книги / Мостовые переходы

фильтр. В этом случае толщина подготовки под плитами может быть уменьшена до 10 см.

Вместо трехслойного ленточного фильтра по периметру плит могут быть уложены железобетонные доски толщиной 0,07—0,10 м и шириной 0,3 м, обернутые битумными матами. В этом случае тол­ щина подготовки под плитами увеличивается не менее чем до 15 см.

Сопряжение укрепления из монолитных железобетонных плит с дном у подошвы откоса осуществляется аналогично описанным выше.

Достоинством укрепления из монолитных железобетонных плит является его плотное прилегание к фильтровой подготовке, что обеспечивает ему почти полную грунтоводонепроницаемость.

Из монолитного железобетона устраивают укрепления криволи­ нейных участков откосов, на которых применение сборных прямо­ угольных в плане плит осложняет производство укрепительных ра­ бот.

Укрепления из монолитных железобетонных плит имеют и су­ щественные недостатки: сложность работ в зимний период, боль­ шие затраты ручного труда, возможность появления трещин из-за осадок грунта откосов и температурных деформаций.

Сборные бетонные плиты применяют при скорости течения во­ ды до 4 м/с, высоте волн не более 0,7 м и слабых ледоходах.

Бетонные плиты обычно имеют прямоугольную форму и разме­ ры в плане от 0,5x0,5 м до 1,0X1,0 м. Толщина плит от 0,08 до 0,20 м (рис. IX. 13).

Плиты изготовляют из гидротехнического бетона марки 200, укладывают их вплотную одна к другой, между собой они ничем не соединяются. Величина зазора между плитами допускается не более 1 см. Швы, перпендикулярные урезу воды, перевязы­ ваются.

281

Плиты укладывают на однослойный фильтр из щебня или гра­ вия, толщину и крупность частиц которого определяют расчетом.

В нижней части укрепления, в сопряжении с дном у подошвы

Рис. IX.14. Укрепление откоса гибким покрытием из бетонных плит:

1 — гибкое покрытие; 2 — бетонный упор; 3 — железобетонная свая

Чаще всего гибкие покрытия используют для укрепления под­ водных откосов и дна у подошвы откосов от размывающего дейст­ вия сильного течения воды. Но они также могут применяться и для укрепления периодически подтопляемых откосов дамб, насыпей и береговых откосов от воздействия волн и ледоходов. Гибкое покры­ тие из бетонных плит (рис. IX.14) состоит из отдельных бетонных плит толщиной 0,15—0,30 м и размером в плане от 0,5X0,5 до 1,0Х 1,0 м, соединенных между собой шарнирами. Бетонные плиты в плане имеют квадратную форму или форму со скошенными угла­ ми (рис. IX.15).

282

Гибкие покрытия на откосах укладывают на подготовку из щеб­ ня или гравия толщиной 0,20—0,25 м. Такие покрытия выдержи­ вают скорость течения до 4 м/с.

При песчаных крупнозернистых, гравийных или галечниковых грунтах, слагающих откос, можно гибкие покрытия укладывать не­ посредственно на грунт.

На дно перед откосом гибкое покрытие обычно укладывают не­

де анкера. Прочность прикреп­ ления проверяют расчетом.

Гибкое покрытие из бетонных плит описанной конструкции

устраивают только «насухо».

При выполнении берегоукрепительных работ большого объема применяют гибкие покрытия из железобетонных плит, опускаемые

под воду.

Конструкция таких покрытий позволяет наматывать их на спе­ циальные барабаны большого диаметра. Эти покрытия на подвод­ ные откосы опускают плавучими кранами путем перемещения и постепенного разматывания барабана с покрытием.

Применение таких конструкций возможно при наличии специ­ ального оборудования.

В гидротехническом строительстве для защиты подводных от­ косов находят применение асфальтобетонные тюфяки.

Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспорт­ ного строительства разработана конструкция гибкого железобе­ тонного бесфильтрового покрытия. В этом покрытии швы между отдельными плитами сделаны водонепроницаемыми путем наклейки полос гидрорелина (материал, получаемый при регенерации ре­

зины).

Покрытие этой конструкции было применено на строительстве Волго-Балтийского водного пути и в настоящее время проходит опытную проверку.

Расчет плит железобетонного и бетонного укрепления произ­ водят на устойчивость против всплытия при воздействиях волн и текущей воды, на прочность при ударах волн и давлении льда и

283

на монтажные нагрузки, возникающие при транспортировке и укладке сборных плит на откосы.

При волновом воздействии на откосы плиты укрепления могут всплыть под действием сил противодавления, которые достигают наибольшего значения в момент скатывания волны с откоса. Вели­ чину сил противодавления устанавливают опытным путем.

По исследованиям М. И. Лупинского для квадратных плит с от­ крытыми швами величина противодавления, т/м2

где G— вес плиты; Р— взвешивающая сила воды; р— противодав­ ление; Q — площадь плиты в плане.

Очевидно, что

из которого может быть определена необходимая толщина плиты

284

П. А. Шанкина, полученной им на основании лабораторных иссле­ дований:

где В— размер плиты в направлении, перпендикулярном урезу во­ ды; т) — коэффициент запаса, принимаемый равным до 1,5.

Толщину сборных железобетонных плит, омоноличенных по кон­ туру, и монолитных плит в зависимости от высоты и длины волны определяют по эмпирической формуле, предложенной П. А. Шанкиным

где В— размер карты из сборных плит или монолитной плиты в на­ правлении, перпендикулярном урезу воды.

При воздействии текущей вдоль насыпи воды плиты, уложен­ ные на откос, также могут потерять устойчивость, так как при об­ текании турбулентным потоком неровностей укрепления возникают очаги повышенного и пониженного давления и на плиты действует подъемная сила. Величину подъемной силы определяют по полуэмпирической формуле

Из условия устойчивости плиты при действии собственной мас­ сы и подъемной силы Рнеобходимую толщину плиты определяют

коэффициент избыточного давления; для плит с закрытыми шва­ ми и без скошенных ребер ц=0,30—0,35, для плит с открытыми швами и скошенными ребрами р=0,20—0,25; v— скорость течения воды.

При обрушении волны на откос плиты воспринимают динамиче­ скую нагрузку от массы воды, заключенной в опрокидывающемся

гребне волны.

Величина волнового давления по поверхности откоса распреде­ лена неравномерно. Максимальная величина давления наблюдается в точке встречи струи с откосом.

Для определения величины волнового давления применяют фор­ мулы Н. Н. Джунковского, П. А. Шанкина и других авторов.

Прочность плиты проверяют на максимальное волновое давле­ ние, когда оно приложено в центре плиты.

285

Плита рассматривается работающей в условиях плоской дефор­ мации, в расчет вводится полоса шириной 1 м. Плиты рассчитыва­ ют как балки, лежащие на упругом основании. По максимальному изгибающему моменту определяют сечение рабочей арматуры

в плите.

Сведения об определении величины ледовых нагрузок, дейст­ вующих на откосы, приведены выше, в § 11.4.

Толщину плит гибкого покрытия определяют из условия равно­ весия плиты под действием веса и подъемной силы, направлен­ ной вверх, вызываемой обтеканием плит текущей водой.

При этом ввиду больших зазоров между отдельными плитами учитывают не только среднюю величину гидродинамического уси­ лия, но и особую пульсационную составляющую, возникновение которой обусловлено турбулентным характером движения воды.

Формула для определения толщины плит гибкого покрытия ана­

где т) — коэффициент, принимаемый для гладких сплошных покры­

коэффициент трения грунта по покрытию, принимаемый для бетон­

ного покрытия на песчаном откосе равным 0,4. Следовательно, R= Gsin a+fGcos a.

При изменении угла наклона а величина Rбудет также изме­ няться и максимального значения Rдостигнет при таком угле на- ‘клона а, когда ctg a= /, т. е. при наклоне, значительно превосходя­ щем угол естественного откоса грунта. В этом случае

sin a = 1/1^1 + /2, cos a = // ]/"l + f2,

286

tfmax = G/ Y l + p+ PG/ }/~l + f> = Gy i + Г .

где b— длина откоса после размыва.

На величину растягивающего усилия Rmах должны быть рас­ считаны шарнирные соединения между плитами и прикрепление гибкого покрытия к упору (рис. IX. 14).

Расчет обратного фильтра и однослойной подготовки под пли­ ты заключается в определении необходимой толщины слоев и сред­ них диаметров частиц каждого слоя фильтра.

Толщина и размер частиц вышележащего слоя фильтра должны обеспечивать невынос частиц нижележащего слоя фильтра или грунта откоса при скатывании волны с откоса, когда под плитами создается противодавление.

Щебеночную или гравийную подготовку под плитами рассмат­ ривают как однослойный фильтр.

Средний диаметр частиц однослойного фильтра определяют по

287

Минимальная толщина слоя фильтра или подготовки при ук­ ладке его «насухо» принимается равной ОД м, при укладке в во­ ду— 0,25 м.

Коэффициент неоднородности частиц внутри слоя фильтра при­ нимают в интервале т] = 5—6 (т)= ^во/с?ю, где с?бо и йщ— диаметры частиц фильтра, меньше которых в его составе содержится соот­ ветственно 60 и 10% частиц по весу).

Формула (IX. 17) может быть применена и для расчета двух­ слойного и трехслойного фильтра. В этом случае, задавшись раз­ мерами частиц каждого слоя фильтра, последовательно определя­ ем толщины слоев, начиная с нижнего слоя.

§IX.3. УКРЕПЛЕНИЯ ИЗ КАМЕННЫХ

ИКАМЕННО-ХВОРОСТЯНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Каменные наброски являются надежными и долговечными укреплениями и вместе с тем очень простыми в производстве ра­ бот. Отсыпку каменной наброски производят механизированно, с помощью кранов и бульдозеров.

Наиболее часто каменными набросками укрепляют подводные откосы, но они могут применяться и при производстве работ «на­ сухо». Каменная наброска выдерживает удары волн высотой 1 —1,2 м.

Каменные наброски применяют и как самостоятельный тип ук­ репления откосов, а также в сочетании с другими типами укреп­ лений.

Достоинством каменной наброски является ее малая чувстви­ тельность к деформациям грунта откосов. Кроме того, при частич­ ном разрушении каменная наброска легко восстанавливается.

Камни наброски укладывают на откос или на дно у подошвы откоса по слою обратного фильтра. В качестве фильтра применяют щебень или гравий.

Размер камней наброски должен быть достаточным для того, чтобы камни не сносились течением и не всплывали при волновом воздействии. Обычный размер камней 0,2—0,5 м. Камни меньшего размера будут всплывать и сноситься даже слабым течением во­ ды, а применение более крупных камней ведет к увеличению в на­ броске размера пустот между камнями и к значительному выносу частиц фильтра и грунта откосов.

Размеры камней и частиц фильтрового материала определяют

расчетом.

Обычно для набросок используют несортированный камень. Толщина каменной наброски из несортированного камня должна быть не менее величины, равной трехкратному расчетному разме­ ру камней. В случае применения сортированного камня толщина

288

наброски может быть уменьшена до величины, равной 2,5-кратно­

му размеру камней.

Каменную наброску применяют в сочетании с укреплением из железобетонных плит (рис. IX. 19). Если укрепление откосов из железобетонных плит устраивают при затопленной подошве отко­ са, то вначале отсыпают банкет из камня, а затем укладывают пли­ ты. В этом случае каменная наброска является упором для желе­ зобетонных плит и при размыве дна предохраняет от подмыва по­ дошву откоса.

РУВВ

Рис. IX. 19. Укрепление берегового подводного откоса каменной наброской:

/ _ отсыпка из грунта; 2 — железобетонные плиты на щебеночной подготовке; 3 — каменная наброска; 4 — хворостяной тюфяк; 5 — щебень

Поперечные размеры такого банкета определяют расчетом, в котором учитывают необходимый объем камня и для защиты от­ коса, и для создания упора плитам.

Раньше для защиты откосов, укрепляемых «насухо», применяли каменные наброски в плетневых клетках. Сейчас такая конструк­ ция укрепления редко применяется, так как устройство на поверх­ ностях откосов плетней из хвороста требует больших затрат руч­

ного труда.

В последние годы вместо каменной наброски в плетневых клет­ ках стали использовать каменную наброску в железобетонных ящи­

высоте стенок 0,3—0,4 м и толщине 0,1 м масса ящика около 0,5 т. Железобетонные ящики устанавливают краном диагонально вдоль образующей откоса в шахматном порядке. Ящики на откос уста­ навливают по фильтровой подготовке, состоящей из двух слоев: нижнего толщиной 0,3 м из песчано-гравийной смеси и верхнего толщиной 0,10—0,15 м из гравия. Камень в ящики и в пространст­ ва между ними загружают краном до верха стенок. В сопряжении укрепления с дном у подошвы откоса устраивают упор в виде ка­

менной рисбермы или бетонного упора.

Габионные укрепления применяют для защиты откосов подход­ ных насыпей регуляционных сооружений и береговых откосов от

289

подмыва быстро текущей водой. Их часто применяют на предгор­ ных реках для защиты дамб в тех случаях, когда нет подходящего по крупности камня для устройства наброски.

Для защиты откосов используют габионные ящики и габионные тюфяки.

Габионные ящики устраивают высотой до 1 м, шириной 1—1,5 м и длиной 2—5 м. Уложенные один на другой ящики образуют за­ щитную стенку (рис. IX.21). При этом соблюдается перевязка швов. Между собой габионные ящики соединяют скрутками из отожженной проволоки.

метром 5—6 мм, а стенки из проволочной сетки с размерами ячеек 5X5 или 10X10 см из оцинкованной проволоки диаметром 2—4 мм. С наружных сторон ящиков укладывают более крупный камень, размеры которого превышают размер ячеек сетки. Во внутреннюю часть ящика укладывают более мелкий камень или гальку.

Разрушение габионной кладки может произойти в результате коррозии проволочной сетки или истирания проволок наносами, поэтому рекомендуется применять сетку из проволоки, покрытой достаточно толстым слоем цинка. При сильном истирающем воздей­ ствии наносов рекомендуется внешние поверхности габионных ящи­ ков покрыть слоем цементного раствора.

Достоинство габионной кладки в том, что благодаря своей гиб­ кости эта кладка не разрушается при неравномерной осадке грунта под ней и при выносе частиц грунта во время размыва.

Недостаток габионных укреплений — большие затраты ручного труда на изготовление ящиков и заполнение их камнем.

Кроме кладки из габионных ящиков, для защиты подмываемых откосов применяют габионные тюфяки, их устраивают из габион­ ных ящиков высотой 0,25—0,30 м, уложенных в один ряд.

290