книги / Сопряжение проезжей части автодорожных мостов с насыпью
..pdfМ. М. ЖУРАВЛЕВ
СОПРЯЖЕНИЕ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ С НАСЫПЬЮ
МОСКВА «ТРАНСПОРТ 1978
УДК 624.21.095 |
|
|
|
|
|
|
Сопряжения |
проезжей части |
автодорожных мостов с |
насыпью, |
|||
Ж у р а в л е в |
М. М. М., |
«Транспорт», 1976. 80 с. |
автодо |
|||
В книге |
изложены |
вопросы |
устойства |
сопряжений |
||
рожных мостов |
и Путепроводов |
с насыпью. |
Актуальность их ве |
|||
лика, что видно, например, из материалов последних Международ ных дорожных конгрессов.
Очевидно, что определенный ушерб изученности таких вопро сов наносит узкая специализация проектировщиков и строителей.
Узел |
сопряжения моста с насыпью оказался как бы «на стыке» |
двух |
специальностей (мосты я земляное полотно), поэтому част |
ные решения конструкций сопряжений, предлагавшиеся мостови ками, во многих случаях не имели успеха.
Показаны причины деформаций земляного полотна около мо стов и необходимость комплексного подхода к борьбе с ними при выборе конструктивных решений и выполнении строительных работ.
Приведены конструкции и технология строительства сопряже ний мостов и путепроводов нового типа.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников, зани мающихся проектированием и строительством автомобильных дорог и мостов.
Рис. 34, табл. 20, список лит. 41 казв.
Параграф 15 книги написан канд. техв. наук Ю. М Василье вым и инж. М. Г. Мельниковой,
31801-085
85-76
Ж 049(01)-76
Издательство «Транспорт*, 1978
Г Л А В А I. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЙ СОПРЯЖЕНИЙ МОСТОВ
СНАСЫПЬЮ
§1, О течественный опыт
На (возникновение местных просадок около мостов русские дорож1№ики Обратили 'внимание еще в середине прошлого века. Уже тогда были сформулированы основные положения проектирования земляного полотна, не потерявшие своего значения и в настоящее время. Причины деформаций наевшей у 'мостов объясняли разви тием пугеинообразования, а местные просадки называли «мосто выми пучинами». Считалось, что самые большие пучины в насы пях возникают на 'склонах к 'мостам.
Одной из мер борьбы с мостовыми пучинами явлйлрсь устрой ство за устоями мостов засыпки из «емерзлой, неглинистой и не торфяной. земли, слоями с утрамбовкой ,и соответствующим дрени рованием. В процессе эксплуатации с местными просадками в то время (боролись путем перестройки участков покрытия, а на же лезных дорогах — подбивкой балласта под шпалы.
Ввиду малого объема дорожного строительства, н низких тре бований к ровности гужевых дорог рекомендации старых дорож ников к концу первой четверти текущего столетия были почти за быты.
С развитием автомобильного транспорта постепенно стали по вышаться требования к устойчивости земляного полотна и к ров ности покрытий. В конце -20-х годов местные просадки насыпи около 'автодорожных мостов вновь привлекли к себе внимание.
Первая попытка устройства сопряжения моста с насыпью как у нас, так и за рубежом была связана с наименьшими кшетрукггивными вмешательствами в опоры и примыкающие к ним участ ки покрытия: казалось достаточным [22] лишь несколько изменить оголовок устоя, придав ему «мягкий въезд», а для дренирования воды засыпать его песком, щебнем или даже каменной наброской (рис. 1, а, б). В деревянных мостах достаточной мерой борьбы с просадками считалось усиление покрытия возле .моста добавочным слоем каменной мостовой, расположенным под дорожной одеждой •на глубине 0,3—0,4 м.
Вскоре, однако, выяснилось, что такие конструктивные меры борьбы с просадками явно не достаточны. Поэтому уже *в 1932— 1935 гг в проектах мостов появляются короткие горизонтальные переходные плиты, опирающиеся одним концом на выступ шкаф ной. стенки устоя или на концевую поперечную балку 'консольного
3
моста (рис. 1, в) и одновременно лежащие на погребенном слое каменной мостовой или на щебне.
Переходные шиты вошли и в конструкции деревянных моего®, оде они выполнялись в ‘виде наклонных деревянных щитов из пластин, опирающихся одним концом на -заборную стенку и лежа-
а} |
8) |
8} |
Рте. L Конструкции сопряжений мостов с насыпью, применявшиеся в отечест венной практике
щих на .глиняной подушке. Для осушения сопряжения за переход ной плитой inоедусматривалось устройство щебеночной дренажной воронки.
Постепенно длина переходных плит в сопряжениях мостов ка питального типа с насыпью -была доведена до 1,о м и затем по предложению Б. И. Скрябина (32] до ,2 ад.
Следует отметить, что каких-либо исследований условий рабо ты узла сопряжения -моста насыпью, в том числе и систематиче ских наблюдений эа состоянием сопряжений, не производилось. Поэтому -улучшение конструкций сопряжений производилось ме тодом эмпирических попыток без решения вопроса в комплексе «.мост — земляное полотно — покрытие»
Первая попытка обобщить имеющиеся данные но отечествен ным и зарубежным сопряжениям принадлежит Б. И. Скрябину (122], который рассмотрел встречающиеся в практике проектирования конструктивные решения. Рассматривая вопрос о длине переход ных плит, Б И. -Скрябин, в -частности, ссылается на ОША, аде плиты делаются длиной до 10 м, но затем замечает, что «..дово-
4
дать длину «плит до размеров, встречающихся в американской практике — оснований пока нет» [22, е. 62}.
Послевоенный, почти 25-летний период (до 1968 г.) отечествен ного мостостроения мало «вмени., конструкцию узла сопряжений моста е насыпью По-прежнему основным решением было приме нение 2-метровых переходных заглубленных плит, я-о уже с на клоном (рис. 1, г) требования об устройстве дренирующей засып ки за устоями не были обязательны, л уплотнению участков насы ад возле моста уделяли мало внимания. Не обеспечивалась и до статочная выстойка земляного полотна д<хукладки покрытия;
П,ри таком устройстве сопряжений местные просадки насыпи возле мостов продолжались Ввиду неэффективности работы со пряжений с 2-(метршы(Ми переходными плитам, возникает предло жение упростить узел еонряжешя с отказом от переходных плит и устройством усиленного покрытия около моста в виде песчанограиййнюго или щебеночного утолщения («щебеночный клин»)
(рис |
1 д е) |
Это предлож нке, по-видимому, из-за своей простоты |
и дешевизны |
использовалось около 10 лет (до середины 60-х го |
|
дов) |
но просадки усилились. |
|
Примерно ® этот же период .в отечественную и зарубежную практику входят сопряжения :в виде сравнительно длинных (15— 20 м) береговых пролетных строений, опирающихся на плотно ут рамбованные конусы посредством лежневых опор или опор диван ного типа (рис. 1 ж). Прототипом такой конструкции явился проект моста через р. Гнилой Тикая у Звенигородки, разработан ный Е. О Патаном еще в 1914 г Однако такие конструкции со пряжений применялись сравнительно редко.
В 1956 г были разработаны конструкции сопряжений с при менением 3-;метровых Г-образных переходных плит поверхностно го типа (рис. 1 э), однако эти сопряжения имеют ряд существен ных недостатков (ом. § 3)
■Говоря о длине применяемых у нас переходных плит нельзя не отметить исключительный случай, когда на второй очереди строительства МКАД впервые были применены плиты длиной 5 м. Такое решение было принято после того, как на подходах к мо там и ■путепроводам первой очереди строительства (е переходны ми плитами 2 м) начались массовые просадки. Применение 5- метровш переходных плит к сожалению, ограничилось шестью
мостами МКАД (1962 г.) § 2. Зарубежный опыт
В зарубежной практике мостостроения вопрос о 'борьбе с ме стными просадками насыпи возле мостов не решен полностью и в настоящее время Об этом, например .овэдетельствуют материа лы XIII Международного дорожного конгресса в Токио (1967 г.) и ряд зарубежных источников £35, 37, 38, 39].
До настоящего времени -почта не исследованы причины дефор маций земляного полотна возле мостов и поиск решений оеущест
вляегпсй эмпирически. Нужно признать, однако, что такие попытки иногда приводят .к хорошим результатам, о чем свидетельствует опыт AASHO (США) т выбору эмпирических конструкций до рожных одежд.
Во всяком случае, в зарубежных странах в настоящее время при устройстве сопряжений мостов с насыпью применяют длин ные переходные плиты.
\В США устрашают сопряжения с переходными плитами дли ной Ш м, а в некоторых случаях Ш и 15 м. Во Франции, Англии, ФРГ и Швейцарии последние ,15—20 лет применяют сопряжения с плитами от 5 до 8 м (рис. 2, а—в). Особое внимание уделяется уплотнению грунта в сопряжениях.
Рис. Конструкции сопряжений мостов с насыпью, применяющиеся за рубежом
■Сопряжения с переходными плитами длиной до 8 м. в самое последнее время нашли применение и в Нидерландах. В Болгарии в сопряжениях с насыпью применяют плиты от 2 до 5 м (рис. 2, д ).
Заслуживает внимания опыт Франции. Французские инженеры считают, что как бы тщательно ни уплотнялась насыпь, около мо ста неизбежны ее осадки и скопления поверхностной 'воды. Поэто му такую «сомнительную зону», по як терминологии, всегда необ ходимо перекрывать переходной плитой, которая позволит разо гнать ступеньку между покрытием дороги и проезжей частью мо ста на достаточную длину.
В .зависимости от материала я жесткости дорожного покрытия применяются два типа переходных плит: поверхностные — при щементобетоином покрытия (рис. 2, а) и заглубленные — при ас- ф альтобетонном покрытии (рис. 2, б) .
6
Конструкция узла оииранйя поверхностных переходных плит на опору зависит от строительной высоты содрогающегося пролет ного строения: опираете с устройством прилива «а плите (ряс. 2,в) на консоль пролетною строения или на верх шкафной стенки
.(рис. 2, а, б) Со [строительной высотой пролетного строения свя зано и высотное положение заглубленных переходных плит При
.малой строительной высоте пролетного строения плита опирается на уступ насадки шоры (рис. 2, в), а при большой высоте — на ионсшь пролетного строения или на верх насадки (рис. 2, а). Последний случай характерен для переходных плит сравнительно большой длины
Наиболее распространенная длина переходных плит во Фран ции 5—-6 м, реже 8 м. Заглубленные переходные плиты проекти руют горизонтальными и наклонными. Во всех случаях плиты устраивают из .монолитного бетона, наружный конец плиты опи рается непосредственно на грунт насыпи (без устройства лежня.
Для защиты сопряжений от поверхностной воды обочины зем ляного полотна укрепляют стабилизированным грунтом, а клино образное пространство под переходными плитами возле опор от сыпают из дренирующего материала.
Из недостатков .французского опыта устройства сопряжений следует отметить малый объем дренирующей засыпки за опорами и ненадежность работы заглубленных плит с приливом на шоре (ряс. 2, в) просадка наружною конца которых немедленно вы зовет расстройство покрытия в айве сопряжения.
.Как один из вариантов конструктивных решений следует отме тить тип сопряжений, разработанных в Болгарии в 1969 г для асфальтобетонных покрытий. Во всех случаях здесь применяют только заглубленные сборные плиты, .укладываемые со значитель ным наклоном (440—<56% о) в сторону насыпи на песчаную клино образную подушку минимальной толщины 0,40 ж (рис. 2, д) Дли ну переходных плит принимают в зависимости от высоты насыпи, рода грунтов в ее основании и проектной скорости движения транспортных средств. Небольших размеров (40X40 см) лежень под переходные плиты во всех случаях опирается на грунт основ ной насыпи без устройства песчаного или щебеночного слоя.
Оригинально решен узел опирания плиты на опору Вместо за крепления плит при помощи штырей .здесь в выступе шкафной стенки устроено углубление, куда входит переходная плита кон
цевым .приливом Таким Образом получен шпунтовый |
замок, вы |
полненный в железобетоне. |
|
Для отсыпки насыпи за опорами и конусов в Болгарии при |
|
меняют уплотненные до /С=0Д8 дренирующие грунты |
углом |
внутреннего трения не менее 35 Постепенное возрастание жесткости покрытия на подходе к
мосту оригинально «решают швейцарские инженеры. Прл асфаль тобетонном покрытии наряду с заглубленными переходными Пли тами они применяют поверхностные плиты с «ныряющим» концом (рис. 2, е) поддерживающим сопрягающееся покрытие. При це-
?
ментнобетотаном покрытии сопрягающееся с .монолитной переход ной плитой дорожное покрытие устраивают переменной (увеличи вающейся к мосту) толщины.
Для устранения просадок подрыгай, в том числе и поверхност ных переходных плит у мостов, в ряде зарубежных стран послед ние тоды применяют нагнетание под плиты цементного раствора (с добавлением глинистого раствора, раствора извести и других легкоподвижных и аэрированных смесей). Таким способом удает ся .поднять просевшие плиты на 2—5 см. Передвижные .компрес сорные установки обеспечивают инъвктирование иод давлением от 2 до 7 кгс/см2.
§ 3. Недостатки существующих типов сопряжений
•В последнее время получили распространение сопряжения с применением З-метровых Г-образных переходных плат поверхно стного ram по таловому проекту Сокидорнроекта 1966 г. Сопря жения этик типов решены в отрыве от ‘комплекса вопросов, свя занных с особенностями деформаций земляного полотна и ‘работы покрытия возле моста, в отрыве от необходимой технологии строи тельных работ.
Ни в какой мере не может быть оправдано применение сопря жений в .виде «щебеночного клина», которые не только не снижа ют деформация покрытая возле моста, но накапливают необрати мые дефор!мации за счет смятия и сдвигов иод нагрузкой остроуголынык граней щебня. В результате происходят интенсивное разрушение участков покрытия (рис. 3).
Обработка ‘большого количества статистических данных пока зывает, что средняя высота насыпи на подходах к мостам состав ляет для средних мостов 4,0 м, для больших — 5,0 м* Учитывая, что зона наиболее активных местных деформаций ‘возле моста простирается на длину, в среднем равную высоте насыпи (см. § 6), Длина переходных плит 1,5—3,0 <м, как правило, недостаточ на, особенно в тех случаях, когда основание насыпи сложено из грунтов повышенной ,сжи1ма‘вмости.
Сопряжения с Г образными переходными плитами поверхност ного типа (см. рис. 1, з) подкупают своей простотой и сборностью, в том, 'числе возможностью обойтись без оголовка устоя. Однако практика показала, что такие сопряжения в эксплуатации рас страиваются я вызывают дополнительные вертикальные и горизон тальные деформации покрытия за счет поворота Г-образных плит вокруг точки их опирания на подферменник. При этом происходит разрушение деформационного шва над шкафной частью устоя. Так, при высоте Г-образной плиты от подферменника, равной 0,77 м, и просадке лежня на 4 см раскрытие деформационного шва
В GH 200-62 |
к малым отнесены мосты полной длиной до 25 м; к сред |
ним — от 25 до 100 |
ш и к большим — длиной свыше 100 м. |
а
превышает 1 см, при просадке лежня на 2 см раскрытие шва со ставляет 0,6 см.
Иногда в сопряжениях применяют обстаиные по длине плоские или Г-обраэные переходные плиты. Такие сопряжения, как пока зали наблюдения, в первый год 'эксплуатации дороги вызывают
Рис* 3. Разрушение покрытия у моста (1967 г.), сопряжение которого с насыпью выполнено в виде щебеночного клина
значительные просадки покрытая возле моста (рис. 4). Это объ ясняется просадкой опорного лежня, .который расоюлатается в пределах зоны активных -деформаций насыпи. Отсюда можно сде лать ВЫ1ВОД, -что такая попытка искусственного увеличения длины переходных плит не достигает цели.
Ошибкой проектных решений является игнорирование вопро сов устройства водоотвода с покрытая. -Ори (вогнутом профиле подходов или расположении моста на уклоне (см. рис. 14, а, б) поверхностные ©оды устремляются по покрытию к мосту, увлаж няют земляное полотно, .размывают его откосы, обочины и кону сы, чем нарушается устойчивость грунтов насыпи возле моста. В этих, случаях необходимо устройство «бортовых водосборных лот ков и отвод (воды от сопряжений. В некоторых случаях, кроме того, устраивают поперечные дренажные прорези.
Помимо недостатков проектных решений, во многих случаях неудовлетворителына и технология работ при строительстве сопря жений.
Прежде ©сего это касается применения для отсыпки за берего выми опорами и конусов местных связных неморозоустойчи©ых •грунтов, что приводит к сезонным деформациям насыпи и покры тия, а при высоких насыпях и к деформациям устое®.
2— Г022 |
9 |
Использование для отсыпки за опорами мостов и <в конусах. связных грунтов шляется одним из самых серьезных нарушений технологии работ при устройстве узла ■'юпряжеиия моста с на сыпью [6].
.Необходимость устройства дренирующей засыпки возле бере говых опор подчеркивается в нормативных документах по проек тированию и строительству мостов с давних пор, Это требование оправдывается и многолетним опытам эксплуатации железмодо-
Рис. 4, Деформации покрытия возле мостов и путепроводов, сопряжения ко торых с насыпью выполнены из составных плоских или Г-образных плит:
а-г- мост через р. Ломнида на дороге Журавно — Осмолода (1972 г.); б —-путепровод над Ленинградским шоссе на подъезде ю Шереметьевскому аэропорту в Москве (1969 г.)
рожных и автодорожных мостов, что особенно убедительно про явилось при осмотре уцелевших от разрушения опор в период восстановительных работ послевоенного периода.
•Большое значение дренирующей засьшке за мостовыми опора* <ми придают и .за рубежом. Необходимость ее устройства как .меры, снижающей деформации насыпи за устоями, подчеркивают тешачешке условия на .проектирование 'мостов Великобритании, Фран ции, Ф<Р>Г, США и других стран [37].
Определенную роль в нарушении устойчивости насыпей возле •мостов сыграла недостаточность заложения лобовых откосов кону
сов |
(1 :Л—il 1,(25), принимавшегося в нормативных |
документах |
до |
1962 г., в то время как исходя из теоретических предпосылок |
|
и технологии работ заложение откосов должно быть |
не менее |
|
1.3,5. |
|
|
Б некоторых случаях нарушается техиологичешая последова тельность строительства — земляное полотно возводится с опе режением строительства .моста, т, е. мост строится в разрыве предварительно отсыпанной яасьши. Такая последовательность работ .вызывает возле моста неравномерные осадки основания земляного полотна.
Из-за трудоемкости и онраничвнното количества (механизмов для работы в стесненных местах часто не -обеспечивается необхо-
10