книги / Мостовые переходы

также требуют защиты, но в условиях постоянного подтопления водой.

Таким образом, II зона распространяется на всю длину поймен­ ной насыпи, а I и III зоны встречаются лишь на сравнительно ко­ ротких ее участках.

При выборе типов укреплений на различных участках подход­ ных насыпей необходимо учитывать производственные соображения индустриализации и механизации укрепительных работ. По этим соображениям может оказаться целесообразным ограничить коли­ чество типов укреплений, применяемых на одном строительном объ­ екте.

Рис. VII.7. Зоны откосов пойменных насыпей:

а — высокой; б — низкой; в — на пересечениях протоков, староречий и озер

В тяжелых условиях оказываются часто откосы насыпей на мо­ стовых переходах через водохранилища. Особенно сильное воздей­ ствие на откосы таких насыпей оказывают ветровые волны, кото­ рые на водохранилищах достигают значительных размеров и воз­ никают гораздо чаще, чем на периодически затопляемых поймах. Воздействие льда на откосы насыпей, пересекающих водохранили­ ща, проявляется главным образом в виде сжимающего усилия, об­ разующегося вследствие термического расширения льда. Кроме то­ го, лед может примерзать к покрытию откоса и при изменении уровня воды в водохранилище отрывать отдельные элементы по­ крытия от откоса.

При большой длине подходных насыпей стоимость укреплений откосов значительная. Высокая стоимость укреплений обусловлена главным образом необходимостью защиты откосов от воздействия волн. Для замены дорогостоящих конструкций более легкими и де­ шевыми типами укреплений иногда применяют различные способы снижения высоты волн. Эффективным способом снижения высоты волн является посадка кустарника и деревьев у откосов пойменных насыпей. Этот способ применяют на мостовых переходах через сво­ бодные реки с периодически затопляемыми поймами, на которых возможно развитие древесной растительности.

Для предварительного выбора типов укреплений рекомендуется пользоваться табл. VII.1, которая составлена на основании обоб­ щения опыта эксплуатации различных укреплений.

Т А Б Л И Ц А VII.1

Описание конструкций различных типов укреплений и расчеты их размеров изложены в гл. IX.

242

§ VII.3. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНЫХ НАСЫПЕЙ НА ПОДХОДАХ К МОСТАМ

Насыпи на подходах к мостам находятся под воздействием соб­ ственного веса, подвижной (временной) нагрузки и различных при­ родных факторов, основным из которых является вода. Под влия­ нием действующих сил и природных факторов насыпь может поте­ рять устойчивость.

Под устойчивостью понимают сохранение насыпью предусмот­ ренного проектом положения в пространстве без сдвигов и про­ садок.

Основными видами деформаций земляных насыпей на подходах к мостам являются деформации откосов и просадка насыпи.

Деформации откосов обычно проявляются в том, что часть грун­ та отделяется от массива насыпи и перемещается под действием силы тяжести и силы гидродинамического давления воды по неко­ торой поверхности скольжения, образуя оползень (рис. VII.8, а). К причинам, вызывающим деформации откосов насыпей, относят чрезмерно большую крутизну откоса и увлажнение грунта, которое уменьшает силы сцепления и силы внутреннего трения.

Просадка насыпи характеризуется вертикальным перемещением поверхности земляного полотна (рис. VII.8, б). Этот вид деформа­ ции вызывается осадкой слабого основания, на котором возведена пойменная насыпь.

Устойчивость земляных насыпей на подходах к мостам прове­ ряют расчетом.

1. Расчет устойчивости откосов подходных насыпей. Для оцен­ ки устойчивости откосов высоких насыпей (высотой более 12 м) производят расчет, который ведут графо-аналитическим способом. При расчете учитывают силы тяжести, сцепления, внутреннего трения и гидродинамического давления воды. Временную нагрузку заменяют весом эквивалентного слоя грунта толщиной ha (рис. VI 1.9). Расчет производят для начального периода спада па­ водка, когда насыпь находится в самых неблагоприятных условиях.

Поверхность возможного обрушения (скольжения) откоса обыч­ но принимают круглоцилиидрической, проходящей через подошву

откоса. Предполагается, что центры наиболее опасных кривых скольжения лежат на некоторой прямой ОВ, положение которой за­ висит от высоты насыпи и крутизны ее откосов.

Построение прямой ОВпроизводят следующим путем. Прежде всего находится местоположение точки В. Для этого через точку А, соответствующую подошве рассчитываемого откоса насыпи, прово­ дят вертикальную прямую и на ней откладывают отрезок АС, рав­ ный высоте насыпи Н. Через точку Спроводят горизонтальную пря­ мую. Искомая точка Внаходится на расстоянии 4, 5 Я от точки С.

Рис. VII.9. Схема к расчету устойчивости откоса высокой подходной насыпи (ОВ — прямая центров)

ления положения точек В и О их соединяют прямой, которая и яв­ ляется прямой центров наиболее опасных кривых скольжения.

Считают, что выше кривой депрессии грунт сухой, а ниже — на- ‘сыщен водой. Линия депрессии условно принимается за наклонную прямую, ее проводят из точки Р, находящейся на оси земляного по­ лотна на уровне РУВВ, под углом, тангенс которого равен гидрав­ лическому градиенту I.

244

Намечают положение нескольких кривых скольжения. Объем грунта земляного полотна, отсеченный каждой кривой, разбивают вертикальными сечениями на ряд отсеков. Расчет ведут для участ­

ния) ; N— составляющая веса отсека, нормальная к кривой сколь­ жения; 2) сила сцепления С-cl, где с— сцепление грунта; I— дли­

на кривой скольжения в пределах данного отсека.

Для каждой из намеченных кривых скольжения (I, II, III и т. д.) определяют значение коэффициента устойчивости К, который пред­ ставляет собой отношение суммы удерживающих сил к сумме сил сдвигающих

та, м2.

Объемную массу водонасыщенного грунта в т/м3 определяют по формуле

(рг— 1) (100 — Я)

Тв 100

где 0г — плотность грунта, т/м3; п— пористость грунта, %. Численные значения физико-механических характеристик грун­

та (угла внутреннего трения ср, сцепления С, объемной массы уоб и др.) устанавливают на основании результатов инженерно-геоло-

245

гических изысканий и испытаний грунта в лаборатории. При отсут­ ствии данных лабораторных исследований принимают средние ори­ ентировочные значения физико-механических характеристик грун­ та, приведенные в табл. VII.3.

Т А Б Л И Ц А VII .3

Средние значения физико-механических характеристик грунтов земляного полотна подходных насыпей

Значения гидравлического градиента / даны ниже.

Найденные по формуле (VII.7) значения коэффициента устойчи­ вости откладывают из соответствующего центра перпендикулярно к линии ОБ, а затем графическим построением определяют мини­ мальный коэффициент устойчивости и соответствующую ему кри­ вую скольжения.

Минимальный коэффициент устойчивости подходной насыпи должен быть не менее 1,3. Если в результате расчета коэффициент устойчивости получится менее 1,3, то следует уменьшить крутизну откосов насыпи, уширить бермы или ввести дополнительные бермьц

зернистых песков, обладает высокой фильтрационной способностью. Уровень грунтовой воды в теле такой насыпи следует за уровнем воды на откосе насыпи в течение всего периода подъема и спада пойменной воды. Кривая депрессии близка к горизонтальной пря­ мой, и сила гидродинамического давления воды практически отсут­ ствует. Кроме того, силы сцепления в песчаных грунтах весьма ма- *лы, и ими можно пренебречь, поэтому формула для коэффициента устойчивости насыпи, возведенной из песка, принимает следующий

246

Глинистые грунты являются практически водонепроницаемыми. Благодаря этому пойменные насыпи, отсыпанные из глины, не под­ вергаются гидродинамическому воздействию воды. При определе­ нии массы грунта в пределах каждого отсека учитывают его объем­ ную массу в сухом состоянии. Формула для коэффициента устой­ чивости насыпи, возведенной из глинистых грунтов, принимает следующий вид:

K ={fLN -\-cL)/2T. (VII.9)

2. Расчет устойчивости насыпи против просадки. Насыпи, кото­ рые возводят на основании из грунтов, оказывающих сравнительно слабое сопротивление нагрузке (неплотные, водонасыщенные грун­ ты), дают просадку, обусловленную деформацией основания. Грунт основания под влиянием массы насыпи сжимается и уплотняется, а при большой нагрузке может выжиматься из-под насыпи в сторо­ ны (рис. VII.8, б). В соответствии с этим следует производить расчет устойчивости высоких подходных насыпей против бокового сдвига грунта в их основании.

Для устойчивости насыпи необходимо, чтобы ни в одной точке грунторого массива основания касательные напряжения не превы­ шали сопротивления грунта сдвигу, т . е. т т а х < с в, где т т ах — макси­ мальная величина касательных напряжений в основании, которые вызываются нагрузкой от сооружения; св— сцепление водонасы­ щенного грунта.

Касательные напряжения имеют наибольшие значения в точ­ ках основания, расположенных по оси насыпи; для этих точек ве­ личину tmax в т/м2 определяют по формуле

от массы насыпи и временную нагрузку. Последняя заменяется мас­ сой эквивалентного слоя грунта толщиной /г0(рис. VII.10).

247

Г л а в а VIII

РЕГУЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Стеснение реки переходом обязательно вызывает размывы дна под мостом и в непосредственной близости к нему (гл. VI). Если размывы располагаются в отверстии моста неравномерно, сосредо­ точиваются в какой-то одной его части, возможен подмыв опор и нарушение устойчивости моста. Повреждения сооружений пере­ хода могут возникать и в результате интенсивного развития естест­ венных деформаций речного русла. Чтобы не допустить опасного развития размывов и деформаций, на мостовых переходах устраи­ вают специальные сооружения, которые на участке реки вблизи пе­ рехода регулируют движение воды и наносов.

По своему назначению регуляционные сооружения делят на два вида: 1) предназначенные для регулирования потока только во вре­ мя высоких вод, когда он сжат подходами к мосту; 2) устраиваемые для закрепления положения русла или для изменения его в нуж­ ном направлении. Сооружения второго вида называют иногда выправительными.

На мостовых переходах применяют разнообразные регуляцион­ ные сооружения. Конфигурация, размеры и конструкция сооруже­ ний зависят: от типа реки (равнинная, предгорная), характера рус­ лового процесса, меры стеснения потока, от того, как расположен

Наиболее интенсивно размывы и деформации русел развивают­ ся в паводочный период, поэтому в первую очередь на мостовых переходах строят сооружения, связанные с регулированием потока во время высоких вод. К этим сооружениям относят: струенаправ­ ляющие дамбы на равнинных реках и дамбы на предгорных реках; срезки пойм на равнинных реках; струеотбойные траверсы, при­ мыкающие к дамбам, а иногда и к подходным насыпям; укрепле­ ния берегов реки.

К выправительным сооружениям относят: спрямления русел, устраиваемые на некрупных равнинных реках с меандрирующими руслами; укрепления береговых откосов русел; траверсы, отжи­ мающие течение от размываемых берегов русел.

Стоимость постройки регуляционных сооружений на равнинных реках составляет в среднем от 10 до 20% строительной стоимости

249

всего перехода. На предгорных реках с блуждающими руслами за­ траты на регулирование потока бывают гораздо больше, в отдель­ ных случаях они достигают 50—70% всей стоимости перехода. Ввиду указанного, при проектировании мостовых переходов необ­ ходимо уделять должное внимание выбору и обоснованию разме­ ров регуляционных сооружений, особенно на переходах рек с блуж­ дающими руслами.

§ VIII.1. СТРУЕНАПРАВЛЯЮЩИЕ ДАМБЫ НА ПЕРЕХОДАХ ЧЕРЕЗ РАВНИННЫЕ РЕКИ

На пересечениях равнинных рек насыпи подходов к мостам обычно перекрывают значительную часть поймы. Пойменные воды насыпью отклоняются в сторону моста.

Незатопляемая струенаправляющая дамба, примыкающая к устою, обеспечивает плавное подведение пойменных вод к отвер­ стию моста и постепенное расширение потока за мостом.

Устройство дамбы предусматривается, когда на участке поймы, перекрытой насыпью при РУВВ, проходит не менее 10—15% обще­ го расхода воды в реке. При

Сооружение верховой дамбы исключает образование местного раз­ мыва у устоя, размыв отодвигается вверх к голове дамбы, а глубина его уменьшается.

Низовая дамба также предохраняет устой от подмыва. При от­

250