сооружением эстакад в пределах русла рек и каналов. В ряде случаев возникает необходимость пропуска больших транспортных потоков в определенном направлении, не совпадающем с имеющейся сетью улиц. Тогда возможен вынос движения на эстакаду, проходящую над городскими строениями в избранном направлении. Эта эстакада может быть транзитной или иметь ответвления для связи с улицами пересекаемого района.

Рис. 2.16. Сложное надземное городское транспортное пересечение

140