Опоры мостов
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Тематика:
Строительные конструкции
Издательство:
Инфра-Инженерия
Автор:
Смирнов Владимир Николаевич
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 108
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
ISBN: 978-5-9729-1665-8
Артикул: 843324.01.99
Рассмотрены конструктивные, технологические и эксплуатационные решения опор мостовых сооружений балочной системы. Приводятся рекомендации по конструированию и расчёту опор мостов. Для студентов строительных специальностей, а также слушателей курсов повышения квалификации и переподготовки.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
- ВО - Магистратура
- 08.04.01: Строительство
- ВО - Специалитет
- 08.05.02: Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
В. Н. Смирнов ОПОРЫ МОСТОВ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2024
УДК 624.21 ББК 39.112 С50 Рецензенты: председатель совета директоров АО «Институт Гипростроймост – Санкт-Петербург», канд. техн. наук Ю. П. Липкин; профессор кафедры «Мосты» ПГУПС, канд. техн. наук Г. И. Богданов Смирнов, В. Н. С50 Опоры мостов : учебное пособие / В. Н. Смирнов. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 108 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1665-8 Рассмотрены конструктивные, технологические и эксплуатационные решения опор мостовых сооружений балочной системы. Приводятся рекомендации по конструированию и расчёту опор мостов. Для студентов строительных специальностей, а также слушателей курсов повышения квалификации и переподготовки. УДК 624.21 ББК 39.112 ISBN 978-5-9729-1665-8 Смирнов В. Н., 2024 Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024
ЛЕКЦИЯ № 1. Общие сведения об опорах мостовых сооружений 1. Части опоры. Зоны опоры Мостовая опора – это элемент моста (виадука, эстакады, путепровода), представляющий собой мостовую конструкцию, предназначенную для восприятия действующих на нее постоянных и временных нагрузок и передачи их на грунт основания. Различают концевые опоры (устои) и промежуточные (так называемые «быки»). Мостовая опора включает в себя следующие основные части: – оголовок (насадку, ригель) – верхняя часть опоры, на которой размещается подферменная плита с подферменными площадками для установки опорных частей пролетного строения; – тело – часть опоры между оголовком и фундаментом; – фундамент – нижняя часть опоры, непосредственно взаимодействующая с грунтом основания. Тело опоры по высоте можно разделить (рис. 1.1) на следующие три зоны (в зависимости от степени воздействия водотока): – верхнюю (надводную или надземную), т. е. незатопляемую; – среднюю (зону переменного уровня воды); – нижнюю (подводную или подземную). Рис. 1.1. Элементы опоры и ее зоны по высоте: а – элементы опоры; б – опора в русловой части реки; в – то же на пойме; г – опора путепровода; 1 – оголовок; 2 – тело; 3 – фундамент; 4 – зона переменного уровня воды и приравненная к ней; 5 – глубина промерзания; 6 – половина глубины промерзания 3
В наиболее трудных условиях находится средняя зона промежуточной опоры, подвергающаяся периодическому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию, механическим воздействиям льда, навалу судов, истирающему воздействию водопесчаных масс и т. п. Верхняя граница средней зоны принимается на 1 м выше наивысшего уровня воды (НУВВ), а нижняя граница – на 0,5 м ниже нижней поверхности слоя льда наибольшей толщины при наинизшем уровне ледостава (НУЛ). У опор на пойме верхняя граница остается той же, а нижняя принимается на уровне, соответствующем половине глубины промерзания грунта. В случае виадука, эстакады или путепровода, характерных отсутствием поверхностных вод, верхняя граница средней зоны принимается на отметке выше поверхности грунта на 1,0 м, а нижняя – на отметке, соответствующей половине глубины промерзания грунта. Устой в своей средней зоне чаще всего не подвергается воздействиям ледохода или навала судов, но, размещаясь в дренирующем грунте, как и промежуточная опора увлажняется и высыхает, частично промораживается и оттаивает. 2. Классификация опор Сооружаемые в настоящее время опоры железнодорожных и автодорожных мостов имеют широкую гамму конструктивных решений. Поэтому целесообразно их классифицировать. 1. По расположению опоры в составе моста опоры делятся на береговые (обсыпные и необсыпные устои) и промежуточные. 2. По материалу тела – на каменные, бутобетонные, бетонные (в облицовке и без облицовки), железобетонные, металлические и деревянные. 3. По конструкции – на имеющие фундаменты, конструктивно отделенные от надфундаментной части, и на свайные, у которых тело и фундамент составляют единое целое (не разделены), а свайный ростверк отсутствует (безростверковые опоры). 4. По типу фундамента – с фундаментами на естественном основании (мелкого заложения), на кессонах, на опускных колодцах, на сваях (глубокого заложения). 5. По способу сооружения – на монолитные, сборно-монолитные и сборные. 6. По массивности тела опор – на массивные, немассивные и комбинированные. 7. По величине пролетов – на опоры малых и средних мостов (с пролетами до 40 м и длине моста до 100 м) и опоры больших мостов (с пролетами 40 м и более или при длине моста от 100 до 500 м)1. 8. По системе моста – на опоры балочных, арочных, рамных, висячих (вантовых), разводных мостов. 1 При пролетах в свету более 120 м или длине моста более 500 м мост считается внеклассным. 4
Опора является частью моста, наиболее подверженной воздействию внешней среды, поэтому к материалу опоры предъявляются повышенные требования в части морозостойкости, прочности и водонепроницаемости. По СНиП 2.05.03-84* капитальные опоры сооружаются из бетона, бутобетона, железобетона и камня. Поэтому основные требования касаются бетона и облицовочного камня опор. По прочности класс бетона на сжатие в бетонных конструкциях опор, а также в железобетонных подземных конструкциях по нормам должен быть не ниже В20. В железобетонных надземных (надводных) конструкциях опор класс бетона должен быть не ниже В22,5. Класс бетона облицовочных блоков должен быть не ниже В45 при минимальной температуре воздуха ниже –40 °С и В35, если минимальная температура воздуха выше –40 °С. Если бетонные облицовочные блоки отсутствуют, то допускается применение для опор облицовки из естественного камня с прочностью на сжатие не менее 59 МПа, а в случае мощных ледоходов – 98 МПа. Опоры должны быть облицованы при среднемесячной температуре наиболее холодного месяца ниже –20 °С, а также на реках, вскрывающихся при отрицательных температурах воздуха. В других случаях допускается устройство опор без облицовки. Армирование облицовочных блоков применяется из условия их транспортировки и заанкеривания на отрывающее воздействие льда. Толщина швов между облицовочными блоками допускается не более 1,5 см. По морозостойкости марка бетона F нормируется в зависимости от климатических условий (среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца tсм), вида конструктивных элементов опоры и зоны расположения ее элементов. Марки бетона по морозостойкости F должны быть не ниже приведенных в таблице 1.1. Таблица 1.1 Допустимые марки бетона опоры по морозостойкости Расположение конструкций в надводной, надземной и подземной зонах в зоне переменного уровня воды Конструкции Климатические условия бетонные массивные бетонные массивные железобетонные и тонкостенные бетонные железобетонные и тонкостенные бетонные кладка тела бетонное заполнение Умеренные (tcм t 10 qС) 100 100 200 100 100 Суровые tсм = –10 qС… –20 °С 200 100 300 200 100 Особо суровые (tсм d –20 °С) 300 200 400 300 200 5
Марка по морозостойкости бетона облицовочных блоков принимается не ниже F300 для суровых условий и F500 для особо суровых. По водонепроницаемости марки бетона опор принимаются не ниже W4 для конструкций подводной (подземной) зоны. В блоках облицовки – W6 и W8 со средней температурой воздуха наиболее холодной пятидневки, соответственно, до –40 °С и ниже –40 °С. 3. Термины и определения В настоящем разделе применены следующие термины с соответствующими определениями: 1. Арматура – отдельные стержни, вязаные или сварные каркасы из стержней. 2. Бетон – искусственный камень, образуемый из смеси вяжущих материалов (цементов, воды и заполнителей (гравия, щебня, песка)). 3. Бетон омоноличивания – бетон, объединяющий отдельные блоки. 4. Бетонная смесь – состав из воды, цемента, песка и щебня. 5. Добавки – материалы, вводимые в бетонную смесь для улучшения качества бетона (пластифицирующие, воздухововлекающие, модифицирующие, противоморозные). 6. Железобетон – композитный строительный материал, состоящий из бетона и арматуры. 7. Контурные блоки (облицовка) – наружная часть кладки массивных опор мостов, применяемая для защиты тела опоры от разрушения от воздействия ледовых нагрузок и температурных перепадов, и для архитектурного оформления. 8. Мост – наиболее распространенное и обобщенное понятие мостового сооружения. 9. Мостовой переход – комплекс сооружений, включающий мост, участки подходов в пойме реки, регуляционные и другие укрепления. 10. Мостовое сооружение – искусственное сооружение над различными препятствиями для пропуска различных видов транспорта и пешеходов, а также водотоков, селей, скота, коммуникаций различного назначения – порознь или в различных комбинациях. 11. Несущая способность – степень сопротивляемости материала, конструкции напряжением от постоянных и временных нагрузок. 12. Нож ледореза – режущая грань ледореза, непосредственно воспринимающая напор льда и способствующая его разрушению. 13. Оголовок опоры – самая верхняя, утолщенная, армированная часть опоры моста, служащая для установки на нее опорных частей и непосредственно воспринимающая опорные давления пролетных строений. 14. Опора анкерная – опора многопролетного моста, воспринимающая горизонтальные усилия, собирающиеся с нескольких пролетов, от торможения, температурных воздействий и других горизонтальных сил. 6
15. Опора гибкая – опора, как правило, большой высоты, обеспечивающая частично или полностью продольные перемещения пролетного строения за счет своей упругой податливости. Опора двухрядная – свайная опора, состоящая из двух рядов свай по фасаду, объединяемых общей насадкой. 16. Опора жесткая – массивная опора, обладающая значительной жесткостью в продольном направлении моста, способная воспринимать всю горизонтальную нагрузку, передающуюся от пролетного строения, или давление грунта насыпи и не участвующая в обеспечении продольных перемещений пролетного строения за счет собственной деформации. 17. Опора качающаяся – опора в виде стоек или стенки с шарнирами на концах. 18. Опора массивная – бетонная опора без внутренних полостей, размеры которой, как правило, больше (по конструктивным соображения) расчетных. 19. Опора монолитная – опора, забетонированная непосредственно на месте строительства. 20. Опора моста – несущий элемент мостового сооружения, поддерживающий пролетные строения и передающий нагрузки от них на грунт основания. 21. Опора пойменная – опора, расположенная в пойменной части моста, т. е. за пределами средней межени. 22. Опора промежуточная (бык) – опора многопролетного моста, расположенная между устоями. Термин «бык» (применять его не рекомендуется) относится лишь к жестким массивным опорам. 23. Опора пустотелая – опора с внутренними полостями в ее теле, предназначенными для снижения расхода материала и общей массы с целью уменьшения давления на грунт. 24. Опора рамная – железобетонная или деревянная опора в виде рамы. 25. Опора речная (русловая) – промежуточная опора, расположенная в русле реки, т. е. в зоне межени. 26. Опора сборная – опора из заранее изготовленных железобетонных или бетонных элементов, объединенных тем или иным способом. 27. Опора сборно-монолитная – опора, выполненная из заранее изготовленных железобетонных или бетонных элементов, объединенных на месте строительства бетоном, обычно служащим заполнителем внутренней полости. 28. Опора свайная – опора, состоящая из одного или двух рядов свай (по фасаду), объединенных поверху насадкой. 29. Опора стоечная – опора, часть которой выше обреза фундамента выполнена из стоек, объединенных поверху насадкой. 30. Опора столбчатая – опора без фундамента, выполнена из одного или нескольких сплошных или пустотелых столбов, объединенных либо не объединенных поверху ригелем. 31. Опора телескопическая – промежуточная опора, тело которой состоит из нескольких ярусов. Размеры сечений опоры одинаковые по форме, уменьшаются в каждом ярусе, но в пределах яруса постоянны. 32. Открылок (крыло устоя) – консольный элемент устоя, не имеющий фундамента и служащий для удержания грунта насыпи подхода. 7
33. Площадка подферменная – верхняя поверхность оголовка подферменной плиты ригеля, насадки (оголовка), служащая для установки подферменников или опорных частей пролетного строения. 34. Подферменник (подферменный камень) – элемент верхней части опоры моста, выполненный из камня или в виде железобетонного выступа над подферменной площадке, предназначенный для установки опорных частей и служащий для распределения опорного давления пролетного строения на тело опоры. 35. Предельное состояние – состояние, при котором конструкция, основание перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ. 36. Противоусадочная арматура – устанавливаемая для локализации усадочных явлений в бетоне. 37. Процент износа – показатель износа, характеризующий в процентах снижение в элементе мостового сооружения потребительских свойств (функциональных параметров), принимаемый в соответствии с устанавливаемыми нормативными значениями. 38. Работоспособное состояние – состояние мостового сооружения, при котором значения всех функциональных параметров соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) проектной документации. 39. Рабочая арматура – назначаемая по расчету конструкций. 40. Распределительная арматура – предназначена для более равномерного распределения усилий по площади. 41. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. 42. Ригель опоры – верхняя железобетонная часть столбчатой опоры (а также массивной опоры). 43. Свая-оболочка – железобетонная полая круглая свая с открытым концом и диаметром более 1 м, внутренняя полость которой заполняется грунтом или бетоном. 44. Свая-столб – разновидность железобетонных цилиндрических или призматических свай сплошного сечения, погружаемых в предварительно пробуренные скважины с последующим заполнением зазора между боковыми поверхностями скважины и элемента песчано-цементным или грунтовым раствором. 45. Слив – наклонно расположенная плоскость подферменной площадки, а также других элементов опоры, обеспечивающая сток воды с поверхностей тела опоры. 46. Сплошность бетона – показатель качества укладки, характеризущий непрерывность материала и отсутствие аномальных зон (шлам, пустоты, неуплотненные, пористые участки). 47. Срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации мостового сооружения или ее возобновления после реконструкции или ремонта до перехода в предельное состояние. 8
48. Стена подпорная – конструкция, удерживающая от обрушения находящийся за ней массив грунта, в том числе и находящиеся на нем нагрузки. 49. Стена шпунтовая – сплошная стенка, образованная шпунтом (деревянным, железобетонным, стальным), служащая водонепроницаемой преградой и удерживающая от обрушения грунт в ограждении котлованов. 50. Стенка обратная – боковая стена устоя, стоящая на фундаменте, удерживающая засыпку за устоем. 51. Стенка шкафная – элемент верхней части устоя, отделяющий торец пролетного строения и зону расположения опорных частей от грунта насыпи подхода. 52. Тело опоры – часть опоры, расположенная между оголовком и фундаментом. 53. Трещиностойкость – способность материала конструкции сопротивляться образованию или развитию до заданных пределов в нем трещин под действием нагрузок, технологических и климатических воздействий. 54. Устой анкерный – устой многопролетного моста, на котором расположены неподвижные опорные части, воспринимающие горизонтальные усилия, собирающиеся с нескольких пролетов. 55. Устой диванный – устой простейшего типа, выполненный в виде опертых на щебеночную подушку и находящихся в грунте насыпи бруса или железобетонной плиты со шкафной стенкой и открылками. 56. Устой козловый – устой железобетонный свайный или стоечный с двумя или более рядами свай или стоек (по фасаду), у которого ряд свай или стоек со стороны пролетного строения наклонный. 57. Устой обсыпной – устой, большая часть которого находится в грунте конуса насыпи, выступающего за переднюю стенку устоя. 58. Устой раздельный – устой, состоящий из двух частей: обсыпного устоя и опоры типа промежуточной, между которыми может быть устроена стенка, препятствующая проходу льда и воды между конусом насыпи и опорой. 59. Устой свайный – устой, в котором насадка или насадка со шкафной стенкой и открылками оперта на сваи. 60. Устой с обратными стенками – устой, к телу которого примыкают расположенные параллельно оси моста под прямым углом две обратные стены постоянной высоты, равной высоте устоя, входящие в тело насыпи и опертые на фундамент. 61. Устой с откосными стенками – устой, к телу которого под углом к оси моста примыкают две стены переменной высоты, опертые на фундамент. 62. Устой столбчатый – устой, состоящий из сборных или монолитных столбов, объединенных поверху железобетонным ригелем со шкафной стенкой и открылками. 63. Устойчивость – способность сооружений и их элементов сопротивляться внешним усилиям без разрушения, сохраняя первоначальную форму, равновесие и положение. 9
64. Хладостойкость – способность материалов, элементов, конструкций и их соединений сопротивляться хрупким разрушениям при низких температурах окружающей среды. 65. Шов – зазор между блоками. 66. Экология – научные принципы рационального природопользования и охраны живых организмов. 67. Эстакада – мостовое сооружение, предназначенное для пропуска транспортных средств над территорией с оставлением свободного пространства под пролетными строениями. 4. Сопряжение моста с подходами. Обеспечение устойчивости конуса насыпи подхода Сопряжение моста с подходными насыпями осуществляется в пределах концевых участков насыпей – конусов, внутри которых размещаются концевые опоры моста – устои. Главное требование к этому сопряжению – обеспечить плавный въезд на мост за счет постепенного повышения жесткости основания железнодорожного пути или дорожного покрытия автопроезда при переходе с подхода на мост. Отсутствие просадок грунта за устоем обеспечивается: – особой конструкцией устоя, препятствующей высыпанию грунта в стороны; – заходом устоя в тело подходной насыпи на 0,75 м при высоте насыпи до 6 м и не менее 1,0 м при высоте насыпи более 6,0 м; – укладкой за устоем автодорожных мостов переходных плит длиной до 8 м, опирающихся одним концом на устой, а другим – на грунт подходной насыпи; – устройством конусов насыпей по концам моста, удерживающих насыпь от сползания в сторону реки. Необходимо принимать меры по обеспечению устойчивости конуса. К ним относятся (рис. 1.2): – отсыпка конуса дренирующим грунтом (песком, гравием, щебнем) с послойным уплотнением; – придание откосам конуса достаточно пологих уклонов (при высоте насыпи более 12 м предельно допускаемая крутизна откосов должна определяться расчетом устойчивости конуса против глубокого сдвига, для обсыпных устоев высотой до 12 м уклон принимают равным 1:1,5. Что касается необсыпнх устоев, то при высоте конуса до 6 м уклон составляет 1:1,25, при большей – до 12 м – нижняя часть конуса высотой 6 м устраивается с уклоном 1:1,5, а верхняя – 1:1,25); – укрепление грунтов основания конуса в случае их недостаточной несущей способности (особенно при высокой насыпи подхода и наличии глинистых прослоек); – организация отвода с конусов атмосферных осадков, попадающих на проезжую часть и устремляющихся в виде водных потоков к конусам (отметки верха которых часто ниже отметок подхода и моста) путем устройства водоот10