книги из ГПНТБ / Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие

Э с т а к а д о й называют мостовую конструкцию, служащую для пропуска движения на некоторой высоте над поверхностью земли (рис. 126,(3), чтобы нижележащее пространство могло быть использовано для проезда или для других целей. В городах эста­ кады часто устраивают для пропуска скоростного автодвижения,

метрополитена или железной дороги.

В и а д у к и устраивают вместо насыпей при пересечении до­ рогой глубоких лощин, оврагов или суходолов (рис. 126, е).

тику строительства все больше и больше входят комбинированные системы мостов, представляющие собой сочетание двух простей­ ших систем, например балочной и арочной.

При б а л о ч н о й с и с т е м е пролетное строение под дей­ ствием на него вертикальной нагрузки работает на изгиб и пере­ дает на опоры вертикальное давление (рис. 127, а).

перекрывает только один пролет,—эти мосты легко переносят не­ равномерные осадки; б а л о ч н ы е н е р а з р е з н ы е м о с т ы (рис. 128,6), пролетное строение которых представляет собой бал­

соединительные балки, являются в какой-то мере промежуточны­

быть разложены на вертикальные и горизонтальные (рис. 129). Горизонтальная составляющая либо передается на опоры, либо

210

воспринимается специальным элементом—затяжкой. В этом слу­ чае на опоры моста будут действовать лишь вертикальные опор ные реакции. Арочные мосты могут возводиться из камня, бетона, железобетона, металла и дерева.

Жесткая затяжка

Балка жесткости служит для восприятия распорного давления и, кроме того, уменьшает прогиб проезжей части. Висячие мосты раньше строили главным образом из металла и реже из дерева, теперь строят из железобетона.

К о м б и н и р о в а н н ы е м о с т ы представляют собой различ­ ные сочетания из перечисленных выше простых систем. Строят их в настоящее время, так же как и большинство других современных крупных мостов, из предварительно-напряженного железобетона.

211

По характеру опор могут быть мосты с неподвижными и подвижными (например, плавучими у наплавных мостов) опорами. Пролетное строение также может быть либо неподвижным, либо подвижным (у разводных мостов).

Мост как ответственное инженерное сооружение должен удовлетворять ряду требований: производственных и эксплуата­ ционных, расчетно-конструктивных, экономических и архитектур­

ных.

По п р о и з в о д с т в е н н ы м и э к с п л у а т а ц и о н н ы м требованиям мост должен обеспечивать безопасное движение транспорта без снижения его скорости. Ширина его проезжей ча­ сти и тротуаров должна соответствовать расчетной пропускной способности с учетом перспективы роста движения.

Полотно проезжей части должно быть изготовлено из проч­ ного и износоустойчивого материала с хорошим отводом дожде­ вой воды с его поверхности.

Выбор схемы моста, величины пролетов, возвышения над го­ ризонтом воды в реке должен обеспечивать безопасный пропуск паводковых вод и ледохода, а также удовлетворять требованиям судоходства. Для путепроводов этот выбор обусловливается тре­ бованиями существующих минимальных габаритов пересекаемой дороги.

Очень большую роль в выборе схемы моста играют и геоло­ гические условия. Так, при сложных геологических условиях, ког­ да опоры располагаются в пределах различных инженерно-геоло­ гических элементов и будут иметь различные по величине осадки, может быть выбран балочный тип моста с разрезкой балки по пролетам. При однородном и слабодеформируемом основании может быть выбрана схема неразрезной балки (фермы) на не­ скольких опорах и т. д. Выбор длины пролета и вообще типа мо­ ста, особенно при перекрытии глубоких долин, также в значи­ тельной мере зависит от геологических и геоморфологических ус­ ловий.

Необходимо, чтобы конструкция моста была удобна для изго­ товления и возведения, отвечала требованиям современного инду­ стриального производства (на заводах строительных конструкций) и механизированного сборного возведения при высоких темпах и качестве выполнения строительных работ.

Р а с ч е т н о - к о н с т р у к т и в н ы е требования заключаются в том, что сооружение в целом и отдельные его элементы должны удовлетворять условиям прочности, устойчивости и жесткости.

Устойчивость сооружения определяется его способностью со­ хранять первоначальную форму и положение при действии любых расчетных внешних нагрузок.

Требования к жесткости сооружения заключаются в том, что деформации его под действием нагрузок не должны превышать допускаемых величин. Если мост или отдельные его элементы не­ достаточно жестки, то при движении по мосту могут возникнуть

212

значительные вибрации, ослабляющие и расстраивающие соедине­ ния элементов конструкции. Большие прогибы пролетного строения могут привести к вредным для конструкции провесам.

А р х и т е к т у р н ы е требования заключаются в том, что мост должен иметь внешний вид, гармонически связанный с окру­ жающей местностью и обстановкой. Особенно серьезные архитек­ турные требования предъявляются к городским мостам.

Проектирование ведется с учетом назначения моста, и ширина его в зависимости от того, в состав какой дороги мост входит, определяется существующими стандартными габаритами.

Проект моста составляется на основании результатов специ­ ально проводимых изысканий, в процессе которых изучаются гео­ логическое строение участка мостового перехода, гидрогеологиче­ ские условия, физико-механические свойства грунтов основания опор и т. и. Начинаются эти изыскания обычно с выбора места для пересечения того или иного препятствия, с последующей дета­ лизацией инженерно-геологических условий этого пересечения. На­ ряду с геологическими условиями изучаются топография берегов и самого перехода, гидравлика естественного режима потока (уровенный режим, скорости и направление течения, условия ледохо­ да и т. п.), возможности изменения режима потока под влиянием строительства моста, вероятность возникновения размывов грун­ тов дна долины и т. п.

Мосты испытывают действие различных нагрузок, которые можно разделить на следующие группы: в е р т и к а л ь н ы е — подвижные, или временные, и постоянные; г о р и з о н т а л ь н ы е — ветровые, центробежные, тормозные, поперечные толчки и удары подвижной нагрузки.

Кроме того, мосты могут испытывать нагрузки от давления грунта, от напряжений при изменении температуры, от ударов и давления льда, от навала судов и плотов на опоры, от перерас­ пределения напряжений при неравномерных осадках опор, от сей­ смического воздействия, а также в результате напряжений, возни­ кающих в процессе строительства.

Под подвижной, или временной, нагрузкой понимают давле­ ние, возникающее в связи с прохождением по мосту всех видов транспорта (и пешеходов), для которых предназначен данный мост.

Постоянную нагрузку создает собственный вес моста, а также давление грунта, если оно имеет место при данной конструкции сооружения.

Фундаменты мостовых опор и основания являются весьма от­ ветственными элементами сооружения, от качества и надежности которых в значительной степени зависит долговечность сооруже­ ния. Поэтому к основаниям и фундаментам мостовых опор предъ­ являются такие же высокие требования, как и к самим мостам.

213

нование, а при строительстве на слабых грунтах — искусст­ венное.

Подробно вопросы опирания фундаментов на толщу грунтов разного состава и сложения рассмотрены в главе III «Фундамен-

Рис. 131. Схемы мостовых опор

тостроение». Следует отметить, что в зависимости от особенностей геологического строения и инженерно-геологических условий мо­ стового перехода могут быть выбраны разные схемы опирания фундамента и разная конструкция самих фундаментов. Во многих случаях это будут или массивные, или столбчатые, или свайные:

2 1 4

фундаменты (рис. 131). В последнее время среди фундаментов

мостовых опор получили широкое распространение крупнодиаметровые сваи-оболочки.

§ 2. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Все древние культуры нашей планеты оставили памятники, свидетельствующие об успешном строительстве мостов в самые отдаленные времена. Известны примеры строительства сложных мостовых конструкций в Древней Греции и многих других странах. Однако устойство мостов через многоводные реки, особенно с воз­ ведением опор в пределах русел с быстрым течением, встречало на своем пути большие трудности, поэтому в этих случаях часто применялись наплавные мосты.

В России, богатой лесами, уже в . древности было известно строительство деревянных мостов, преимущественно наплавного типа. Так, еще в 1114 г. в Киеве был построен наплавной мост через р. Днепр, в 1380 г. во время войны с татарами был соору­ жен мост через р. Дон. Кроме наплавных мостов на Руси строи­ лись и деревянные мосты на неподвижных опорах в виде деревян­ ных срубов, похожих на современные ряжи. С эпохи Пет­ ра I в России началось усиленное строительство мостов, причем строили деревянные балочные и арочные мосты на свайных и каменных опорах. В 1776 г. известный русский механик И. П. Ку­ либин разработал проект, построил и испытал модель в Vio нату­ ральной величины арочного деревянного моста, перекрывающего р. Неву одним пролетом длиной около 300 м. Несмотря на ус­ пешные результаты испытаний, такой мост построен не был.

Позднее конструкции деревянных мостов были существенно улучшены и появилось много разнообразных типов мостов и их конструкций.

Значительный подъем строительства деревянных мостов, осо­ бенно на автомобильных дорогах, наблюдался в нашей стране пос­ ле Великой Октябрьской революции. В это время было построено много больших мостов с деревянными пролетными строениями че­ рез Оку, Волгу, Днепр и другие реки.

В период Великой Отечественной войны деревянные мосты, строившиеся для форсирования рек при наступлении и для вос­ становления разрушенных переправ, имели огромное значение и принесли большую пользу. В их конструкции и методы строитель­ ства было внесено много нового.

С глубокой древности ведется строительство и каменных мо­ стов, сооружавшихся как из естественного камня, так и из кир­ пича или других искусственных камней.

Главным несущим элементом каменного моста является свод (рис. 132), над которым устраивается надсводовое строение, под­ держивающее полотно проезжей части. Каменные мосты, если они построены из прочного и долговечного материала, могут служить

2 1 5

очень длительное время, не требуя почти никакого ремонта. Глав­ ным недостатком этих мостов является сложность и трудоемкость их возведения. Бетонные мосты, близкие по условиям своей рабо­ ты к каменным, выгодно отличаются от последних возможностью механизированной укладки бетона, однако они также обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение. Оба эти типа мостов требуют прочных грунтов в основании, так как будучи тя­ желыми создают на грунт основания высокое давление. Кроме

того, они плохо переносят неравномерные осадки и потому предъявляют повышенные требования к несущей способности и дефор­ мируемости основания. В настоящее время каменные и бетонные мосты строят относительно редко.

Во второй половине XVIII в. в практику мирового мостострое­ ния прочно входят металлические конструкции. Вначале это были чугунные мосты балочной и арочной системы, а затем начали по­ являться цепные висячие мосты. В середине XIX в. при строи­ тельстве мостов стало применяться сварочное железо и начали строить первые сквозные металлические фермы. Появление в кон­ це XIX в. литого железа, более прочного, чем сварочное, позво­ лило перейти на более легкие и прочные конструкции, которые стали широко применяться в мостостроении. В нашей стране, так же как и в ряде других стран, металлические мосты получили большое распространение. Из металла построено большинство' крупных мостов с большими длинами пролетных строений. Среди них такие гиганты, как висячий мост в Сан-Франциско (с проле­ том длиной 1280 м), новый мост через р. Обь в Новосибирске и многие другие. В металлических мостах из металла сооружают обычно только пролетное строение, а опоры возводят из камня и бетона.

216

мость сварки, что ускоряет и упрощает работы; сборность элемен­ тов и т. п. Однако они имеют и недостатки, главными из которых являются ржавление металла и необходимость предохранения кон­ струкций специальными противокоррозионными покрытиями.

Железобетонные мосты впервые появились в конце XIX в., а в настоящее время наиболее часто встречаются в практике миро­ вого мостостроения.

Железобетонные конструкции применяются в качестве мостов любого назначения и бывают практически всех видов: балочные, арочные, висячие, рамные и комбинированные. Эти мосты, также как и каменные, долговечны и могут успешно работать в течение длительного времени.

этом применяют простую или предварительно-напряженную арма­ туру.

Строительство железобетонных мостов в настоящее время развивается и совершенствуется с введением новых систем и кон­ струкций, более приспособленных к современным условиям инду­ стриального изготовления и возведения, главным образом с исполь­ зованием предварительно-напряженной арматуры.

Благодаря улучшению качества строительных материалов (бе­ тона и арматуры), применению новых методов конструирования и совершенствованию строительства, пролеты современных желе­ зобетонных мостов стали удлиняться и приближаться по длине к металлическим пролетным строениям. Так, среди балочно-раз­

металлическими вантами — до 235 м.

Новые конструкции железобетонных мостов применяются во всех странах, но особенно интересные мосты построены в послед­ ние годы в нашей стране (при переходах через Волгу, Днепр, Ени­ сей и многие другие реки), а также в США, Италии, Франции, Австрии, ФРГ, Канаде, Турции (через Босфор).

§ 3. МОСТЫ РАЗЛИЧНЫХ типов

Балочные мосты

Балочные мосты различных систем имеют очень широкое рас­ пространение в строительной практике, особенно при перекрытии небольших рек и оврагов, при устройстве путепроводов и эстакад, в ряде других случаев городского строительства и при строитель­ стве автомобильных и железных дорог.

Среди балочных мостов, построенных в прошлое время, часто встречаются различные системы деревянных мостов с перекрытием пролетов длиной до 8—10 м.

2 1 7

Однако в настоящее время строительство таких мостов ве­ дется в редких случаях, главным образом на проселочных дорогах или на дорогах временного назначения.

Рис. 133. Плитный однопролетный балочный мост

На современных дорогах при промышленном и городском строительстве балочные мосты строят преимущественно из желе­ зобетона.

В зависимости от назначения моста и особенностей естествен­ ной обстановки длина пролетного строения балочного моста, воз-

Рис. 134. Рис. 135. Сборная опора (вид сбоку) Массивный

бык

водимого из железобетона или металла, может меняться в боль­ ших пределах и значительно превосходить длину деревянных. Ха­ рактерной особенностью современного мостостроения, особенно при строительстве балочных мостов, является стремление использовать почти полную сборность конструкции из элементов, изготовлен­ ных из предварительно-напряженного железобетона.

218

Наиболее простым видом балочного моста, применяемого для перекрытия небольших пролетов, является мост с плитным про­ летным строением (рис. 133). При больших пролетах применяют разрезные, неразрезные (см. рис. 128) и консольные балки. Выбор той или иной конструкции производится исходя из ожидаемых де­ формаций основания, являющихся следствием геологических vc-

Рис. 136. Устои балочных мостов:

I — крыло; 2 — насадка со шкафной стенкой; 3 — контрфорсная стенка; 4 — обсыпной устой; 5 — стенки; 6 — береговой бык

ловий участка расположения опор и, в частности, сжимаемости грунтов, слагающих основание.

Деревянные балочные мосты очень часто сооружают на свай­ ных опорах с опиранием пролетного строения на сваи.

Опоры балочных железобетонных и металлических мостов воз­ водят из массивной бутовой, бетонной или бутобетонной кладки, а при опорах облегченной конструкции — из железобетона.

Размеры промежуточных опор или быков выбирают в зависи­ мости от опорных реакций балок, числа главных несущих балок в пролетном строении, высоты моста и условий его эксплуатации.

21 9