Современное состояние и перспективы развития транспортного строительства.

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

Проектирование деревянных и железобетонных мостов / Под ред. А.А.Петропавловского. – М.: Транспорт, 1978. – 320 с.

Мосты и тоннели на железных дорогах / В.О.Осипов, В.Г.Храпов, Б.В.Бобриков и др.; Под ред. В.О.Осипова. – М.: Транспорт, 1988. – 367 с.

Гибшман М.Е., Попов В.И. Проектирование транспортных сооружений. – М.: Транспорт, 1988.- 447 с.

СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996. – 214 с.

Дополнительная литература

Крыльцов Е.И., Попов О.А., Файнштейн И.С. Современные железобетонные мосты. – М.: Транспорт, 1974. – 416 с.

Захаров Л.В., Колоколов Н.М., Цейтлин А.Л. Сборные неразрезные железобетонные пролетные строения мостов. – М.: Транспорт, 1983. – 232 с.

Гибшман Е.Е. и др. Мосты и сооружения на дорогах. В 2-х т. – М.: Транспорт, 1972.

 Власов Г.М., Устинов В.П. Расчет железобетонных мостов. – М.: Транспорт, 1992. – 256 с.

Поливанов Н.И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических автодорожных мостов. – М.: Транспорт, 1970. – 516 с.

 

 

Современное состояние и перспективы развития транспортного строительства.

Примеры выдающихся мостовых сооружений.

 

Классификация мостов и сооружений на дорогах

Габариты сооружений, нагрузки и воздействия.

Общие сведения

Особенность деревянных мостов и область их применения в современных условиях.

 Материалы деревянных мостов, лесной материал.

 Защита деревянных мостов от загнивания.

 

Основные системы деревянных мостов

Однопролетные балочные мосты малых пролетов.

Мосты балочные многопролетные.

 

Деревянные мосты с балочными фермами

Пролетные строения с фермами Гау-Журавского,

Пролетные строения с дощатыми фермами.

 Деревянные мосты с комбинированными пролетными строениями

 

Защита опор от ледохода

 Типы ледорезов: свайные кусты, пространственные кусты, плоские и 

шатровые ледорезы.

 

Общие сведения о железобетонных мостах

Особенности железобетонных мостов, достоинства и недостатки.

Область применения железобетонных транспортных сооружений на дорогах, материалы железобетонных мостов: бетон и арматура.

 Состав бетона, его свойства и требования к бетону.

 

Мостовое полотно железобетонных мостов

Конструкция одежды ездового полотна, тротуаров, ограждений, перил и светильников, деформационных швов и непрерывной проезжей части, сопряжений с насыпью. Водоотвод.

 

Опорные части железобетонных балочных мостов

Виды опорных частей: тангенциальные резиново-металлические, полиуретановые.

Опоры балочных мостов

     Железобетонные гибкие опоры. Типы промежуточных опор. Типы береговых опор. Конструкция ледорезов. Конструкция опор путепроводов. Конструкция промежуточных массивных опор-быков. Конструкция устоев и сопряжений с берегом.

Железобетонные мосты арочной, рамной и комбинированной систем

Металлические мосты

 Общие сведения

Основные особенности металлических мостов и область их применения.

Материалы металлических мостов. Особенности работы стали в мостовых

конструкциях. Сортамент металла. Основные системы металлических мостов.

Мостовое полотно металлических мостов

Конструкция проезжей части: деревянное ездовое полотно, проезжая часть с железобетонной плитой, проезжая часть с металлическим настилом. Виды покрытий ездового полотна металлических мостов. Тротуары и перила. Водоотвод и гидроизоляция. Деформационные швы. Балочная клетка проезжей части. Сопряжения продольных и поперечных балок и прикрепление их к главным балкам (фермам).

Висячие мосты

Основные системы висячих мостов. Область применения, достоинства, недостатки. Висячие мосты с кабелем или цепью. Висячие мосты с балкой жесткости, поддерживаемой вантами. Висячие мосты с вантовыми фермами. Пилоны и опоры висячих мостов.

 Общие сведения о трубах под насыпью

Основные виды труб. Железобетонные трубы. Конструкция круглых и прямоугольных труб. Оголовки железобетонных труб. Металлические трубы.

 

Тоннели

 Общие сведения о тоннелях

Основные разновидности тоннелей и область их применения. Габариты пешеходных и транспортных тоннелей.Обделки тоннелей, возводимых горным, щитовым и открытым способом.

 

Долговечность бетонных и железобетонных конструкций.

Особенности изготовления массивных железобетонных конструкций.

Способы производства железобетонных конструкций.

Бетоны тяжелые, мелкозернистые: классы, марки, свойства.

Структура, свойства металлов, нормирование строительных сталей.

Достоинства и недостатки стальных конструкций.

Нормативные документы но защите строительных конструкций и сооружений от коррозии.

Стойкость железобетонных конструкций при отрицательных температурах

Антикоррозионная защита сталей в строительных конструкциях

Виды защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии.

Устройство на мостовых сооружениях конструкции дорожной одежды.

Устройства гидро­изоляции мостовых сооружений из материалов типа «Изопласт».

Устройства гидро­изоляции тоннелей метрополитенов, со­о­ру­жаемых открытым способом.

 

 

Конструкция дорожной одежды, требования к гидроизолируемой поверхности, устройство защитного слоя, устройство асфальтобетонного покрытия

 

К искусственным сооружениям относят: мосты,водопропускные трубы, тоннели, галереи, подпорные стенки, дюкеры, акведуки. виадуки

Водопропускные трубы – это сооружения, предназначенные для пропуска через тело насыпи водотока с небольшим расходом воды. Трубы бывают каменные, бетонные, железобетонные и металлические. По конфигурации поперечного сечения их подразделяют на прямоугольные (рис. 3.15), овоидальные и круглые.

Т

Тоннель – это горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, которое имеет значительную протяженность и предназначено для пропуска транспорта, воды, прокладки городских коммунальных сетей или размещения производственных предприятий.

Транспортные тоннели подразделяют на железнодорожные, автодорожные, судоходные, пешеходные, метрополитены, а также для движения нескольких видов транспорта.

По местоположению тоннели различают горные (рис. 3.16), подводные, а также городские различного назначения.

По способу постройки тоннели разделяют на два типа: сооружаемые открытым и закрытым способами. Последние в свою очередь подразделяют на сооружаемые горным и щитовым способами.

Галереи – это сооружения, предназначенные для защиты подвижного со­става и пути от снежных лавин, осыпей, селей, камнепада и др. (рис. 3.17) [10].

Подпорные стенки предназначены для поддержания откосов горного массива или земляного полотна от осыпания (рис. 3.18).

Основные положения проектирования мостов и труб

Общие требования

Согласно СНиП 2.05.03-84^* [12] при проектировании новых и реконструкции существующих мостов и труб необходимо выполнять требования по обеспечению надежности, бесперебойному движению поездов, безопасному пропуску паводков и ледохода, а также экономному расходу материалов и средств.

Проектирование мостов включает в себя: составление вариантов; технико-экономическое обоснование и выбор наиболее оптимального варианта; разработку и конструирование пролетных строений и опор; организацию и производство работ по сооружению и монтажу элементов моста.

Для проектирования мостов и труб необходима исходная информация по топографическим и геологическим условиям, гидрологическим показателям и режимам реки или водотока; климатическим условиям, подмостовым габаритам судоходства и приближения строений, а также данные для составления проекта производства работ с учетом региональных особенностей рассматриваемого района.

Исходные материалы для проектирования искусственных сооружений получают на основе инженерных изысканий, проводимых проектными институтами или специальными организациями, проектирующими мосты или трубы.

Перед проектированием моста, как правило, производят анализ технической и экономической целесообразности его строительства в рассматриваемом районе.

габаритом называют предельное очертание пространства на мосту или под мостом, которое должно оставаться свободным для беспрепятственного пропуска транспорта, судоходства и сплава.

Согласно ГОСТ 9238-83 для подвиж­ного состава железных дорог колеи 1520 мм установлен габарит приб­лижения строений «С» (рис. 3.19).

Подмостовой габарит судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях устанавливают в соответствии с ГОСТ 26775-85 для пропуска судов, плотовых и судовых составов, размеры которого определяют классом водного потока.

Вариантное проектирование

В процессе составления технического проекта среднего, большого и внеклассного моста большую роль играет вариантное проектирование: составление вариантов из разных схем и конструкций пролетных строений и опор, их технико-экономическое сравнение и обоснование наиболее оптимального решения.

При составлении вариантов моста в первую очередь рассматривают возможность применения сборных конструкций из элементов заводского изготовления, рациональных высокопрочных материалов и прогрессивных технологий. На данном этапе, как правило, производят эскизные расчеты по упрощенным схемам, в результате которых назначают основные размеры и определяют объемы конструктивных элементов, используя данные типовых проектов.

При составлении вариантов моста учитывают условие, при котором стоимость одного пролетного строения примерно равна стоимости одной промежуточной опоры среднего объема.

Сравнение вариантов моста производят по техническим и экономическим показателям: строительной и приведенной стоимости, совокупному экономическому эффекту, объемам основных элементов, коэффициенту индустриализации.

После всестороннего анализа технико-экономических показателей и сравнения вариантов обосновывают наиболее оптимальное решение, которое принимают к дальнейшей разработке.

Железобетонные мосты

4.1. Область применения, основные системы, материалы

4.2. Конструкции пролетных строений балочных мостов

4.3. Балочно-неразрезные мосты

4.4. Общие сведения о рамных и арочных мостах

4.5. Основные положения проектирования железобетонных балочно-разрезных пролетных строений

Балочно-неразрезные мосты

Данные конструкции применяют для средних и больших мостов. Балочно-неразрезная система моста экономичнее по сравнению с разрезной системой. Это достигается за счет их статической работы. Уменьшение значений изгибающих моментов в пролете вследствие возникновения отрицательных моментов над промежуточными опорами обеспечивает экономный расход материалов. Наличие плавности линии прогибов пролетного строения и снижение вертикальных деформаций дают преимущество неразрезным пролетам по сравнению с разрезными.

Неразрезные пролетные строения являются статически неопределимыми системами, поэтому к основным требованиям для их использования относят наличие «жестких» оснований с целью исключения неравномерных осадок опор.

Наиболее широкое применение в практике строительства железнодорожных мостов получили двух- и трехпролетные балки. В трехпролетных системах, учитывая, что средние пролеты разгружаются больше крайних, для выравнивания моментов длину среднего пролета увеличивают на 20–30 %.

Высоту неразрезных пролетных строений железнодорожных 1/20)¸мостов назначают в пределах (1/10 l для балок из обычного железобетона и 1/40)¸(1/15 l для балок из предварительно напряженного железобетона [11]. Если используют противовесы в концевых пролетах для уменьшения изгибающего момента в середине среднего пролета, то высоту принимают 1/50 l. В этой связи нижний пояс пролетных строений применяют криволинейного очертания или устраивают вуты в приопорных зонах (рис. 4.24, 4.25) [11].

Рис. 4.24. Эпюры изгибающих моментов балочно-неразрезных пролетных строений прямолинейного (а) и криволинейного (б) очертаний нижнего пояса

Поперечные сечения балок пролетных строений различают трех видов: тавровое, двутавровое и коробчатое (рис. 4.26).

Армирование неразрезных балок пролетных строений осуществляют таким образом, чтобы рабочая арматура была размещена в верхней зоне в надопорных сечениях, а в нижней зоне – с учетом действия положительных моментов.

Рис. 4.26. Поперечные сечения неразрезных балок: а – тавровое; б, в – коробчатые

Рамные мосты

Рамные системы мостов применяют для путепроводов и эстакад.

Отличительной особенностью рамных мостов по сравнению с балочными является жесткое соединение горизонтальных несущих ригелей с опорными стойками. В практике мостостроения наибольшее распространение получили железобетонные рамные мосты с небольшими пролетами из монолитного железобетона (рис. 4.27, а, б, в).

Схемы рамных мостов: а – из ненапряженного железобетона; б – с деформационными швами; в – с подвесным пролетом; г, д – поперечные сечения рамных мостов

Рамные мосты экономичнее балочных по расходу бетона. При работе моста под нагрузками изгибающие моменты в ригеле меньше по сравнению с неразрезными балками. С учетом статической работы опорные стойки рамных мостов имеют меньшие размеры по сравнению с опорами балочных мостов, но за счет того, что они работают на сжатие с изгибом, требуется усиленное армирование.

В поперечном сечении рамный железобетонный однопутный железнодорожный мост представляет собой раму с вертикальными и наклонными стойками В современных условиях наибольшее применение получили рамно-консольные системы из предварительно напряженного железобетона

Схемы рамных мостов из предварительно напряженного железобетона: а – рамно-консольная система; б – рамно-подвесная система; в –рамно-неразрезная система с наклонными стойками

 

Опоры балочных мостов

План лекции

5.1. Общие сведения

5.2. Промежуточные опоры

5.3. Береговые опоры

5.4. Основные положения расчета опор

Общие сведения

Вследствие различных условий передачи нагрузок и эксплуатации опоры мостов подразделяют на промежуточные (быки) и береговые (устои).

Назначение промежуточных опор – воспринимать нагрузку от пролетного строения и подвижного состава и равномерно передавать на грунт основания. Береговые опоры воспринимают, кроме вертикальных, еще и значительные горизонтальные нагрузки от давления грунтов подходных насыпей.

Для железобетонных и металлических балочных мостов применяют опоры массивные и облегченного типа.

Конфигурацию поперечного сечения тела массивных опор определяют в зависимости от интенсивности ледохода и класса реки. Для опор, расположенных на суходоле, применяют прямоугольное или круглое сечение, а в русловой части – с закругленными или заостренными боковыми гранями (рис. 5.1). В старых мостах применяли опоры с ледорезами.

Основным строительным материалом для опор служит железобетон и бетон классов В20–В50. В суровых климатических условиях для защиты опор применяют облицовку из естественного камня или железобетонных блоков из бетона класса В60.

Промежуточные опоры

Промежуточные опоры (быки) работают в зоне переменного уровня воды, воздействия ледохода и навала судов.

Массивные монолитные промежуточные опоры состоят из следующих основных конструктивных элементов: подферменной плиты, на которой располагают опорную площадку и сливную призму, тела опоры и фундамента (рис. 5.1, 5.2).

Рис. 5.1. Массивная монолитная промежуточная опора: а – вид вдоль оси; б –вид поперек оси моста; в, г – прямоугольное, круглое, очертание в плане; д, е – с закруглением и заострением боковых граней в плане; 1 – вертикальная боковая грань тела; 2 – наклонная боковая грань тела; 3 – подферменная плита; 4 –фундамент

Размеры подферменной плиты в плане зависят от условий размещения опорных частей, которые определяют типом и длиной пролетных строений. Высоту подферменной плиты принимают 0,4–0,5 м. Подферменная плита имеет свесы не менее 10 см для предотвращения образования подтеков при стоке воды (рис. 5.1).

Высоту опоры Н, расстояние от обреза фундамента до верха определяют в зависимости от требований норм подмостовых габаритов и рельефа местности. Массивные конструкции опор, как правило, имеют вертикальные или наклонные боковые грани (рис. 5.1, 5.2).

а б

Конструкции опор эксплуатируемых мостов: а – монолитных с каменной облицовкой; б – сборно-монолитных

Кроме монолитных, применяются сборно-монолитные и сборные промежуточные опоры.

Сборно-монолитные промежуточные опоры используют при наличии ледохода. Они состоят из железобетонных контурных блоков заводского изготовления различной конфигурации и монолитного бетона, составляющего ядро сечения (рис. 5.3). При сооружении опор контурные облицовочные блоки выполняют функцию опалубки. Высоту облицовочных блоков в условиях сурового климата принимают 0,7–1,0 м, а толщину – 0,5–0,7 м (рис. 5.3).

. Сборно-монолитная промежуточная опора: а – вид вдоль оси; б – вид поперек оси моста; в – прямоугольное очертание в плане; г – с закруглением боковых граней в зоне переменного уровня воды; РУВ – расчетный уровень воды

П

 Сборно-монолитные опоры с облегченным верхом

рименяют также сборно-монолит­ные опоры с облегченным верхом в виде оболочек диаметром 1,2–1,6 м (рис. 5.4).

В условиях сурового климата для малых и средних мостов широкое распространение получили опоры безростверкового типа, состоящие из монолитной плиты – насадки и столбов или свай-обо­лочек (рис. 5.5), а также свай и стоек (рис. 5.6).

Столбчатые конструкции подразделяют на два вида: буроопускные и буронабивные. Сборные буроопускные столбы чаще находят применение в условиях вечномерзлых грунтов оснований. Столбы индустриального изготовления устанавливают в предварительно пробуренные скважины с последующим заполнением зазоров между стенками цементно-песчаным, шламоцементным или бетонным растворами. Сооружение буронабивных столбов предусматривает разбуривание скважин с погружением защитной инвентарной обсадной металлической трубы, установку арматурного каркаса и заполнение бетонной смесью.

Конструкции опор с буроопускными столбами состоят из сборных столбов заводского изготовления диаметром 0,8 м и длиной до 15 м, устанавливаемых в пробуренные скважины диаметром 1,0 м. Расстояние в свету между столбами допускают не менее 1,0 м. Толщину монолитной железобетонной насадки принимают равной 1,2–1,6 м (рис. 5.7).

 

Стальные мосты

6.1. Общие сведения

6.2. Пролетные строения со сплошными балками

6.3. Сталежелезобетонные пролетные строения

6.4. Коробчатые пролетные строения

6.5. Балочно-разрезные пролетные строения с фермами

6.6. Балочно-неразрезные пролетные строения с фермами

6.7. Арочные пролетные строения

6.8. Рамные пролетные строения

6.9. Основные положения расчета пролетных строений со сплошными балками

Общие сведения

Область применения стальных мостов – большие и внеклассные мосты. Они характеризуются длительным сроком службы – более 70 лет.

Надежность мостов при работе под тяжелыми динамическими нагрузками обеспечивают строительные стали, обладающие высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью [11].

Металлические мосты существуют балочной, арочной, рамной и комбинированной систем (рис. 6.1) [23].

К основным достоинствам стальных мостов относят: индустриализацию и высокое качество заводского изготовления; применение автоматической электросварки; возможность применения скоростных технологий монтажа с высоким уровнем механизации и малой трудоемкостью.

Основным недостатком стальных мостов является подверженность коррозии элементов, что требует особых приемов в содержании.

Материалы стальных мостов. Элементы стальных мостов изготовляют из высококачественных углеродистых и низколегированных сталей, удовлетворяющих требованиям эксплуатации [12].

В мостовых конструкциях применяют малоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,25 %. В зависимости от способа выплавки и степени раскисления стали подразделяют на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). По условиям поставки углеродистые стали подразделяют на три группы: А, Б и В, а по нормируемым показателям качества – на шесть категорий: 1–6. Применяются также углеродистые стали марок ВСт3, ВСт2сп и др.

Для несущих элементов пролетных строений широко используются низколегированные стали, которые представляют собой сплав железа с углеродом и легирующими добавками (до 2,5 %). В зависимости от вида термообработки низколегированную сталь подразделяют на три категории: 1 – без термической обработки (сырую); 2 – нормализованную; 3 – термически улучшенную после закалки и высокого отпуска. Для несущих элементов пролетных строений применяют стали марок 10ХСНД, 15ХСНД.

В зависимости от расчетной минимальной температуры воздуха районов проектирования мостов применяют три типа исполнения стали (по хладостойкости): обычного (минус 40 ^оС и выше); северного А (от минус 40 до минус 50 ^оС); северного Б (ниже минус 50 ^оС). К сталям для пролетных строений северного исполнения предъявляют дополнительные требования по ограничению содержания серы до 0,030 % и фосфора до 0,025 % [5, 11].

Сортамент стали. Наиболее широко применяют листовую сталь. В России получила распространение для пролетных строений толстолистовая сталь толщиной 6–60 мм, шириной 1250–2600 мм и длиной до 4200 мм. Масштабно используют универсальную широкополосную сталь длиной до 12 м [11]. Находят применение угловая равнополочная и неравнополочная сталь длиной до 13 м и шириной полок до 250 мм, а также двутавровая, швеллерная, круглая, фасонная, волнообразного и корытообразного профиля стали.

Соединение отдельных элементов. При изготовлении и монтаже элементы мостовых конструкций соединяют электросваркой, высокопрочными болтами из стали марки Ст40Х, а в некоторых случаях обычными болтами. Большое количество эксплуатируемых мостов имеют соединение элементов на заклепках из стали марок Ст2сп, СтО9Г2. Кроме того, в железнодорожных мостах применяют болтосварные соединения, когда элементы на заводах изготовляют сварными, а при монтаже используют болты.

Главные балки являются основными несущими элементами пролетных строений. Балки изготовляют сварного двутаврового сечения, высоту их проектируют в пределах h 1/13)¸=(1/11 l_р, где l_р – расчетная длина пролета (рис. 6.3). Оптимальную высоту балок определяют из условия минимального расхода стали, прочности, вертикального прогиба, а также с учетом условий изготовления, транспортировки и монтажа. Пояса балок (горизонтальные листы) применяют шириной не менее 240 мм, но не более 600 мм по условию местной устойчивости сжатого пояса. Пояса состоят из одного или двух листов толщиной не более 60 мм. Листы по длине сваривают встык. В целях экономии стали и в соответствии с эпюрой материалов сечения поясов уменьшают от середины к концам пролета с устройством плавных переходов. В условиях сурового климата рекомендуют проектировать пояса сварных балок из одного листа с неизменным сечением по длине балки, или в виде сварного пакета, состоящего из двух листов. Стенки (вертикальные листы) балок применяют толщиной не менее 12 мм, которые из условия обеспечения устойчивости укрепляют ребрами жесткости с шагом 2 и 2 м ( – высота стенки), толщиной не менее 10 мм, а шириной не более 15 толщин. Ребра жесткости приваривают с обеих сторон стенки (рис. 6.2, 6.3). Расстояние между осями главных балок принимают из условия устойчивости пролетного строения против опрокидывания и требования 1/20)¸(1/16³горизонтальной жесткостиb l_р, что составляет 1,8–2,2 м (рис. 6.3) [11].

Главные балки объединяют продольными и поперечными связями, состоящими из 8´80´уголков размерами 80 мм. Горизонтальные продольные связи располагают в уровне верхних и нижних поясов балок, а вертикальные поперечные – в опорных сечениях и между ними (рис. 6.2, 6.4) [5].

Мостовое полотно пролетных строений со сплошными балками применяют на деревянных и металлических поперечинах, безбалластных железобетонных плитах.

Мостовое полотно на деревянных поперечинах состоит из мостовых брусьев, пропитанных антисептиком, изготовленных из древесины 24,´сосны или лиственницы размером 20 26,´22 28´22 см длиной 3,25 м или 4,2 м с применением боковых тротуаров. Мостовые брусья укладывают с расстоянием в свету не более 15 см, что обеспечивает расстояние между их осями 50 см. Мостовые брусья плотно прирубают к поясам пролетных строений с глубиной врубок от 0,5 до 3 см, крепят к поясам лапчатыми болтами. Для уменьшения износа мостовых брусьев под рельсовыми подкладками рекомендуют укладывать упругие прокладки [15]. Внутри колеи укладывают настил из двух досок 3´сечением 20 см с зазором 4 см при наличии боковых тротуаров, а при их отсутствии – из трех досок (рис. 6.6) [23].

Общие сведения

Водопропускные трубы в системе железнодорожного транспорта относят к малым искусственным сооружениям. Они располагаются в теле насыпи и предназначены для пропуска малых постоянных или периодически действующих водотоков.

Трубы являются наиболее распространенными искусственными сооружениями на железных дорогах. В зависимости от рельефа местности в Сибири и на Дальнем Востоке на 1 км пути приходится от 1 до 1,5 трубы, что составляет примерно 67 % от общего количества искусственных сооружений.

Водопропускные трубы широко применяют при проектировании новых железных дорог. Согласно СНиП 2.05.03-84* [12], трубы проектируют на безнапорный режим работы, но допускается предусматривать полунапорный и напорный режимы для пропуска наибольшего расхода и при устройстве специальных защитных мероприятий (рис. 7.1).

Трубы предназначены для пропуска через тело насыпи малых периодически действующих и постоянных водотоков при отсутствии карчехода и ледохода. При пересечении дорогой малых водотоков предпочтение отдается трубам по сравнению с малыми мостами, так как они имеют меньшую стоимость и более простую конструкцию. Водопропускные трубы характеризуются следующими достоинствами по сравнению с малыми мостами:

· не нарушают непрерывности земляного полотна;

· имеют значительно меньшие эксплуатационные расходы;

· обладают меньшей чувствительностью к динамическому воздействию и увеличению временной подвижной нагрузки.

Рис. 7.1. Режимы протекания потока в трубе: а – безнапорный; б – полунапорный; h_тр – высота трубы; Н – высота подпора воды; h_вх – высота потока на входе; h_вых – то же на выходе

Выбор между трубой и малым мостом обосновывается при технико-экономическом сравнении.

По форме поперечного сечения трубы бывают круглые, прямоугольные, овоидальные. По числу отверстий трубы подразделяют на одно-, двух- и трехочковые.

Водопропускные трубы состоят из следующих элементов: секций, в состав которых входят от трех до пяти звеньев, входного и выходного оголовков, фундамента (рис. 7.2).

. Водопропускная труба: 1 – сборное звено; 2, 3 – входной и выходной оголовки; 4 – фундамент; 5 – деформационный шов между секциями; 6 – насыпь; 7 – гидроизоляция; l_c – длина секции; i – уклон

Общую длину трубы определяют шириной основной площадки, высотой и уклонами откосов насыпи, продольными размерами входного и выходного оголовков. Минимальную высоту насыпи принимают с учетом высоты трубы и толщины засыпки не менее 1,0 м, считая от верха звена до подошвы рельсов.

Длину звеньев трубы принимают равной 1,0 м, а длину секций 3,0–5,0 м.В нижней части трубы устраивают лоток, которому придают продольный уклон, обеспечиваемый ступенчатым расположением секций.

При строительстве трубе придают строительный подъем в продольном направлении со стрелой .

Основной характеристикой трубы является отверстие , которое определяет ее водопропускную способность. Очертание и форму поперечного сечения звеньев трубы принимают по конструктивным соображениям, а отверстие – в зависимости от водопропускной способности, определяемой гидравлическим расчетом [24].

Водопропускная способность трубы зависит от типа оголовков. Основное назначение оголовков – обеспечение плавного втекания и вытекания водного потока, поддержание откосов насыпи и предотвращение продольных деформаций (обеспечение устойчивости насыпи, окружающей трубу) [12, 24]. В этом плане наилучшими являются раструбные оголовки в сочетании с повышенным звеном на входе [11] (рис. 7.3).

Укрепление подводящего и отводящего русел, а также откосов насыпи производят бетонными квадратными и призматическими плитами, а также каменной наброской. Тип укрепления выбирают с учетом скорости протекания воды и допускаемых скоростей по типовым проектам.

Водопропускные трубы под железнодорожными насыпями не требуют особых условий и могут располагаться при любых сочетаниях профиля и плана трассы. Чаще всего ось вновь строящейся водопропускной трубы располагают под прямым углом к оси дороги. В то же время допускается применение косых труб с типовыми или индивидуальными конструктивными элементами, обеспечивающими допускаемый пропуск водотока [3, 9].

Набольшее распространение получили сборные железобетонные трубы круглого, прямоугольного и овоидального сечений (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Поперечные сечения сборных железобетонных труб: а – круглое цилиндрическое; б – круглое с плоской пятой основания; в – прямоугольное; г – овоидальное

Для конструкций водопропускных труб применяют тяжелый бетон классов по прочности на сжатие от В20 до В40 и выше [15], а по морозостойкости – в зависимости от климатических условий зоны расположения F 200– F 300. Учитывая, что водопропускные трубы относятся к гидротехническим сооружениям, их проектируют из бетона с маркой по водопроницаемости не ниже W6 [12]. Для железобетонных труб марку арматурной стали устанавливают по расчету с учетом условий работы и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки района проектирования по [12].

В зависимости от условий входа водного потока трубы подразделяют на равнинные и косогорные.

Основными гидравлическими характеристиками водопропускных труб являются: расход воды в сооружении , м³/с; подпертая глубина воды H (см. рис. 7.1); скорость потока .

МОСТ

ü  береговые (концевые, крайние) опоры (устои);

ü промежуточные опоры (быки);

ü пролетные строения (перекрывают пространство между опорами, передают вес нагрузок через опоры на грунты основания);

ü мостовое полотно (уложено на пролетных строениях, по нему осуществляется Мосты подразделяются на:

ü Собственно МОСТЫ – сооружение для пропуска дороги над водной преградой.

ü ПУТЕПРОВОДЫ – для пропуска одной дороги над другой в разных уровнях.

ü ВИАДУКИ – переход через глубокий овраг, ущелье, суходол (с высоким расположением низа конструкции над препятствием – высота опор от нескольких десятков до сотни метров)

ü ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ – переход инженерных сетей через овраг, ущелье, реку суходол или дорогу. (АКВЕДУКИ – переход водовода)

ü ЭСТАКАДЫ – для пропуска дороги на некоторой высоте над естественной поверхностью местности – чтобы пространство под ними можно было использовать, а также вместо насыпей – на подходах к мостам и путепроводам, над болотистыми участками местности.

ü движение транспортных средств).

 

ЭЛЕМЕНТЫ МОСТА

Мосты состоят из: пролетных строений и опор.

Пролетные строения: проезжая часть, несущая часть, система связей и опорные части.

ПРОЕЗЖАЯ ЧАСТЬ – совокупность конструктивных элементов, воспринимающих нагрузки от транспортных средств и пешеходов и передающих их на несущую часть. Состоит из несущих элементов и мостового полотна.

Несущие элементы проезжей части воспринимают нагрузку и передают ее на основные несущие конструкции пролетного строения.

Три главных вида несущих элементов проезжей части:

• балочная клетка – совокупность продольных и поперечных балок;

• плоская или ребристая железобетонная плита;

• ортотропная металлическая плита – сварная конструкция, состоящая из листа настила, подкрепленного продольными и поперечными ребрами.

Конструкция моста зависит от ширины, глубины, скорости течения реки, вида грунтов русла и поймы, условий ледохода, требований судоходства на реке.

Существенное влияние оказывают расчетные уровни воды в реке

Мостовые сооружения – для пропуска дороги над водными препятствиями, ущельями, оврагами и другими дорогами.

Прерывают зем. полотно конструкциями – пролетными строениями и опорами.

Опоры воспринимают нагрузку от транспортных средств и передают ее и собственный вес на опоры. Опоры воспринимают усилия от пролетных строений и передают их через фундаменты на грунты основания.

 

УВВ (уровень высоких вод) – наивысший уровень воды в реке в месте мостового перехода, который определяют по многолетним данным гидрометрических наблюдений с различной степенью обеспеченности для мостов на дорогах различных категории.

 

Расчетный судоходный уровень (РСУ) – наивысший уровень воды в реке в судоходный период, (несколько ниже УВВ);

 

Уровень меженных вод (УМВ) – средний уровень воды в реке в период между паводками.

 

Основные определения и обозначения на чертежах и схемах мостов.

Длина моста L – расстояние между началом и концом моста, измеренное по его оси. Начало моста - первая по ходу километража точка пересечения линии, соединяющей концы открылков устоя или других видимых конструктивных элементов устоя или пролетных строений с осью моста (без учета переходных плит) – конец моста – последняя по ходу километража точка….

Отверстие моста – горизонтальный размер между внутренними гранями устоев или конусами насыпи, измеренный по средней линии между УВВ и УМВ за иск