Общие сведения о мостовых переходах. Составление проекта искусственного сооружения

Тема 2.1-2.2. Общие сведения о мостовых переходах. Основные данные для проектирования моста. Составление проекта транспортного сооружения

Общие сведения о мостовых переходах. Пересекаемые дорогой водные потоки образуются от атмосферных осадков (дождей), таяния снега и ледников. С поверхности земли вода стекает по по­ниженным местам (логам, тальвегам), создавая временные водо­токи или постоянные ручьи. Сливаясь, ручьи образуют реки, про­текающие по речным долинам. Территорию, с которой стекает вода к рассматриваемому месту постоянного или временного водотока,, называют бассейном водотока.

Стекая по земной поверхности, вода размывает рыхлые поро­ды, выносит их вниз по течению и откладывает на участках, где течение замедляется, образуя слой наносов аллювия.

Речные долины обычно имеют пониженную часть, по которой' проходит русло реки при меженном уровне, и боковые поймы,, которые затапливаются только при паводках, вызванных таянием снега или ливнями (рис. 2.1, а). В плане речная долина и русло всегда извилисты, причем по длине реки обычно чередуются более глубокие участки с меньшей скоростью течения — плесы, и мел­ководные участки с большими скоростями течения — перекаты.

Большинство рек СССР зимой покрывается льдом; этот период, называют периодом ледостава. Весной при таянии снега приток воды увеличивается, уровень воды в реке повышается, ле­дяной покров взламывается и начинается ледоход. Особенно тяже­лый ледоход возникает на реках, текущих на север, так как лед,, плывущий с южных участков реки, встречает на своем пути ледяной покров северных ее участков. Мосты и другие водопропускные искусственные сооружения должны пропускать наибольший притом воды водотока, а на реках также и ледоход.

Сечение водного потока, перпендикулярное к его течению, пред­ставляет собой живое сечение, а количество воды, протекаю­щее через это сечение, — расход водотока.

Наибольшие возможные расходы, на пропуск которых надо рас считывать искусственные сооружения, определяют по данным натурных наблюдений, обрабатывая их методами статистики и теории вероятностей. При этом принимают определенную норму вероятности превышения расчетного расхода и соответствующей уровня высоких вод. Так, для мостов на автомобильных дорога? I — III категорий и городских улицах и для труб принимают вероятность 1%, т. е. возможность появления расчетного расхода 1 раз; в 100 лет. Для больших и средних мостов на дорогах IV и V категорий, а также для малых мостов и для труб на дорогах II и III категорий принимают вероятность 2%, т. е. 1 раз в 50 лет.

При устройстве мостового перехода насыпи подходов обычно довольно сильно стесняют естественное живое сечение реки под мостом. Это вызывает изменение условий протекания водного по тока и увеличивает скорости течения под мостом. Вода, текуща5 по поймам, встречая на своем пути насыпи (дамбы) подходов образует поперечные течения вдоль этих насыпей и затем направляется в отверстие моста, вызывая у его краев отклонение течения и водовороты. При этом перед мостом уровень воды нескольких поднимается, создавая подпор. Увеличение скоростей течения, отклонения струй и водовороты могут вызывать размывы как общие распространяющиеся по всей ширине стесненного живого сечения так и местные обычно у мостовых опор.

Отметка верха насыпи подходов к мосту должна быть не менее чем на 0,5 м выше наибольшего расчетного уровня воды с учетов подпора, а также возможного набега волн на откос насыпи (см рис. 2.1, а).

Для улучшения условий протекания воды под мостом, направления пойменных потоков в отверстие и предохранения элементе) мостового перехода от размыва прибегают к устройству ре гул я

Регуляционные сооружения устраивают в виде струе направляемых дамб и траверс.

Струенаправляющие дамбы устраивают у береговых; опор, придавая им в плане очертание, способствующее плавном; протеканию в отверстие моста водного потока с пойм и русла.

Для направления потока с поймы в отверстие моста применяю криволинейные дамбы с шириной по верху 2 м (рис. 2.1, б). Чем большее количество воды идет с поймы, тем длиннее должна быть верховая часть дамбы. Чтобы отжать поток в сторону противопо­ложного берега, устраивают прямолинейную дамбу (рис. 2.1, в, г). Применяют также криволинейные дамбы с прямолинейной встав­кой, имеющие промежуточные свойства. Схемы устройства струенаправляющих дамб в различных условиях протекания потока под мостом приведены па рис. 2.1, б, в, г. Струенаправляющие дамбы рекомендуется устраивать, когда пойменный расход воды не менее 15% расчетного расхода или скорость воды под мостом до размы­ва более 1 м/с.

При небольшом стеснении пойм струенаправляющие дамбы заменяют грушевидными присыпками у конусов.

Кроме струенаправляющих дамб, с верховой стороны мостово­го перехода иногда устраивают траверсы в виде коротких дамб, выступающих в реку перпендикулярно или под углом к берегу или насыпи подхода. Траверсы препятствуют течению воды вдоль бере­га или насыпи (см. рис. 2.1, в), предохраняя их от размыва и спо­собствуя направлению водного потока в отверстие моста. Травер­сы делают незатопляемыми, т. е. выше уровня высоких вод не менее чем на 0,25 м, или затопляемыми, замедляющими донное течение и способствующими отложению наносов.

Струенаправляющие дамбы и траверсы устраивают в виде зем­ляных насыпей с хорошо укрепленными пологими откосами.

Ширину дамб по верху принимают не менее 2 м, а чаще равной 3 м. Головную часть дамб уширяют в сторону пойм не менее чем до 4 м (рис. 2.1, д). Откосам дамб придают уклон не круче 1: 2, а в головной части 1: 3. В зависимости от скорости течения откосы дамб укрепляют бетонными или железобетонными плитами, иногда одиночным или двойным мощением, а у подошвы — каменной наброской или фашинными (каменно-хворостяными) тюфяками. Внутренние откосы дамб обычно укрепляют одерновкой. На гор­ных реках с быстрым течением применяют укрепление берегов и откосов дамб тюфяками из бетонных и железобетонных плит, га­бионами (сетками из оцинкованной стальной проволоки, заполнен­ными камнем) или же другими способами.

Назначение величины отверстия моста, а также струенаправля­ющих и укрепительных сооружений— задача, допускающая раз­личные решения. Так, при уменьшении величины отверстия сокра­щается длина моста и, следовательно, стоимость его пролетных, строений. Однако увеличение возможных размывов требует углуб­ления заложения фундаментов, вызывающего удорожание опор. Вместе с тем усложняются и удорожаются также и струенаправ­ляющие сооружения.

Технико-экономическое сравнение вариантов мостового перехо­да дает возможность выбрать наиболее рациональное решение.

Составление проекта искусственного сооружения. Проектирова­ние моста или другого искусственного сооружения—ответствен­ная работа, в процессе которой выявляется будущий его вид, ре­шаются все основные вопросы технико-экономического, производ­ственно-эксплуатационного и архитектурно-эстетического характера, определяющие выбор типа, системы, конструкции и всех характерных особенностей сооружения. Проект разрабатывают по данным изыскания.

Изыскания должны выявить все местные условия, необходимы) для выбора местоположения сооружения, его системы, основных: размеров и особенностей конструкции.

При изысканиях выясняют топографические и геологические условия в месте устройства сооружения, а для мостов и труб также данные о возможном притоке воды. Для труб и малых мостов определяют размеры и характер бассейна стока, для мостовых пе­реходов— характерные уровни воды в реке, скорости и направле­ния течения, условия прохода ледохода и др. Изыскания мостовых переходов и других искусственных сооружений обычно производят в тесной взаимной связи и одновременно с изысканиями самой дороги.

Проекты мостов и других искусственных сооружений разраба­тывают последовательными стадиями в зависимости от их вели­чины.

Для большинства малых и средних мостов применяют типо­вые проекты, составленные для различной ширины проезжей части и нормативных нагрузок, величину которых принимают с учетом материала сооружения. Типовой проект содержит комплект рабочих чертежей конструкций пролетных строений и опор, а так­же сведения по расходу материалов на строительство. Задача про­ектирования в этом случае состоит в выборе наиболее рациональ­ной типовой конструкции, отвечающей реальным местным услови­ям, с учетом возможностей изготовления конструкций на ближай­шем заводе мостовых конструкций, условий их транспортирования и монтажа, а также привязки ее в плане и профиле к реальному рельефу местности.

Для разработки типовых конструкций мостов все чаще начина­ют применять автоматизированные системы проектирования с ис­пользованием ЭВМ. В память машины заранее помещают все све­дения о типовых элементах и возможных условиях их применения. Машина автоматически рассматривает большое число различных вариантов моста и наиболее рациональные из них выдает в виде различных таблиц с перечнем типовых элементов или чертежей, выполняемых на специальных графопостроителях. Рассмотрен представленные варианты конструкций, принимают окончательное решение и передают строительным организациям типовые рабо­чие чертежи, чертежи расположения конструкции на реальной местности и необходимую документацию по расходу материалов, их стоимости и способам возведения моста.

Следовательно, проектирование с применением типовых конст­рукций имеет одну стадию — рабочие чертежи.

Конструкции средних и больших мостов большей частью раз­рабатывают индивидуальными, их проектирование осуществляют в две стадии. Первой стадией проектных работ является составление технического проекта сооружения. На этой стадии решают все принципиальные вопросы по выбору места расположения мостового перехода, системы моста, конструкции пролетных строе­ний и опор, методов организации строительства, а также составля­ют смету на строительство. При разработке технического проекта моста определяют величину его отверстия исходя из условия без­опасного пропуска под мостом высоких вод. Одновременно подсчи­тывают возможные глубины размыва дна, необходимые срезки в живом сечении русла, а также выявляют надобность в укреплении дна и берегов, в струенаправляющих устройствах.

Очень важен правильный выбор схемы моста. Так, например, нерациональная система моста может вызвать излишние затраты материалов и денежных средств на его возведение. Неудачное расположение опор может затруднить пропуск высоких вод и ледо­хода или привести к подмывам, что потребует дополнительных эксплуатационных расходов.

Назначая величины отдельных пролетов моста, учитывают как судоходные требования или условия безопасного пропуска ледохо­да, так и экономические соображения. Если сооружение предназ­начено для пропуска автомобильной дороги над железной дорогой, каналом, автомагистралью, улицей, то величины его пролетов оп­ределяются соответствующими подмостовыми габаритами. Проле­ты виадуков назначают по экономическим соображениям.

Учитывая общее направление в строительстве, предусматрива­ющее всемерную его индустриализацию, а также унификацию и стандартизацию конструкций, при составлении схемы моста необ­ходимо максимально применять типовые конструкции, оправдав­шие себя как технически, так и экономически. Для выбора наиболее рациональной конструкции моста обычно составляют несколь­ко вариантов сооружения и производят их технико-экономическое сравнение. Если в памяти ЭВМ имеются данные о различных по­строенных мостах, то вычислительная машина может автоматиче­ски выбрать наиболее близкие к проектируемому сооружению при­меры построенных мостов и их основные показатели.

В процессе разработки технического проекта производят все основные расчеты сооружения, преимущественно с использованием ЭВМ.

Вторая стадия проектирования — составление рабочих черте­жей сооружения. Их разрабатывают на основе утвержденного тех­нического проекта, детализируя и подробно конструируя все эле­менты сооружения. Рабочие чертежи содержат также проект ор­ганизации строительства, проекты всех вспомогательных устройств, спецификации и другие данные, необходимые для выполнения всех работ по строительству. При составлении рабочих чертежей нель­зя отступать от принципиальных решений, принятых в техниче­ском проекте.

На основе рабочих чертежей строительная организация разра­батывает проект производства работ.

При разработке проектов больших мостов перед техническим проектом составляют технико-экономическое обоснование строительства моста, в котором на основании анализа мест­ных условий и транспортных потоков доказывается экономическая целесообразность его строительства.

Средние и большие мосты из типовых конструкций могут быть запроектированы в одну стадию в виде технического рабочего про­екта, когда одновременно составляются технический проект и ра­бочие чертежи.

Дата добавления: 2014-12-07