Как называется верхняя часть фундамента опоры моста
Обновлено: 27.04.2024
Основные конструктивные элементы моста это его главные несущие конструкции, которые, согласно своему назначению, перекрывают пролет и поддерживают проезжую часть. Пролетное строение имеет опоры, которые поддерживают его и передают давление на грунт. В зависимости от количества пролетов данные элементы моста могут быть однопролетными или многопролетными.
Устоями называются концевые опоры, которые расположены в точках сопряжения моста с берегами. Кроме поддержки пролетного строения они выполняют функцию амортизатора давления земляного полотна. Быками называют промежуточные опоры. Пролетное строение распределяет нагрузку на эти элементы моста через опорные части. Расчетным пролетом называется расстояние между центрами опор.
Выбор самой системы моста зависит от величины перекрываемых пролетов, совокупности местных условий, применяемых в строительстве материалов и ряда других факторов. Балочная система работает на основе вертикальной нагрузки и предает давление опорам в том же векторе. Арочная система распределяет вертикальную нагрузку на опоры моста наклонно, причем они могут быть разложены на горизонтальные и вертикальные составляющие, или распоры. Эти элементы моста воспринимаются опорами, или предаются на другие специальные элементы – затяжки. Рамная система имеет пролетное строение, состоящее из стоек и ригелей, имеющих между собой жесткое соединение. При вертикальной нагрузке на такое пролетное строение давление, передаваемое на опоры, может быть разложено горизонтально или вертикально.
Ригель - это несущий линейный элемент, который представляет собой стержень или балку. Он широко применяется в строительстве различных зданий или других сооружений.
Ростверк это балка, или, по-другому, плита, которая объединяет свайный фундамент. Его целью является принятие и распределение нагрузки.
Пролетные строения мостов это конструкции, которые перекрывают пролеты между опорами моста и опираются на них.
Опоры мостов предназначены для восприятия и передачи всех возможных нагрузок, как горизонтальных, так и вертикальных, на грунт основания.
Пилон это несущий элемент мостовой конструкции, который представляет собой опору вантового или висячего моста в виде рамы, а также отдельно стоящей башни.
Опорные части мостов - это устройства, которые устанавливают на подферменных площадках под пролетным строением.
Что такое аванбек? Аванбек это направляющая вспомогательная конструкция в виде консоли, которая присоединяется к передней части надвигаемого пролётного строения.
Рис. 1. Основные элементы опоры железобетонного моста: 1 — подферменная плита; 2 — тело опоры; 3 — фундамент; ПР(УП) — уровень проезда; УМВ — уровень меженных вод; УВВ — уровень высоких вод; ПФ — уровень заложения фундамента.
Мостовая опора — конструкция моста, предназначенная для передачи давления от постоянных и временных нагрузок с пролётных строений на грунтовое основание. Опоры железнодорожных мостов воспринимают вертик. нагрузки от самих пролётных строений и движущегося по мосту подвижного состава, а также горизонтальные нагрузки — от ветра, льда, навала судов, торможения или силы тяги, распора арочных ферм и т. д. Для обеспечения движения подвижного состава М. о. должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью, а их осадка, крен или сдвиг не должны превышать допустимых размеров, обеспечивая норм, эксплуатацию моста. В современные железнодорожный мостостроении мостовая опора — сложная конструкция, для изготовления элементов которой используется главным образом монолитный и сборный железобетон тех же марок, что и для пролетных строении. М. о. могут быть массивными или облегченными, позволяющими экономить материал и шире применять сборные конструкции. Металлические мостовые опоры сооружают сравнительно редко, главным образом в путепроводах, особенно когда они выполняются как единое целое с пролётными строениями. Дерев, опоры используют как временные до возведения постоянных. Особую категорию составляют опоры разводных и наплавных мостов. Конструкция опор разводных, мостов рассчитана на возможность размещения разводных механизмов, подклинивающих устройств, гидроприводов и т. д. Опоры наплавных мостов представляют собой плавучие металлической или дерев, ящики (понтоны или плашкоуты), удерживаемые по оси моста якорями.
По расположению различают промежуточные мостовые опоры — быки и концевые или береговые — устои моста. Основные элементы М. о. (рис. 1) — подферменная плита, тело опоры и фундамент (основание). Подферменная плита (оголовок — у быка) изготовляется монолитной или сборной из бетона или армированного железобетона; служит для восприятия давления пролётных строений через опорные части моста на промежуточных опорах и непосредственно — на концевых опорах. Размеры подферменных плит определяются расположением опорных частей, числом проложенных на мосту железнодорожных путей, наличием полос для проезда других транспортных средств, пешеходных дорожек и т. п. Ниже подферменной плиты располагается тело опоры, через которое нагрузки передаются на фундамент. Тело опоры может быть из монолитного бетона или железобетона, бутобетона (в устоях), сборным из коробчатых железобетонных блоков (рис. 2) с заполнением пустот в них бетоном, из железобетонных центрифугированных труб (т. и. гибкие опоры в виадуках под ж. д.). Бетонирование монолитных М. о. производят с использованием сборной опалубки, в т. ч. скользящей. Сборные блоки изготовляют на производств, базах и доставляют к месту строительства моста. В сейсмически опасных районах в опорах применяют коробчатые пустотелые блоки, которые при строительстве заполняют монолитным бетоном, армируют ненапрягаемыми стержнями или предварительно напряжёнными элементами, протянутыми через камеры. Соединяют блоки клеем.
Рис. 2. Опора моста из сборных коробчатых блоков.
Часто оказывается целесообразным выполнять часть М. о., располож. выше обреза фундамента, из телескопических оболочек, объединённых перемычками в уровне высоких вод и ригелями — поверху. В путепроводах и эстакадах, не подвергающихся воздействию воды и льда, в конструкции опор используют металлической стойки. Фундаменты опор железнодорожных мостов сооружают мелкого и глубокого заложения в зависимости от местных условий, грунтов и предполагаемой интенсивности движения. Для малых мостов с опорами небольшой высоты или на малосжимаемых грунтах устраивают фундаменты мелкого заложения (рис. 3). При этом все внеш. воздействия (горизонтальные и вертикальные силы и моменты) передаются от надфундаментиой части на грунтовое основание только через подошву фундамента, а боковые поверхности из-за неплотного прилегания грунта в работе не участвуют.
Если силы, действующие на мост, велики, а грунты в основании слабы, то необходимо сооружение фундаментов глубокого заложения (рис. 4). В этом случае нагрузки передаются на грунт через подошву, торцы элеростверковые опоры эстакадного типа (из свай, оболочек, столбов, полых опускных колодцев), объединённых плитой (насадкой) только в верхней, возвышающейся над грунтом части. В таких фундаментах чаще всего используют сплошные или полые железобетонные сваи (рис. 5,а) — прямоугольные сечением 35 X 35 и 40 X 40 см или круглые диаметром до 80 см (при большем диаметре — сваи-оболочки). Длина свай может быть 50 м и более. Для строительства фундаментов с ростверком используют направляющий каркас, который фиксирует погружаемую сваю и одновременно выполняет роль распорного крепления шпунтового ограждения котлована. После удаления грунта из котлована и погружения свай до проектной отметки укладывают бетон подводным способом до образования водозащитной подушки. Верхнюю часть сваи срезают, укладывают арматуру и бетонируют плиту ростверка и надфундаментную часть опоры, после чего ограждение разбирают. В ростверках свайных фундаментов водозащитная подушка является временным вспомогательные сооружением в отличие от основания колодцев, где она выполняет роль пост, конструкции, непосредственно передающей нагрузку на грунт.
При глубине водотока до 5 м рабочие площадки для сооружения фундаментов располагают на поверхности искусственно отсыпанных островков; при глубине более 5 м в местах, где возможны сильные ветры, тонкий ледяной покров и отсутствуют плавсредства, возводят стационарные подмости. В пределах глубоких водотоков применяют понтоны, плашкоуты, баркасы или самоподъёмные платформы, плавучие подъёмные краны грузоподъёмностью 500 т и более. В фундаментах глубокого заложения используют забивные сваи с наибольшей несущей способностью и оболочки, а также буровые столбы с несколько меньшей несущей способностью.
Для установки и фиксирования свай и оболочек применяют различных направляющие устройства (каркасы, копры, кондукторы), для погружения — сваебойное оборудование, буровое оборудование. Выбор типа оборудования зависит от свойств подстилающих грунтов. В глинистые грунты (плотные и средней плотности) сваи заглубляют сваебойными молотами, в песчаные — вибраторами. По мере погружения оболочек в грунт производят их наращивание (удлинение) с помощью стыков (например, фланцевых с соединением секции на болтах). Для облегчения погружения свай и оболочек применяют опережение разработки грунта, когда заглубление производят в предварительно пробуриваемые скважины, или подмыв грунта. Сваи и столбы иногда сооружают непосредственно в грунте путём забивки, вибропогружения, завинчивания или задавливания инвентарных или оставляемых в грунте стальных обсадных труб и т. д. Для удаления грунта из скважин и оболочек используют грейферы ударного действия (на песчаных и мягкопластичных грунтах), буровые роторные станки (на твёрдых и полутвёрдых глинистых грунтах) и др. средства механизации. При сооружении мостовых опор в виде опускного колодца-оболочки (рис. 5,6) его заглубляют до несущего слоя грунта, воспринимающего расчётные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Внутр. полость колодцев заполняют сплошным бетоном или в нижней части колодца устраивают бетонную подушку, а в верхней укладывают железобетонную плиту. Обрез фундаментов глубокого заложения, как правило, располагают ниже уровня грунта и на 0,5 м ниже уровня низких вод, а в пределах акваторий — ниже уровня низкого ледостава; подошву ростверка часто располагают над низким (или рабочим) уровнем вод, реже применяют безростверковые конструкции фундаментов.
Кроме основные элементов опор мосты различных систем могут иметь дополнит, конструкции. Так, мостовые опоры, находящиеся в пределах города, обычно облицовывают плитками из природного камня.
В винтовых элементов (сваи, сваи-оболочки, столбы) и через их боковые поверхности. При этом возникают силы трения в результате сопротивления вдавливанию в грунт и силы бокового отпора грунта (сопротивление сдвигу или повороту фундамента), что позволяет значительно уменьшить расход бетона и объём земляных работ, затраты труда и сократить сроки строительства.
В рамных мостах опоры представляют единое целое с пролётным строением, за счёт чего их сечение может быть уменьшено. В некоторых конструкциях мостов (например, путепроводах рамного типа) стойки опор делают с шарнирным опиранием на фундамент (качающиеся стойки). Высокие опоры виадуков иногда делают «гибкими» (уменьшенного поперечного сечения), способными деформироваться от сейсмических воздействий без разрушения. Береговые «торы имеют шкафную стенку, прилегающую к пролётному строению, обсыпные устройства, переход для обеспечения плавного въезда подвижного состава с насыпи па мост. На некоторых Байтовых и висячих мостах в устоях заанкеривают кабели или ванты. Устой засыпается насыпью, конусы которой мостят сборными бетонными блоками, препятствующими ее обсыпанию и размыву.
В современные мостостроении сооружение М. о. занимает в среднем около 60% времени сооружения моста и составляет более 50% его стоимости.
Мост состоит из двух основных частей: опор (устоев и промежуточных опор с поддерживающими их фундаментами) и пролетных строений. Пролетные строения осуществляются в виде арок или сводов, плит, балок, ферм и др. с проезжей частью, а в случае необходимости — со связями.
Опоры передают нижележащему грунту нагрузки от собственного веса опор и пролетных строений, от обращающихся поездов, а также от давления ветра, воды и т. д.
Устой представляет собой стенку, поддерживающую конец пролетного строения и сопротивляющуюся давлению примыкающего грунта. Обычно устои сооружаются из камня, бетона или железобетона; иногда применяют фундаменты из стальных, бетонных или деревянных свай. Устои, служащие и подпорными стенами, чаще всего состоят из передней стены с откосными крыльями.
Промежуточные опоры обычно сооружаются из камня, бетона и железобетона (рис. 1). Иногда здесь также применяются деревянные, железобетонные и стальные сваи.
Расположение опор моста определяется проектом и зависит от местных условий, т. е. характера массового перехода и вида предусмотренных нагрузок. При этом должны быть учтены требования судоходства и владельцев территории, а также приняты во внимание требования общегосударственных и местных законов, требования военного ведомства.
Эти обстоятельства заставляют иногда отходить от проектных решений, вытекающих из чисто экономических соображений.
Однако при проектировании следует иметь в виду, что в наиболее экономичной конструкции стоимости опор и пролетных строений должны быть приблизительно равны.
Исследование геологических условий.
Перед началом постройки моста необходимо произвести тщательное исследование грунта. Это можно выполнить посредством обычных шурфов, бурения с промывкой скважины, при помощи ложечного бура или же посредством колонкового бурения. Последний метод обязателен при исследовании грунтов для постройки крупных и дорогостоящих сооружений. По результатам бурения можно судить о необходимости или целесообразности забивки пробных свай для определения приблизительной длины свай и получения потребной несущей способности.
Если по геологическим условиям требуется устройство свайного фундамента, то надо тщательно взвесить относительные достоинства свай металлических и бетонных, а также пропитанных и непропитанных деревянных. Долговечность непропитанной древесины обусловливается постоянным нахождением ее ниже уровня грунтовых вод; в меньшей степени это относится и к пропитанной древесине. Имея в виду, что уровень грунтовых вод может изменяться, необходимо при проектировании тщательно изучить и проанализировать все факторы, которые способны повлечь снижение уровня грунтовых вод, чтобы принять возможные меры для сохранения свай. В случае сомнений необходимо понизить уровень обрезки голов свай и специально рассмотреть вопрос о роде свай, наиболее соответствующем местным условиям.
Помимо гниения, сваи подвергаются повреждению термитами и другими насекомыми, сверлящими дерево на суше, морским шашнем и другими древоточцами — в океане и в водах прилива. Защитные мероприятия против них рассмотрены в статье «Консервирование древесины».
Устойчивость опор имеет существенное значение для всего сооружения, поэтому их состояние должно находиться под постоянным надзором. Особую бдительность надлежит проявлять во время и после паводков, ледохода, ливней и других явлений, которые могут способствовать повреждению сооружения. В таких случаях необходимо безотлагательно проводить тщательный осмотр быков и других подводных частей, при необходимости с помощью водолазов, для проверки отсутствия подмыва и других нежелательных последствий.
Типы устоев.
Устои по своей конструкции разделяются на три основных типа: с откосными крыльями, с обратными стенками и таврового типа. Видоизменениями этих типов являются: устои обсыпного типа, массивные и с проемами, арочные устои, а также пустотелые устои коробчатого типа. Составной частью устоя каждого типа является передняя (и шкафная) стенка.
Различные типы устоев схематически изображены на рис. 2.
Рис. 2. Типы устоев:
а — устой с откосными крыльями; б —железобетонный устой с контрфорсами; в — бетонный устой с обратными стенками; в — железобетонный устой с обратными стенками; д — обсыпной устой массивного типа; е — обсыпной устой с проемами; м — устой железобетонной эстакады; э — устой с проемами
Рис. 3. Постройка устоя с откосными крыльями
Устой с откосными крыльями (рис. 3) представляет собой тип, наиболее широко применяемый в настоящее время. При слишком больших высотах насыпи он оказывается невыгодным. В его состав входит передняя стенка обычного типа и боковые стенки, которые могут быть отклонены назад в плане под углом около 30° к лицевой поверхности передней стенки. Верхней поверхности откосных крыльев придают наклон в соответствии с откосом насыпи. Разновидностями этого типа устоя являются устои с откосными крыльями и контрфорсами, расположенными или впереди устоя или в теле насыпи.
В устое с обратными стенками последние расположены позади передней стенки под прямым углом к ее лицевой поверхности. Иногда обратные стенки устраивают и в обсыпных устоях («устои-кафедры»). Длину их у подобных устоев назначают с таким расчетом, чтобы удерживаемый грунт не попадал на подферменную площадку.
Устой таврового типа представляет собой переднюю стенку, к которой для увеличения ее устойчивости сзади пристраивается хвостовая стенка, простирающаяся до верха конуса.
Массивный устой обсыпного типа представляет собой переднюю стенку, лишенную крыльев; применяется обычно на малых водотоках при относительно небольшой высоте насыпи.
Устои с продольными проемами целесообразны при больших высотах насыпи вследствие понижения давления грунта на такие устои по сравнению с давлением, которое насыпь оказывает на сплошную стенку.
«Арочный» тип устоев (с поперечными проемами) можно считать видоизменением устоев с обратными стенками, облегчаемых здесь одной или несколькими арками, количество которых зависит от высоты опоры и типа пролетного строения. Применяют этот тип в тех случаях, когда вследствие большой высоты насыпи устои с обратными стенками и с откосными крыльями оказываются неэкономичными.
Пустотелый или коробчатый устой часто применяют для путепроводов, пересекающих улицы. Обычно он представляет собой бетонную коробку с солидной задней стенкой и с проемами в передней стенке.
Проектирование устоев.
При проектировании устоев необходимо обеспечить их устойчивость на опрокидывание в плоскости основания и по обрезу фундамента, а также достаточное сопротивление осадке и скольжению в плоскости основания и по любому горизонтальному сечению опоры. В удовлетворительно запроектированном устое равнодействующая всех действующих на него сил должна проходить через основание вблизи от его центра тяжести, чтобы создать равномерное давление; прохождение ее в средней трети основания еще недостаточно.
При проектировании устоя надлежит учитывать следующие вертикальные силы: давление временной подвижной нагрузки с динамикой, вес пролетного строения, вес устоя и часть давления земли на основание, принимаемую в зависимости от конструкции опоры. Иногда динамическое воздействие подвижной нагрузки при расчете не учитывается. Из горизонтальных продольных сил при проектировании устоя учитывают силы торможения поезда и давление грунта, зависящие от его веса и от временной нагрузки на призме обрушения; в поперечном направлении учитывают давление ветра, передаваемое с пролетного строения.
Длина шкафной стенки зависит от ширины площадки насыпи. Длина подферменной площадки не должна быть меньше ширины пролетного строения, измеренной в плоскости опорных плит, плюс 183 см. При проектировании обратных стенок и откосных крыльев следует приблизительно выдержать те же соотношения между высотой и толщиной, что и для передней стенки, а толщину их в верхней части назначать примерно такой, как у шкафной стенки.
Типы быков (рис. 4, 5 и 6). Быками называют промежуточные опоры многопролетных мостов. Они должны покоиться на устойчивом, не дающем просадки основании, достаточно заглубленном от линии промерзания и расположенном ниже уровня возможного размыва.
Большинство старых быков сооружено из камня, бетона или железобетона; они представляют собой сплошные массивы или пустотелую конструкцию. Быки сооружают с помощью перемычек, кессонов, опускных колодцев и опускных ящиков (понтонов), соответствующих размерам опоры и опущенных до слоя грунта с достаточной несущей способностью.
Рис. 4. Бык обычного типа с водорезом.
Примечание. На выступающих краях бетона снимаются фаски 3x3 см.
Обычно перемычки имеют в плане прямоугольную форму. Основное требование, предъявляемое к ним, заключается в обеспечении необходимой степени водонепроницаемости ограждения котлована, находящегося ниже уровня водотока или грунтовых вод, и в способности сопротивляться давлению грунта и воды извне. Естественно, что при проектировании перемычек необходимо принять меры к тому, чтобы строительная стоимость в сумме с расходами на содержание и на водоотлив была минимальной.
Перемычки относительно малых размеров и небольшой глубины обычно представляют собой одиночный или двойной шпунтовый ряд из досок. Для более крупных сооружений применяют стальной шпунт или шпунт Уэйкфилда (Wakefield)*.
*Каждая шпунтина сплочена из трех досок таким образом, что образуется паз и гребень.
В последнее время отказываются от применения массивных быков в пользу более рациональных и дешевых конструкций. К ним относятся быки из металлических и железобетонных цилиндрических оболочек, быки в виде высоких ростверков из забивных железобетонных свай, стальных трубчатых свай (цилиндрических или конических), заполненных бетоном, или из прокатных стальных свай двутаврового сечения. Описание этих свай помещено в статьях «Сваи и оборудование для их погружения».
Рис. 6. Фасады и план быка: а — вид сбоку; б — вид спереди; в — разрез по АА
Опускные ящики, опускные колодцы и кессоны применяют для постройки быков в тех случаях, когда вследствие большой глубины воды и толщины грунта, покрывающего материковый слой, другие типы фундаментов не целесообразны. Этим трем типам подводных фундаментов 1 присуща общая черта: они образуют оболочку, которая затем остается частью сооружения.
Конструкции этих типов фундаментов и методы работ получили широкое развитие на основе богатого опыта применения. Наибольшее применение для подводных работ нашли опускные колодцы, которые использовались при самых больших глубинах.
Новая конструкция быков.
В последнее время находит применение следующая конструкция быков. После устройства для каждого быка ограждения, имеющего надежные связи (обычно стальной шпунт), внутри него без водоотлива забивают до отказа стальные сваи. Затем из ограждения удаляют наносные грунты, а оставшиеся слои вокруг свай укрепляют инъектированием. Оболочку заполняют камнем, который с помощью инъектирования образует сплошной бетонный массив, обеспечивающий устойчивость быка и защищающий металлические сваи. Выступающая над уровнем воды часть шпунта служит хорошей облицовкой массива.
Этот патентованный метод постройки быков несколько видоизменяется при большой глубине воды, мощном ледоходе и наличии залегания скалы, выходящей на поверхность или покрытой наносами песка, гравия или ила.
В этом случае сооружают каркас с фиксированными направляющими элементами для несущих стоек и с регулируемыми стойками по периферии.
По мере вычерпывания наносов рама опускается на скальное основание и устанавливается в надлежащее положение, после чего ставят элементы стенки. Связи с внутренней стороны каркаса, смонтированные во время опускания рамы, служат направляющими для стальных цилиндров, которые также опираются на скалу. После окончания устройства всей стенки внутренность ее заполняют каменной наброской и инъектируют. Таким образом создается бетонный массив, возвышающийся над уровнем воды в реке. Затем внутрь стальных цилиндров опускают стальные несущие сваи или мощные арматурные каркасы, предназначенные для поддержания пролетного строения. Их погружают в скважины, устраиваемые в скале колонковым бурением с применением зубчатой коронки. Цилиндры заполняют камнем и инъектируют.
Силы, действующие на быки.
Вертикальные силы, подлежащие учету при проектировании быков для железнодорожных мостов, включают вес подвижной нагрузки с динамикой, вес пролетных строений и вес быка выше рассматриваемого сечения. Кроме того, бык должен сопротивляться действию продольных сил торможения или силы тяги, поперечного давления ветровой нагрузки на поезд, пролетное строение и бык, действию сил, создаваемых течением воды и давлением льда, а для мостов на кривых — и действию центробежной силы. Для подводной части кладки следует учитывать потерю в весе за счет вытесненной воды.
1 В США все они именуются кессонами.
Рис. 5. Один из двух быков, сооруженных из стальных свай, вместо старых каменных быков
Все силы, действующие на бык, необходимо определять с достаточной степенью точности, найти их равнодействующую и запроектировать основания способными сопротивляться наибольшему ожидаемому давлению с необходимым коэффициентом запаса. Следует также учесть возможность скольжения по подошве фундамента, поскольку применение анкеровки в основаниях (кроме скальных) невозможно. Целесообразно применять уширяющиеся книзу (в том числе ступенчатые) фундаменты для снижения стоимости. Бык должен быть запроектирован таким образом, чтобы равнодействующая сил, передаваемых пролетным строением, совпадала с осью быка и осью фундамента.
Другие вопросы.
Ширину быка поверху назначают не меньше расстояния между обращенными внутрь пролетов краями плит опорных частей пролетных строений плюс 91 см. Длина его поверху должна превышать не менее чем на 183 см ширину пролетного строения, считая между внешними сторонами плит опорных частей.
При проектировании надо предусмотреть меры по предупреждению разрушения кладки в результате действия замораживания и оттаивания впитавшейся влаги, действия текущей воды и льда, ударов плывущих предметов. Особое внимание следует уделять защите от этих факторов поверхностей, соприкасающихся с грунтом, а также той части поверхности быка, которая расположена в пределах колебания уровня воды.
Форма быка в плане имеет большое значение с точки зрения хорошего обтекания его водой; сопротивление, оказываемое быком потоку, уменьшается при придании верховой и низовой частям быка полуциркульного очертания. На реках с тяжелым ледоходом, многочисленными плавающими предметами или очень быстрым течением верховую грань быка целесообразно превратить в водорез, нос которого защитить рельсом или уголковым железом (см. рис. 4).
В местах пересечения крупных водотоков, а также водотоков с весенней подвижкой льда сооружают мосты.
Искусственные сооружения типа моста, построенные при пересечении железной дорогой большого оврага, долины, сухого лога, называются виадуком, а при пересечении одной железной дороги с другими в разных уровнях — путепроводом.
В городах, а также на подходах к мостам вместо насыпи возводят эстакады, у которых пролетное строение поддерживается рамными опорами.
Характеристики мостов.
Мост (рис. 27) состоит из пролетных строений и опор. Крайние (береговые) опоры называются устоями, промежуточные — быками. Опоры сооружают из камня, бетона, железобетона, металла и дерева. Береговые опоры поддерживают концы пролетных строений и соединяют мост с насыпью. По числу пролетов мосты бывают одно-, двух- и многопролетные.
Место пересечения водотока мостом называется мостовым переходом.
К мостовым переходам относят и прилегающие насыпи подходов, заканчивающиеся конусами у устоев.
Высотой моста называют вертикальное расстояние от верха фундамента устоя (обреза) до подошвы рельсов.
Рис. 27. Части и характеристики моста:
1 — конус; 2 — устой; 3, 4, 5 — пролетные строения; 6 — быки; 7 — опорные части пролетного строения
Основной характеристикой пролетного строения является его расчетный пролет lР, т. е. длина между центрами опорных частей пролетного строения. Схемы мостов обычно выражают числом и величиной расчетных пролетов. Например, мост, имеющий три расчетных пролета длиной 15, 20 и 50 м, будет иметь схему 15+20+50.
Основной характеристикой моста как водопропускного сооружения является величина его отверстия, т. е. сумма расстояний l0 между гранями опор в пролетах, которые пропускают воду при наивысшем уровне ее поднятия.
Полной длиной моста L называют длину между крайними гранями устоев, соприкасающихся с насыпью.
По протяженности мосты делят на малые длиной до 25 м, средние — от 25 до 100 м, большие — от 100 до 500 м и внеклассные — более 500 м.
В водотоке у моста различают два горизонта воды: горизонт высоких вод (Г.В.В.) с вероятностью появления один раз из 300 случаев, горизонт меженных вод (Г.М.В.) — установившийся после спада высоких вод горизонт.
На реках судоходных или сплавных железнодорожные мосты должны иметь такую высоту, чтобы между Г. М. В. и низом пролетного строения в судоходных или сплавных пролетах обеспечивался установленный подмостовой габарит. При недостаточных размерах подмостового габарита для пропуска судов устраивают разводные, вертикально-подъемные, раскрывающиеся или поворотные пролетные строения.
В зависимости от материала пролетного строения различают мосты металлические, бетонные, каменные, железобетонные и деревянные. При этом опоры моста могут быть из другого материала.
По конструкции пролетного строения мосты делят на балочные, арочные, висячие и комбинированные (рис. 28). В балочных мостах главные фермы (или балки) под действием вертикальных нагрузок передают на опоры только вертикальное давление (рис. 28, а); в арочных мостах (рис. 28,б) пролетные строения передают на опоры как вертикальное, так и горизонтальное усилия. Арочные системы применяются в каменных, бетонных и железобетонных мостах, а в металлических — при перекрытии ими больших пролетов.
В рамных мостах пролетное строение и опоры представляют нераздельную конструкцию в виде рам, состоящих из балок (ригелей) и опор (стоек) (рис. 28, в).
Рамные конструкции применяются в путепроводах при перекрытии небольших пролетов.
В висячих мостах на береговые опоры передается вертикальное и горизонтальное давление. Висячая система обладает большой гибкостью и применяется главным образом в автодорожных, городских и пешеходных мостах.
Рис. 28. Системы мостов:
а — балочный; б — арочный; в — рамный: г — висячий; д — арочный с ездой посередине
В комбинированных мостах используют комбинации разных систем. Кроме того, мосты могут быть с ездой понизу (рис. 28, г), поверху (см. рис. 28, а, б, в) и посередине (рис. 28, д). В мостах с ездой поверху рельсовый путь располагают сверху пролетного строения, в мостах с ездой понизу — в нижней его части. Проезжую часть в мостах с ездой посередине устраивают в пролетных строениях арочного типа, конструкция которых называется аркой с затяжкой (см. рис. 28, д).
Металлические мосты.
Пролетное строение металлических мостов состоит из главных ферм (или балок), связей между фермами (балками), проезжей части, мостового полотна и опорных частей.
Рис. 29. Металлическое пролетное строение со сквозными фермами:
1 — подферменники; 2 — опорная поперечная балка; 3 — опорный раскос; 4 —поперечная балка; 5 — верхняя распорка; 6 — верхние связи; 7 — верхний пояс; 8 — узел; 9 — мостовое полотно; 10 — нижний пояс; 11 — продольные балки; 12 — нижние связи; 13 — опорные части
Рис. 30. Опорные части:
а — неподвижная с шарниром; б — подвижная катковая; в — подвижная со срезанными катками; г — подвижная секторная; д — тангенциальная
В малых металлических мостах применяют пролетные строения с клепаными сплошными и сварными балками, а в мостах с большими пролетами — ферменного типа (рис. 29).
В пролетных строениях с ездой поверху мостовые брусья укладывают на верхние пояса балок. В пролетных строениях с ездой понизу мостовые брусья укладывают по балкам проезжей части, прикрепляемым к основным балкам, называемым главными балками, посредством поперечных балок проезжей части.
Пролетное строение опирается на опоры посредством специальных опорных частей (рис. 30). Под одним концом пролетного строения укладывают неподвижные опорные части, под другим — подвижные; неподвижные опорные части удерживают пролетное строение от угона, подвижные обеспечивают свободу перемещения фермам или балкам при прогибах их под подвижным составом, а также при изменении их по длине под влиянием температуры.
Устои бывают разных типов (рис. 31).
Углубление в верхней части устоя для установки пролетного строения называется шкафной частью. Стенка устоя, которая ограничивает шкафную часть, называется шкафной стенкой. Снизу шкафная часть ограничивается подферменной площадкой, на которой укладывают подферменные гранитные камни или железобетонные подферменники. Для отвода воды с подферменной площадки устраивают уклон к ее краям. Камни, уложенные сверху по краям устоя и поддерживающие балластный слой, называются кордонными камнями. Деревянные брусья, лежащие на кладке шкафной стенки устоя, называются мауэрлатными брусьями.
В промежуточных опорах (быках), как и в устоях, различают фундамент, тело опоры, подферменную площадку со сливом и подферменники (рис. 32).
Рис. 31. Типы устоев мостов:
а — с обратными стенками; б — массивный; в — таврового типа; г — с проемом; д — обсыпной; е — раздельный; 1 — шкафная стенка; 2 — подферменная площадка; 3 — подферменник; 4 — передняя стенка устоя; 5 — обратная стенка устоя; 6 — фундамент
Рис. 32. Промежуточные опоры моста: а — бык с водорезом; б — бык с ледорезом; 1 — фундамент; 2 — подферменники; 3 — подферменная площадка; 4 — кладка быка; 5 — ледорез; 6 — водорез
Рис. 33. Конструктивные части каменных и бетонных мостов:
1 — свод; 2 — щековые стены; 3 — заполнение пазух; 4 — пяты свода; 5 — изоляция;
6 — замок свода; 7 — деформационный шов; 8 — боковая стенка устоя; 9 — бетонный ростверк; 10 — сваи
Быкам, расположенным на сухом месте, в плане придают прямоугольную форму; русловым быкам придают обтекаемые формы полуциркульного, треугольного или заостренного очертания. На реках с ледоходом в зависимости от толщины льда и скорости течения воды быки устраивают с ледорезами, режущие ребра которых располагаются к горизонту с наклоном для разлома надвигающегося на них льда.
Каменные и бетонные мосты сооружают исключительно арочными (рис. 33). Они состоят из свода (арки), опор, надсводного заполнения, щековых стенок, изоляции и пути.
Аркой или сводом называют часть моста, которая воспринимает всю нагрузку и передает ее опорам. Часть арки, которой она опирается на опору, называется пятой свода (арки), а середина арки называется ключом или замком свода.
Щековые стенки опираются на свод и служат в качестве балластного корыта, нижнюю часть которого составляет забутка, т. е. заполнение из тощего бетона или безрастворной кладки.
Поверхность забутки планируют с продольными и поперечными уклонами не менее 0,03 к пониженным местам, в которых устанавливают водоспускные трубки, прикрытые со стороны балласта защитными колпаками. Вся поверхность забутки покрывается изоляцией, которая в местах водоспускных трубок заправляется под них.
Железобетонные мосты.
Железобетонные мосты при длине расчетного пролета до 4—5 м устраивают с плитными пролетными строениями, при длине свыше 5 м — с ребристыми пролетными строениями, при средней длине — арочного типа.
Плитное пролетное строение представляет собой сплошную железобетонную плиту с боковыми консолями и бортами для удержания балластной призмы (рис. 34).
Рис. 34. Плитное железобетонное пролетное строение: 1 — изоляция; 2 — балластное корыто; 3 — плита
Рис. 35. Ребристое пролетное строение:
1 — балки-ребра; 2 — диафрагмы; 3 — изоляция; 4 — борта балластного корыта
В ребристых пролетных строениях (рис. 35) основным несущим элементом являются продольные балки-ребра, соединенные одна с другой поперечными диафрагмами. В верхней части ребристое пролетное строение имеет консольное устройство для балластного слоя. Под балластным слоем укладывается изоляция.
На некоторых железобетонных мостах балластное корыто отсутствует и деревянные подрельсовые поперечины укладываются непосредственно на железобетонные балки. Такая конструкция уменьшает массу пролетного строения и расход бетона.
Опоры мостов предназначены для восприятия и передачи всех возможных нагрузок, как горизонтальных, так и вертикальных, на грунт основания. Нагрузки делятся на постоянные и временные. Постоянными называются нагрузки собственного веса всех пролетных строений, нагрузка от веса полотна моста, нагрузка от собственного веса опоры мостов, а также давление грунта. Временными нагрузками являются ветровые явления, ледоходы, горизонтальные тормозные силы, а также сам вес подвижного состава. Опоры мостов бывают двух видов – промежуточные, так называемые быки и береговые, или устои.
Устои не только принимают на себя нагрузку веса самого пролетного строения, но и выполняют достаточно трудную роль – испытывают горизонтальное воздействие, оказываемое весом грунта. Также они попадают под влияние временной нагрузки, расположенной на призме обрушения. Промежуточная опора моста проходит особо тщательную проверку от навала судов, на действие ледохода и на максимальные ветровые воздействия.
Опора моста состоит из фундамента, оголовка и тела опоры. Оголовок представляет собой верхнюю конструкцию опоры, на которой размещают подферменную плиту. Она, в свою очередь, предназначена для сбора всех нагрузок и их равномерного по всей части опоры. Тело опоры – средняя часть конструкции. Фундамент, соответственно, самая нижняя часть, лежащая на грунте, бывает мелкого и глубокого заложения. Мелкое заложение используется чаще всего на естественном основании. Фундаменты глубокого заложения бывают свайными, столбчатыми и в виде колодцев.
По типу конструкции опора моста делится на массивную, стоечную, рамную, пустотелую, свайную и комбинированную. Массивные опоры используются при возведении мостов в сложных условиях, на реках с интенсивным ледоходом. В большинстве своем эти опоры мостов изготавливают из камня или бетона.
Стоечные имеют такое название потому, что тело опоры моста представляет собой стойки, объединенные вверху насадкой с подферменником, и закрепленные внизу в фундаменте. Рамные опоры внешне похожи на стоечные, отличаются несущим элементом – рамы в виде пространственных или плоских или рам, вверху у которых находится оголовок.
Пустотелые опоры моста представляют собой блоки из бетона, имеющие прямоугольную или круглую замкнутую форму.
Свайные, соответственно, состоят из нескольких рядов свай, объединенных поверху насадкой. От всех остальных свайные опоры мостов отличаются тем, что исполняют роль и фундамента, и тела опоры.
Читайте также: