Otvety_na_ekz
.pdf
3. Какое назначение имеют основные элементы мостового перехода и моста.
Комплекс сооружений, возводимых при пересечении дорогой реки, называют мостовым переходом (рис. 2.5). В его состав входят мост, подходы к нему, ледорезы, регуляционные сооружения и берегоукрепительные устройства.
Мост своими конструкциями перекрывает русловую часть реки или русло и часть поймы реки (рис. 2.5, а, б). Подходы к мосту обеспечивают сопряжение дороги с мостом. Их устраивают в виде земляных насыпей или эстакад.
Ледорезы — сооружения для защиты промежуточных опор моста от непосредственного воздействия ледохода, которое является наиболее опасным для деревянных опор. В этом случае ледорезы возводят перед каждой опорой (рис. 2.5,6) с верховой стороны на той части реки, где возможен ледоход. В мостах с массивными опорами (каменными, бетонными, железобетонными) ледорезы совмещают с опорами.
Регуляционные сооружения и берегоукрепительные устройства применяют для предохранения грунта у опор моста и берегов от значительного размыва. Их устраивают в виде струенаправляющих дамб и траверс.
Струенаправляющие дамбы сооружают у береговых опор, придавая им в плане очертание, способствующее плавному протеканию в отверстие моста водного потока с пойм русла (рис. 2.5,б-д).
С верховой стороны мостового перехода иногда устраивают траверсы в виде коротких дамб, выступающих в реку перпендикулярно или под углом к берегу или насыпи подхода (см. рис. 2.5, г). Траверсы препятствуют течению воды вдоль берега или насыпи, предохраняют их от размыва и способствуют направлению водного потока в отверстие моста.
I - мостовой переход; II - мост; III - насыпь подхода;
1 - насыпь подхода; 2 - струенаправляющая дамба; 3 - пойма; 4 - русло;
5 - ледорез; 6 - траверса
Основные элементы моста –опоры и пролетные строения. Опоры различают: береговые (устои) и промежуточные (быки). Каждая опора воспринимает нагрузку от веса пролетных строений,
подвижной нагрузки, проходящей по ним, давления ветра, льда, навала судов. На устои, кроме того, действует вес насыпи подходов к мосту .
Опоры имеют фундамент с надфундаментной частью. Фундаменты возводят с описанием непосредственно на грунт или, если грунт ненадежен, на специальное искусственное основание. Материалом для опор служат бетонная, железобетонная и каменная кладки, а в редких случаях для верхней части применяют металлические конструкций. Форма и размеры опор зависят от значения и характера нагрузок, передающихся от пролетных строений, собственного веса и веса насыпи, а также определяются условиями прохода под мостом водного потока, ледохода и местными инженерно – геологическими условиями.
В зависимости от числа перекрываемых пролетов мосты бывают однопролетными или много пролетными.
Крайние опоры, расположенные в местах сопряжения моста с насыпями дороги, называют устоями, а массивные промежуточные - быками.
Расстояние l между центрами опирания пролетного строения называют его расчетным пролетом.
ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ — основная несущая конструкция моста, служащая для поддержания мостового полотна, воспринятая в пролете нагрузки и передачи ее опорам моста.
4. Какими основными параметрами характеризуется мост.
Качество сооружаемого мостового перехода, оцениваемое по техническим, эксплуатационным, экономическим и производственным критерием, зависит от материала, системы, геометрических размеров и целого ряда дополнительных параметров. Задача проектирования состоит в нахождении таких значений этих параметров, которые бы соответствовали самому лучшему качеству мостового сооружения. Все параметры связаны между собой, но их влияние на качество сооружения различно. Место расположения моста: Определение месторасположения моста обычно не зависит или мало зависит от других параметров, но напрямую на них влияет. Для малых мостов место расположения определяется пересечением трассы дороги с водотоком, оврагом, ущельем или другими препятствиями. Для средних и, чаще всего, больших мостов выполняется сравнение нескольких различных вариантов места перехода, но при этом сравнении основное значение имеют вопросы трассы дороги, стоимости подходов и регуляционных сооружений.
Стоимость самого моста решающей роли в данном случае обычно не имеет, тем более что его отверстие во всех вариантах остаётся неизменным. Поэтому при выборе места перехода можно предложить один из употребительных типов моста без детального его изучения.
Из этого общего правила существует два исключения:
1.Если река несудоходна, имеет ярко выраженные перекаты, то в месте наибольшей кривизны отверстие моста получается меньше, но зато глубина воды здесь больше. Следовательно, устройство опор и их фундаментов усложняется. В частности может оказаться невозможным устройство свайных фундаментов. На перекате отверстие увеличивается, но здесь глубина воды меньше, что даёт возможность строительства простейшего эстакадного свайного моста. Таким образом, при выборе перехода необходимо, при сравнении вариантов, иметь в виду разные типы мостов.
2.Проектирование виадуков через горные ущелья. Здесь изменение места перехода существенно изменяет величину отверстия моста и соответственно его стоимость. Правда, тип моста, для первого сравнения, можно оставить одинаковым (например, железобетонный арочный), но его запроектировать для всех вариантов, ибо стоимость самого виадука повлияет на выбор места перехода.
Указанные исключения не часты и подлежат отдельному рассмотрению, поэтому в качестве общего правила можно принять, что место перехода выбирается до вариантного проектирования и является для него предпосылкой, тем более что и выбор этого места выполняется изыскателями, а проектировщики только проверяют правильность выбора.
Отверстие моста: Величина мостового отверстия определяется гидрологическими и гидрометрическими изысканиями и при проектировании принимается в качестве предпосылки. Однако в отдельных случаях в процессе проектирования, возможно, его изменения. Иногда величина отверстия зависит от места перехода. Она зависит также от фундаментов, глубины их заложения: при глубоком заложении фундаментов допускается большая величина размыва и срезки грунта с соответствующим уменьшением отверстия, при мелком – наоборот.
Принципиально могут существовать два противоположных решения:
устроить опоры моста безопасными для подмыва, зажать реку регуляционными дамбами с доводкой отверстия до минимума или не стеснять речное русло;
перекрыть при разливе всё зеркало воды и тем предохранить опоры от подмыва.
Первое решение принимается, как правило, для равнинных рек. Оно оказывается наиболее оправданным экономически и технически. Здесь величина отверстия моста зависит от его материала.
Второе часто бывает целесообразным для горных рек, в которых главное русло нередко меняется и угрожает подмывом пойменных насыпей.
Оговаривая эти особые случаи, можно всё-таки, в общем, установить, что величина отверстия в основном задаётся и в процессе проектирования может изменяться незначительно в зависимости от вида фундаментов, а если вид фундамента целиком определяется местными условиями (например, опускной колодец), то величина отверстия для всех вариантов остаётся неизменной.
Материал моста: Материал является основным параметром, определяющим всю мостовую конструкцию. Не задавшись материалом конструкции сооружения, нельзя исследовать другие его параметры. Выбор материала – наиболее существенный вопрос при вариантном проектировании, но он зависит не только от проектировщика, но и от других условий и до некоторой степени предрешается до начала составления проекта. Дело в том, что для каждого материала имеется своя область применения, и вопрос о выборе материала становится актуальным тогда, когда эти области перекрещиваются.
Для пролётов до 30 м господствует тип железобетонных балочных мостов, металл же почти не применяется, за исключением путепроводов через действующие дороги. При пролётах свыше 100 м имеют преимущество, а свыше 200 м целесообразны исключительно металлические мосты. Разновидности фундаментов: Вид фундаментов определятся преимущественно геологическими изысканиями, а в главном русле реки также глубиной воды. Тип фундамента существенно влияет на систему пролётного строения, величину отдельных пролётов и тип опор. Чем дороже фундаменты, тем больше должны быть отдельные пролёты. Очевидно, что наибольшие пролёты приходится назначать при массивных фундаментах. Напротив, свайные фундаменты мелкого заложения дают возможность устройства эстакадного моста с малыми пролётами.
Вотношении системы моста существуют следующие зависимости:
свайные фундаменты почти предопределяют балочную систему;
арочные и висячие системы требуют массивных фундаментов. Конечно, могут быть и другие варианты.
Рассмотренные параметры играют первостепенную роль и характерны тем, что в основном определяются до проектирования по данным изысканий. Они сравнительно мало зависят от последующих параметров, но сильно влияют на них. В процессе проектирования эти четыре параметра остаются неизменными или изменяются мало.
Система моста: Система моста существенно связана с материалом. Наиболее употребительная балочная система, затем арочная преимущественно для больших пролётов, наконец, висячая – для ещё больших пролётов.
Для железобетонных мостов обычно применяется: при пролётах до 40 м - балочная система, при пролётах 40 – 60 м – балочная и арочная, при больших – арочная.
Для металлических мостов употребляется в основном балочная система. Арочная целесообразна при пролётах более 50 м.
Система моста хотя и зависит от других его параметров, однако служит одним из основных параметров в том отношении, что сама устанавливает связь между отдельными параметрами. Нельзя исследовать другие параметры, не задавшись одновременно материалом конструкции и системой моста.
С системой моста тесно связан тип конструкции пролётного строения.
Задаваясь системой моста, одновременно задаются и типом пролётного строения, так как балку или арку можно наметить только конкретно.
Величина отдельных пролётов: Этот параметр значительно влияет на стоимость моста. Поэтому определение величины пролёта входит в число основных проблем, разрешаемых в стадии
вариантного проектирования. Для балочных мостов с металлическими фермами существует выведенное математически правило: стоимость главных ферм со связями одного пролёта должна быть равна стоимости одной опоры с фундаментом. Чем дороже опора с фундаментом, тем больше должен быть пролёт.
Точно также на величину пролёта влияет система пролётного строения. У арочных мостов стоимость опоры больше чем у балочных. Поэтому при прочих равных условиях пролёты арочного моста должны назначаться большими, чем для балочного. Исключение составляют высокие виадуки с подъёмистыми арками. Для них при одном и том же пролёте опора арочного виадука может оказаться дешевле.
Пределы изменения величины пролётов ограничиваются судоходными габаритами и типовыми проектами пролётных строений. Судоходные габариты диктуют минимальную величину и число судоходных пролётов. Варьировать приходится только боковыми пролётами.
Величина пролёта тесно связана с системой пролётного строения, так что для её выбора и уточнения приходится сначала задаваться системой пролётного строения.
5. Как классифицируются искусственные сооружения на дорогах.
В зависимости от размеров и сложности конструкции принято условное разделение искусственных сооружений по технологическим и организационным признакам их строительства на четыре группы: малые, средине, большие и внеклассные.
Кмалым сооружениям, наиболее часто встречающимися на дорогах, относят мосты длиной до 25 м, водопропускные трубы и лотки под насыпями, подпорные стенки небольшой длины и т. п. Число малых мостов и труб на каждые 1000 км строящейся дороги зависит от рельефа местности. По статистическим данным многолетнего строительства в равнинных районах среднее их число составляет от 200 до 600, в среднехолмистых — от 500 до 1000, а в горных — свыше 1000. Из них примерно 20—25% приходится на долю мостов. Формы малых сооружений и технологический процесс их индустриального строительства с применением сборных конструкций достаточно однотипны.
Ксредним сооружениям относят мосты и путепроводы длиной до 100 м при отдельных пролетах в свету не более 42 м. В зависимости от рельефа местности на каждые 1000 км дороги приходится от 20 до 40 сооружений. Такие мосты строят, как правило, специализированные организации; используют типовые проекты унифицированных конструкций и обязательные технологические правила их возведения. Элементы (блоки), как и для малых искусственных сооружений, изготовляют на промышленных индустриальных предприятиях. Строительных площадок, связанных с постройкой временных вспомогательных сооружений, обычно не создают, ограничиваясь устройством подъездов и небольших складов. Продолжительность строительства, как правило, не превышает 2— 3 месяцев.
Стоимость строительства водопропускных труб, малых и средних мостов с учетом сложности местных условий составляет 10— 15% от полных затрат на сооружение автомобильной дороги.
Кбольшим сооружениям относят мосты длиной свыше 100 м или с отдельными пролетами в свету больше 40 м. К внеклассным — мосты длиной больше 500 м или с пролетами в свету больше 120 м. Большие и внеклассные мосты обычно возводят на пересечении судоходных рек. При строительстве новых автомобильных дорог число больших и внеклассных мостов составляет от двух до шести на 1000 км. Индустриализация строительства мостов этой группы экономически целесообразна в несколько ином направлении, чем малых и средних. Большой объем работ, значительные размеры и масса отдельных элементов, влияние местных условий на выбор системы и конструкции моста часто приводят к индивидуальным решениям. В ряде случаев эти обстоятельства наряду с использованием постоянных промышленных предприятий оправдывают создание строительных площадок на каждом объекте с устройством временных сборно-разборных производственных и жилых сооружений, механизированных мостовых баз и полигонов.
При разработке унифицированных проектов типовых автодорожных и городских мостов, в первую очередь, необходимо установить основные геометрические параметры для пролетных строений, опор и труб. В пролетных строениях наиболее удобным параметром признана их полная длина, в опорах — высота от обреза фундамента до подферменной площадки, в трубах — размер и число очков в отверстии, а также высота насыпи. Длина пролетного строения в качестве основного конструктивного параметра позволяет установить унифицированную сетку генеральных размеров пролетных строений не только для малых и средних, но и для больших мостов. Продолжительность строительства больших мостов достигает 2—2,5 года, а внеклассных 3—4 года. Основой классификации сооружений на четыре группы служит их полная длина при двухполосном автомобильном движении, а при трех и более полосах пропорционально увеличивается условная длина и тем самым повышается класс сооружения.
Большие и внеклассные мосты на автомобильных и железных дорогах и в городах обычно сооружают мостостроительные тресты силами мостостроительных отрядов Министерства транспортного строительства, оснащенные соответствующими механизмами и оборудованием и располагающие квалифицированной рабочей силой. Более подвижные специализированные формирования — мостостроительные поезда, которые направляют на строительство как больших, так и средних мостов. Их мощность по оборудованию, составу рабочей силы и технического персонала примерно вдвое меньше, чем у мостостроительных отрядов. Обычно такие мостоотряды
имостопоезда одновременно заняты на возведении ряда сооружений, находящихся на разной стадии строительства.
При постройке больших и внеклассных мостов, когда применяются железобетонные пролетные строения значительной длины и массой монтажных блоков более 50—60 т, негабаритных размеров, недоступных для перевозки их с заводов МЖБК, организуют изготовлеаие элементов сборных конструкций на временных полигонах, создаваемых возле строящегося объекта, или применяют монолитные конструкции. При тяжелых условиях доставки элементов сборных железобетонных сооружений, возводимых в отдаленных районах и особенно в районах сурового климата, часто оказывается более рациональным применение стальных пролетных строений, доставка элементов которых более проще и экономична.
Процесс строительства мостов и других искусственных сооружений состоит из четырех основных этапов:
1. Выполнение организационных мероприятии. Сюда входят оформление и утверждение проектнотехнической и сметной документации (выполяемых до 1 сентября года, предшествующего планируемому). По данным проекта организации строительства (ПОС), входящего в состав утвержденного технического проекта, должны быть определены строительно-монтажные и специализированные привлекаемые организации, решены вопросы, связанные с обеспечением (на объем работ первого года строительства) материалами, сборными конструкциями и деталями, инвентарным оборудованием и механизмами, разработаны и утверждены рабочие чертежи конструкций и проекты производства работ (ППР).
2. Подготовительные работы. В эти работы по устройству строительной площадки, устанавливаемые ПОС и ППР, входят: отвод территории для строительства; устройство подъездных путей; снос зданий
исооружений, расположенных в пределах строительной площадки; рубка леса; приемка геодезической основы; разбивка и закрепление осей сооружения и отдельных опор; устройство складов; завоз и монтаж оборудования, временных производственных и жилых зданий; получение от районных заводов (полигонов) и складирование элементов сборных конструкций и деталей; создание производственной базы для изготовления элементов сборных конструкций и деталей на строительной площадке (обычно для больших и уникальных сооружений или группы удаленных малых и средних мостов и труб) и т. д.
3. Основные работы, выполняемые согласно утвержденному проекту сооружений и ППР. Они включают: устройство фундаментов; сборку или бетонирование опор; монтаж пролетных строений; отсыпку и укрепление откосов земляного полотна подходов и регуляционных сооружений; установку перил, а также осветительных и сигнальных устройств; укладку дорожного покрытия; отделку и окраску поверхностей сооружения и т. д. Последовательность и технология производства работ устанавливается в ППР.
4. Заключительная часть строительства. В этот период сдают сооружения в эксплуатацию, убирают оборудование, разбирают подмости, временные эстакады, причалы, производственные сооружения, приводят в порядок инвентарное имущество и механизмы, извлекают из грунта металлический шпунт, ликвидируют строительную площадку, оформляют документацию и т. п.
Искусственные сооружения - важный и неотъемлемый элемент каждой автомобильной дороги. Они предназначены для того, чтобы обеспечить беспрепятственный пропуск дороги в местах ее пересечения с водотоками, другими дорогами, горными хребтами и т. п.
Для специалистов автомобильного транспорта нет необходимости в детальном изучении всего многообразия и всех тонкостей расчета искусственных сооружений, которым владеют инженерымостовики. Однако им следует знать об основах классификации искусственных сооружений, о габаритах мостов и о нормах подвижной вертикальной нагрузки.
На рис. 34 изображена краткая классификация основных видов искусственных сооружений.
Рис. 34. Примеры схематического изображения некоторых видов искусственных сооружений на продольных профилях: а.) труба круглая, одноочковая; б) труба овоидальной
формы; в) мост однопролетный с ездою по верху; г) мост многопролетный с ездою по верху; д) тоннель Кроме приведенных обозначений, на профиле обычно указываются род материала, из которого
выполнено данное искусственное сооружение (например, железобетонное, каменное и т. п.), а также величина отверстия в свету, если это искусственное сооружение служит для пропуска водотока.
Отверстия искусственных сооружений подбираются с таким расчетом, чтобы они не были слишком узкими, иначе большой подпор воды перед искусственным сооружением приведет к размыву земляного полотна, или чрезмерно широкими, поскольку это очень удорожит искусственное сооружение без действительной необходимости.
Красная линия у месторасположения искусственного сооружения проектируется с таким расчетом, чтобы возвышение бровки насыпи над наружной поверхностью труб или расстояние от низа пролетного строения моста над горизонтом высоких вод было бы не менее 0,5 м.
Габаритом моста, предназначенного для автомобильной дороги, называется его предельное очертание в поперечном разрезе, полностью свободное изнутри от каких-либо частей или деталей моста. Габарит мостов с ездою по низу показан на рис. 35. Габарит
Рис. 35. Габарит мостов на автомобильных дорог (с ездою по низу)
обозначается буквой Г с числом, соответствующим ширине ездового полотна, выраженной в метрах
(табл. 8).
* При необходимости добавляется разделительная полоса.
** В исключительных случаях, например в горной местности, Г-4,5.
Ширина ездового полотна должна соответствовать ширине примыкающих к мосту участков дороги и ни в коем случае не должна быть меньше нее. Наряду с этим иногда допускаются уширенные габариты, отличающиеся от нормальных на 1 м. (Обычно это относится к мостам длиною менее
10 м.)
Тротуары для пешеходов, предусматриваются только на мостах дорог I-II категорий.
При расчете мостов учитывается много различных видов нагрузок. В их число входит временная вертикальная нагрузка от проходящих по мосту автомобилей (подвижная нагрузка). Нормативная подвижная нагрузка условно принимается в виде колонн автомобилей, установленных в расчетном положении на проезжей части параллельно оси моста.
В настоящее время установлены схемы подвижной нагрузки Н-30 и Н-10. На рис. 36
Рис. 36. Схема подвижной автомобильной нагрузки Н-30 показана нормативная подвижная нагрузка Н-30 (число при букве Н соответствует выраженному в тоннах весу грузового автомобиля в типовой колонне).
Кроме того, новые мостовые сооружения рассчитываются, а существующие проверяются на проход одиночных автомобилей Десятки тысяч мостов и других искусственных сооружений будут возведены в нашей стране за
семилетку, около тысячи из них - мосты-великаны через могучие реки Волгу, Каму, Северную Двину, Обь, Енисей. Близится окончание строительства крупнейшего в Европе железобетонного моста через Волгу в Саратове. Этот мост имеет в длину 2800 м.
На рис. 37, 38 показан внешний вид современных автодорожных мостов, смонтированных из железобетонных деталей.
Рис.37. Сборный железобетонный мост