книги / Проектирование транспортных сооружений

Перемещение жесткой конструкции стрелки с двумя балками моно­ рельсов осуществляется по специальным уширенным опорам с ходовы­ ми балками, под действием тяг от гидродомкратов или электромоторов. Допускаемые радиусы закругления пути позволяют сделать стрелоч­ ный перевод на длине около 30 м (см. рис. 15.9, а).

Гибкая конструкция стрелочного перевода в пределах своей дли­ ны имеет металлический монорельс, отгибаемый в нужное положение в плане для стыковки с несколькими монорельсами, расположенными вне стрелочного перевода. Гибкий монорельс может быть наращен жест­ ким участком, увеличивающим угол отклонения а (рис. 15.9, б).

Неотъемлемым компонентом монорельсовой дороги являются станции, предназначенные для ожидания поездов, посадки в них и высадки. Конструкция станции зависит от местных условий, интен­ сивности пассажиропотоков и интервалов движения подвижного со­ става. В пригородных зонах, где монорельсы пересекают небольшое количество улиц и автомобильных дорог, платформы станций могут быть расположены на высоте всего 1—2 м от поверхности земли (рис. 15.10, а). В пределах города платформы должны быть расположены на высоте не менее 4,5—5,0 м от уровня проезжей части на улице. Для обеспечения возможности размещения на опорах эстакады конст-

- I

А

Рис. 15.7. Узел сопряжения моно­ рельсов подвесной дороги с ригелем опоры:

I—ригель опоры; 2 —поперечная балка с жесткой арматурой; 3 —монорельс; 4 — консольный выступ ригеля опоры; 5 —на­ прягаемая арматура; 6 — деревянные брусья; 7 —закладные пластины

391

<4-/1

рукций платформ ригели удлиняют в обе стороны (рис. 15.10, б). Если для каждого направления движения устраивают отдельный мо­ норельс, то станция располагается между монорельсами. Для предотв­ ращения падения пассажиров при посадке и высадке между платфор­ мами и монорельсами должны быть предусмотрены предохранитель­ ные сетки или перекрытия (рис. 15.10, в).

Конечные, а также крупные станции в центральной части города мо­ гут быть полностью закрытыми и оснащаться эскалаторами для подъема на платформы и спуска с них (рис. 15.10, г). Иногда станции устраива­ ют непосредственно внутри городских зданий.

Рнс. 15.9. Схемы стрелочных переводов монорельсовых дорог:

/ —ходовые балки для смещения монорельса на уширенных опорах: 2 - жесткая часть смещаемого монорельса: 3 —гибкий монорельс

392

Рис. 15.10. Схемы станций монорельсовых дорог:

/ —платформа; 2 —лестничные сходы; 3 —пешеходный мостик; 4 —предохранительное пе­ рекрытие; 5 —эскалатор

Число платформ и их ширину определяют в зависимости от пас­ сажиропотока. Длину платформ назначают на 4—8 м больше длины наибольшего состава. На широких улицах для схода с платформ про­ ектируют пешеходные мостики (см. рис. 15.10, б).

15.3. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭСТАКАД МОНОРЕЛЬСОВЫХ ДОРОГ

При проектировании эстакад монорельсовых дорог можно опи­ раться на действующие нормы для мостов и других транспортных со­ оружений, а также накопленный в мировой практике опыт.

Более существенное влияние, чем в мостовых конструкциях, на общее напряженно-деформированное состояние монорельса оказыва­ ет временная подвижная нагрузка. Этот факт связан с относительно небольшим собственным весом монорельса. Из-за расположения моно­ рельсовых дорог на горизонтальных кривых в сечениях монорельса возникают изгибающие моменты в двух плоскостях, а также крутя­ щие моменты от постоянных, временных нагрузок и центробежной си­ лы. При проектировании монорельсов и опор необходим учет сил тор­ можения, боковых и вертикальных ударов временной нагрузки.

Трассу монорельсовой дороги проектируют, назначая продольные и поперечные уклоны, радиусы вертикальных, горизонтальных и пере­ ходных кривых по аналогии с автомобильными и железными дорога­ ми. Наибольшие продольные уклоны и минимальные радиусы гори­ зонтальных кривых назначают в зависимости от расчетной скорости движения поездов (рис. 15.11). Вблизи станций или депо можно

393

принимать равным 80 и 30 м соот­ ветственно для навесной и подвес­ ной систем дороги. Между прямы­ ми и криволинейными участками трассы предусматривают переход­ ные кривые, минимальный радиус которых Rnep зависит как от скоро­ сти движения состава, так и от ра­ диуса кривизны основной кривой (см. рис. 15.11). Минимальные ра­

диусы вертикальных кривых R^m принимают значительно больши­ ми, чем горизонтальных кривых.

Центробежное ускорение внутри вагона ав должно быть меньше со­ ответствующего ускорения самого вагона а (см. рис. 15.11).

Основные характеристики трассы дороги, рекомендуемые [161 для проектирования, в зависимости от расчетной скорости движения поездов приведены в табл. 15.1.

Для назначения расстояний между смежными путями н положе­ ния примыкающих к ним конструкций необходимо знать основные размеры вагонов и габариты приближения к ним конструкций. Длина вагонов составляет 9—17 м и не оказывает влияния на проектирова­

394

Рис. 15.12. Схема временной подвижной нагрузки для навесной монорельсовой дороги

сота вагонов колеблется в пределах 2,4—3,0 м, а для навесных дорог 2,5—4,3 м.

Для безопасного движения по дороге габариты приближения кон­ струкций превышают размеры вагонов. Эти габариты назначают с уче­ том возможных отклонений вагонов на горизонтальных кривых. Ми­ нимальное приближение к вагонам на перегонах по вертикали можно допустить около 0,15—0,20 м, а по горизонтали — 0,40 — 0,50 м. Вес вагона с полной загрузкой составляет обычно 150—400 кН.

Виды ходовых тележек могут быть различными, и поэтому в каж­

ПромтрансНИИпроект временную подвижную нагрузку принимают в виде трех вагонов с давлением на каждую ось 58,8 кН (рис. 15.12). Тормозная сила, передающаяся монорельсу от одного вагона,

где Р —вес вагона; а —замедление при обычном или экстренном тормо­ жении; g —9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Обычное замедление ат назначают равным 0,7—1,4 м/с2, а ускорен­ ное торможение — 2,5—3,5 м/с2. Тормозную силу равномерно рас­ пределяют между всеми ведущими колесами и прикладывают к поверх­ ности монорельса в месте касания колес. Центробежная сила прикла­ дывается в центре тяжести вагона и направляется по радиусу кривиз­ ны монорельса. Ее находят по формуле

где v — скорость вагонов на кривой; R ~ радиус кривизны в горизонталь­ ной плоскости.

Передача центробежной силы на балку монорельса зависит от типа и жесткости подвески вагона.

При расчете конструкций эстакад учитывается и ветровая нагрузка, действующая как на эстакаду, так и на проходящие по ней составы. Направление ветра принимают в каждом расчетном случае наиболее невыгодным. Для эстакад монорельсовых дорог, проходящих в город­ ской застройке, интенсивность ветровой нагрузки должна быть уменьщена по сравнению с применяемой при расчете мостовых сооружений. При определении расчетных воздействий на конструкции монорель­ совых дорог можно принимать следующие коэффициенты надежности

395

1,1 — для силы торможения в обычных случаях; 1,2 — для ветровой

ройств и т. д.

Динамические коэффициенты для подвижных нагрузок монорель­ совых дорог изучены еще недостаточно. С некоторым запасом их мож­ но принимать равными 1 + р = 1,2 -г- 1,3, как для железнодорож­ ных мостов с пролетами 20—30 м.

Монорельсовые дороги для составов, перемещающихся на воздуш­ ной подушке, пока еще не нашли практического применения, однако для опытного проектирования в качестве исходных данных можно при­ нять следующие величины: скорость поезда 350 км/ч, давление воз­ духа в подушке 3,5 кН/м2; вес локомотива 25—28 т, вагонов 20—25 т, замедление при торможении 2 м/с2, радиусы вертикальных кривых 7000—11 000 м, минимальные радиусы горизонтальных кривых 4000 м, динамический коэффициент 1,35—2,1.

15.4.ОСНОВЫ РАСЧЕТА МОНОРЕЛЬСОВ

Вобщем случае расчеты элементов конструкций монорельсовых дорог не отличаются от используемых при проектировании автотран­ спортных эстакад и путепроводов. Вместе с тем имеются и специфиче­ ские расчеты, присущие только рассматриваемым конструкциям. Прежде всего это относится к определению усилий в криволинейном монорельсе. Действительно, при движении состава по горизонтальной кривой на его вагоны действуют их вес и центробежная сила, передаю­ щиеся через упругие подвески на монорельс. Значение усилий зави­ сит от способа подвески и ее упругости.

Рассмотрим криволинейный монорельс в навесной системеэстакады,

на который действует движущийся состав (рис. 15.13, а). Обозначим через Р вес временной нагрузки, воспринимаемый одной осью ва­ гона; Z — центробежную силу, воздействующую также на одну ось вагона. Будем полагать, что подвеска состоит из двух несущих и че­ тырех стабилизирующих колес. При этом суммарную податливость одного несущего колеса и его рессоры примем равной с, а одного ста­ билизирующего колеса — су.

Для определения неизвестных усилий, действующих на балку от не­ сущих (Nt и N2) и стабилизирующих (N 3 — JVe) колес, а также не­ известного угла наклона вагона iv составим уравнения равновесия и

(/V,-^) fex + ^-yVs) b2 + (Л'з-ЛГО -у = Pd tg tv ——Zd,

396

Рнс. 15.13. Схемы для расчета усилий, действующих на криволинейную балку монорельса

где bt, b2 — плечи сил N3 — N„ относительно центра тяжести монорель­ са; а — расстояние между силами Nt и N2; d — расстояние между центрами тяжести монорельса и вагона.

Если считать конструкцию вагона абсолютно жесткой, то угол по­ ворота, определяемый по разности деформаций любых двух упругих подвесок, должен быть одинаковым и можно записать

(15.4)

Горизонтальное поперечное смещение на уровне центра тяжести монорельса также должно быть одинаковым для стабилизирующих ко­ лес слева и справа от него, т. е.

вая допустимое значение поперечных уклонов (см. табл. 15.1), можно принять

397

где верхние знаки относятся к навесной монорельсовой дороге (см. рис. 15.13, а), а нижние — к подвесной (рис. 15.13, б). Четвертое уравнение в системе (15.7) в случае подвесной дороги должно быть за­ менено следующим:

Из решения системы уравнений (15.7) находят все неизвестные усилия и угол наклона вагона. Если в результате расчета получается отрицательное усилие в подвеске, то это означает, что соответствую­ щее колесо выключается из работы. Для стабилизирующих колес та­ кое положение допустимо, так как выключающееся колесо передает уси­ лие другому, расположенному на том же уровне. Избежать отрыва ко­ лес возможно путем их установки на монорельс с предварительным сбжатием подвески. Отрыв ведущих колес вагона недопустим.

Задача распределения усилий в элементах монорельса от давления колес вагона решается приближенным способом. Для этого в монорель­ се проводят ряд сечений: 1—1, 2—2, 3—3, 4—4 и т. д. и рассматрива­ ют равновесие отсеченных частей (рис. 15.14, а). При этом влиянием собственного веса монорельса можно пренебречь. Если колеса пнев­ матические, то необходимо учитывать распределение давления по пло­ щадкам со сторонами а0, Ьа и а0с, ЬПс соответственно для несущих и ста­ билизирующих колес (рис. 15.14, в, б). Рабочую ширину сечения 1—1 находят, допуская распределение давления, действующего по площад­ ке со стороны а0 и Ь0 вдоль монорельса под углом 45° (см. рис. 15.14, б), т. е.

Рабочую ширину сечений, проведенных в пределах стенок моно­ рельса ' ‘ ••.'), опоеделяют в соответствии с рис. 15.14,в. Например, д.<ч сечения 4—4 рабочая ширина: от двух несущих колес а, = ан + а,< 1 2/ь: от одного стабилизирующего колеса с давлением

398

Рис. 15.14. Схемы для определения местных усилий в элементах монорельса под­ весной дороги

Изгибающие моменты, продольные и поперечные силы на единицу длины в сечении 4—4 с учетом рабочей ширины определяются тогда

Аналогично определяются внутренние усилия и в других сечениях. Если колеса подвески металлические и перемещаются по рельсам, то длина площадки давления на монорельс (рис. 15.14, г)

а„ = ЗЯ,

где Н — высота рельса.

В дальнейшем ширину сечения и усилия определяют по приведен­ ным выше формулам. По найденным в сечениях монорельсов усилиям известными приемами проверяют прочность и трещиностойкость. Как и пролетные строения автотранспортных эстакад, монорельсы сле­ дует проверять по деформациям. Опоры эстакад монорельсовых дорог, кроме того, должны быть рассчитаны на устойчивость.

399

Глава 16 ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ ГОРОДСКИХ НАБЕРЕЖНЫХ

16.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Вгородах, расположенных на берегах рек, каналов, озер или мо­ рей, возникает необходимость в укреплении берегов и оформлении бе­ реговой линии. Укрепление берегов производят для защиты от подмы­ ва водой или морскими волнами, от размыва дождями и грунтовыми во­

дами. от повреждения льдом, а также для предохранения от сполза­ ния под действием транспорта, движущегося вдоль берегов. Планиров­ ка н застройка прибрежных районов требуют придания береговой ли­ нии определенного очертания в плане, профиля и архитектурного оформления набережной.

Вдоль берегов нередко устраивают магистральные улицы, разбива­ ют бульвары и парки. Набережные можно использовать и для причали­ вания судов, посадки и высадки пассажиров, а иногда и для погрузоч­ но-разгрузочных работ. Вэтих случаях им придают необходимое очер­ тание в плане и профиле, а также устраивают пристани, сходы и съезды. Проектное очертание в плане береговой линии, соответствующей ме­ женному уровню воды в реке или водоеме, называют линией регули­ рования набережной. Линии регулирования определяют проектную ширину рек или каналов, а также контур берегов озер, морей и дру­ гих водных пространств. Они должны быть увязаны с красными ли­ ниями застройки, планировкой проездов, площадей и зеленых насаж­ дений, расположенных на берегах.

Для небольших рек и каналов линии регулирования желательно устраивать параллельными, чтобы ширина зеркала реки была пример­ но постоянной. С этой целью приходится производить планировку естественных береговых полос, срезать и подсыпать берега, а иногда и выпрямлять русло. При проектировании набережных необходимо учитывать существующие и перспективные подземные инженерные се­ ти, а также мосты, плотины, шлюзы и т. д.

Виды и конструкции ограждающих стен набережных определяются рельефом берега, принятой планировкой застройки и проездов на бере­ гах. В зависимости от рельефа берега набережная может быть одноили многоярусной. Одноярусные набережные устраивают при высоте стен над уровнем воды до 5—6 м. Стены большей высоты имеют не­ эстетичный вид, и их лучше заменить двумя ярусами стенок или соче­ танием подпорных стен с откосами. Нижний ярус таких набережных часто используют для пешеходного тротуара, а верхний — для про­ езда транспорта. Многоярусное окаймление берега обычно применяют при устройстве парковых набережных.

(00