Лекція 1. Види штучних споруд. Елементи мостового переходу і мостів. Основні визначення і позначення, що використовуються в мостах

1.1. Види штучних споруд на автомобільних і міських дорогах

Автомобільні дороги, пролягаючи по різноманітній місцевості, перетинаються між собою або із залізницями, а також з різними перешкодами: ярами, ущелинами, гірськими хребтами, струмками, річками, озерами, морськими затоками і протоками. У цих ситуаціях для забезпечення безперешкодного руху на дорогах будують різні споруди: труб, мостові споруди, тунелі, галереї, балкони і підпірні стінки.

Рис. 1.1. Схема розташування водопропускної труби в тілі земляного полотна: 1 – рівень проїзної частини; 2 – земляне полотно; 3 – елемент оголовка труби

Труби використовуються для пропуску під дорогою невеликих водотоков (водопропускні труб), транспортних засобів, пішоходів, а в сільській місцевості і худоби. Вони влаштовуються в тілі земляного полотна дороги (рис. 1.1) із збірних об'ємних або плоских елементів, при цьому земляне полотно дороги не розривається, що сприяє комфортнішим умовам руху. У загальній кількості малих штучних споруд труби на автомобільних дорогах складають близько 70 %.

Мостові споруди (рис. 1.2) використовуються для пропуску доріг над водними перешкодами, ущелинами, ярами і над іншими дорогами.

На відміну від труб вони перекривають земляне полотно дороги своїми конструкціями, що складаються з пролітних будов і опор. При цьому пролітні будови перекривають простір між опорами, сприймають навантаження від транспортних засобів, що переміщаються по них, і передають його і власну вагу на опори. Опори сприймають зусилля від пролітних будов і передають їх через фундаменти на грунти основи. Різновидом мостових споруд є власне мости (рис. 1.2, а), шляхопроводи (рис. 1.2, б), віадуки (рис. 1.2, в), акведуки і естакади (рис. 1.2, г).

Міст – споруда для пропуску дороги над якою-небудь водною перешкодою.

Шляхопровід – мостова споруда, яка служить для пропуску однієї дороги над іншою в різних рівнях.

Віадук – мостова споруда на переході через глибокий яр, ущелину, суходіл, лощину з високим розташуванням проїзду над дном перешкоди. Характерною особливістю віадуків є опори великої висоти (від декількох десятків до сотень метрів).

Акведук – мостова споруда на переході водовода через яр, ущелину, річку, суходіл або дорогу.

Естакада - мостова споруда для пропуску дороги на деякій висоті над природною поверхнею місцевості, щоб простір під ними міг бути використане для різних цілей. Естакади зводять також замість насипів для пропуску дороги над долинами річок, болотистими ділянками місцевості, на підходах до мостів і шляхопроводів. Їх застосовують і для пропуску швидкісних автомагістралей над міською забудовою, при розширенні набережних і організації руху в міських умовах уздовж річок.

Рис. 1.2. Види мостових споруд: а – міст, б – шляхопровід, в – віадук, естакада; 1 – прогонова будова, 2 – проміжна опора; 3 – берегова опора

Тунелі застосовуються для пропуску дороги крізь товщу гірського масиву (рис. 1.3) або під крупними річками, озерами, морськими затоками або протоками. У містах їх застосовують для пропуску автомобілів і пішоходів під міською забудовою, вулицями і магістралями.

На гірських дорогах окрім віадуків і тунелів застосовуються галереї (рис. 1.4, а), балкони (рис. 1.4, б) і підпірні стінки (рис. 1.4, в).

Рис. 1.3. Тунель крізь гірський масив: 1 – гірський масив; 2 – тунель

Галереї використовуються для захисту дороги від сніжної лавини і каменепадів, балкони – для забезпечення необхідної ширини проїзду быля крутих схилів при скороченні об'ємів робіт по розробці скельних грунтів, підпірні стінки – для запобігання обваленню на дорогу грунту, що знаходиться за ними, а також для забезпечення стійкості земляного полотна (низові підпірні стінки).

Рис. 1.4. Споруди на гірських дорогах: а – галерея; б – балкон; у – підпірна стінка

Розглянуті штучні споруди є відповідальними і дорогими елементами дороги. Витрати на їх зведення складають приблизно 10 % від вартості дороги, що зводиться в рівнинній місцевості. У пересіченій і гірській місцевості, а також при перетині річок витрати на штучні споруди зростають і складають до 30 % і більш від загальної вартості дороги.

1.2. Елементи мостового переходу

Мостовим переходом (рис. 1.5) називається комплекс інженерних споруд, що зводяться при перетині дорогою водної перешкоди. У його склад входять міст, підходи до нього, регуляційні споруди, берегозакріплюючі пристрої і кригорізи.

Міст своїми конструкціями перекриває русло і частину заплави річки (рис. 1.5, а). Підходи до моста забезпечують з’єдна ння дороги з мостом. Їх влаштовують у вигляді земляних насипів або естакад. Регуляційні споруди у вигляді струмененаправляючих гребель і траверс і берегозакріплюючі пристрої застосовуються для захисту берегів річки біля моста від значного розмиву. Струмененаправляючі греблі споруджують біля берегових опор у вигляді земляних насипів з трапецієвидним поперечним перетином, додаючи їм в плані контур, сприяючий плавному протіканню в отвір моста водного потоку з верхової частини річки (рис. 1.5, б).

З верхового боку мостового переходу іноді влаштовують траверси у вигляді коротких гребель, виступаючих в річку перпендикулярно або під кутом до берега або насипу підходу (див. рис. 1.5, б).

Траверси знижують швидкість перебігу води уздовж берега або насипу, оберігають їх від розмиву і сприяють напряму водного потоку в отвір моста.

Кригорізи – споруди для захисту проміжних опор моста від безпосередньої дії льодоходу, який може бути дуже небезпечним для опор. Їх зводять перед кожною опорою з верхового боку моста на тій частині ширини річки, де можливий льодохід. У мостах з масивними опорами (кам'яними, бетонними, залізобетонними) кригорізи зазвичай суміщають з тілом опори.

Елементи мостів.

Мости складаються з пролітних будов і опор. У пролітних будовах мостів виділяють наступні основні частини: несучу проїзну частину, систему зв'язків і опорні частини.

Під проїзною частиною пролітної будови розуміють сукупність конструктивних елементів, що сприймають навантаження від транспортних засобів і пішоходів і передають їх на несучу частину. Проїзна частина в широкому сенсі включає несучі елементи і мостове полотно (рис. 1.6).

Несучі елементи проїзної частини сприймають навантаження від транспортних засобів і пішоходів і передають їх на основні несучі конструкції пролітної будови. Застосовують три головні види несучих елементів проїзної частини:

• балочна клітка – сукупність поздовжніх і поперечних балок;

• плоска або ребриста залізобетонна або дерев'яна плита;

• ортотропна металева плита – зварна конструкція, що складається з листа настилу, підкріпленого поздовжніми і поперечними ребрами.

Рис. 1.5. Профіль (а) і план (б) мостового переходу:

1 – насип підходу; 2 – струмененаправляюча гребля; 3 – міст; 4 – межа затоплення заплави; 5 – зміцнення берега; 6 – траверси

Рис. 1.6. Елементи мостового полотна:

I – тротуар; II – смуга безпеки; III – проїзна частина; IV – їздове полотно; 1 – огорожа поручня; 2 – одяг тротуарів; 3 – бар'єрна огорожа; 4 – щогла для освітлення; 5 – пристрій водовідведення; 6 – одяг їздового полотна; 7 – несучі елементи проїзної частини; 8 – несучі елементи пролітної будови

Мостове полотно – сукупність всіх елементів, розташованих на плиті проїзної частини пролітних будов, призначених для забезпечення нормальних умов і безпеки руху транспортних засобів і пішоходів, а також для відведення води з проїзної частини (див. рис. 1.6). Вона включає одяг їздового полотна, тротуари, огороджуючі пристрої, пристрої для водовідведення, обігріву і освітлення, деформаційні шви і з’єдна ння моста з підходами.

Поняття проїзної частини пролітної будови в даний час використовується і в вужчому значенні: це смуга на мостовому полотні для безпосереднього руху транспортних засобів.

Ширина цієї смуги рівна сумі ширини смуг руху, встановлених для моста. До цієї смуги повинні примикати запобіжні смуги (смуги безпеки). Вони призначені для забезпечення руху транспортних засобів на мосту зі встановленою швидкістю руху, їх наявність усуває психологічну дія на водія високої огорожі тротуарів і не призводить до зниження швидкості руху. Вони також забезпечують можливість з'їзду автомобілів з проїзної частини при виникненні небезпечних для руху ситуацій. Проїзна частина (у вузькому значенні цього поняття) разом із запобіжними смугами складають смугу їздового полотна, або габарит проїзду, рівний відстані в світлі між захисними огорожами.

Несуча частина пролітної будовисприймає дію власної ваги пролітної будови і тимчасового рухомого навантаження і передає його через опорні частини на опори. У простих балочних мостах малих прольотів несуча частина пролітних будов складається з дерев'яних або металевих прогонів, залізобетонних плит або балок; при середніх і великих прольотах як несуча частина застосовуються потужніші балки, а також ферми, рами або арки.

Зв'язки між елементами несучої частини пролітної будови (балками, фермами, арками) встановлюють з метою об'єднання їх в просторово жорстку конструкцію, здатну сприймати всіма елементами як вертикальні, так і горизонтальні навантаження незалежно від місця їх застосування. У повній системі зв'язків розрізняють горизонтальні (верхні і нижні) і вертикальні (опорні і проміжні) зв'язки.

Опорними частинами є спеціальні елементи пролітної будови, за допомогою яких навантаження від несучої конструкції передаються на опори заданому місці для забезпечення сприятливих умов роботи елементів пролітної будови і опори в зоні їх контакту. Крім того, опорні частини забезпечують поворот і поздовжній зсув опорних перетинів основних балок або ферм пролітної будови, що виникають при їх прогині від дії тимчасових навантажень, а також поздовжні і поперечні їх зсуви, що виникають від температурних деформацій пролітної будови.

Одним з важливих принципів раціонального конструювання є поєднання різних функцій в елементах конструкції. У сучасних конструкціях пролітних будов мостів цей принцип використовується досить широко. Так, плита (або поздовжні балки проїзної частини) працює на місцеву дію тимчасового навантаження і одночасно включається в роботу пролітної будови в цілому на загальну дію того ж навантаження. Крім того, ці елементи у складі пролітної будови виконують і функції поздовжніх і поперечних зв'язків.

Опори мостів сприймають навантаження від пролітних будов і передають їх на грунти основи через фундаменти або на воду (у наплавних мостах). Розрізняють проміжні і крайні (берегові) опори. Проміжні опори сприймають навантаження від ваги пролітних будов, тимчасових рухомих навантажень, від дії кораблів, дії льоду і вітру. Крайні опори, будучи засадами, крім того, працюють як підпірні стінки, сприймаючи тиск від насипу підходів.

Конструктивне вирішення моста багато в чому залежить від ширини, глибини, швидкості течії річки, виду грунтів на дні її русла і заплави, умов льодоходу, вимог судноплавства на річці.

Істотний вплив при цьому роблять і наступні розрахункові рівні води в річці (рис. 1.7):

• рівень високих вод (РВВ) – найвищий рівень води в річці в місці мостового переходу, який визначають за багаторічними даними гідрометричних спостережень з різним ступенем забезпеченості для мостів на дорогах різних категорій;

• розрахунковий судноплавний рівень (РСР) – найвищий рівень води в річці в судноплавний період, який зазвичай трохи нижчий РВВ;

• рівень межевих вод (РМВ) – середній рівень води в річці в період між паводками.

Рис. 1.7. Характеристики моста і рівня води в річці:

1 – насип підходу; 2 – конус насипу; 3 – засада; 4 – пролітна будова з їздою зверху; 5 – пролітна будова з їздою низом; 6 – проміжна опора; 7 – фундамент опори

Основні визначення і позначення, вживані на кресленнях і схемах мостів (див. рис. 1.7):

• довжина моста L – відстань між початком і кінцем моста, зміряне по його осі. При цьому початок моста – перша по ходу відліку кілометражу точка перетину лінії, що сполучає кінці відкрилків засади або інших видимих конструктивних елементів засади або пролітної будови з віссю моста, без урахування перехідних плит, а кінець моста – остання по ходу відліку кілометражу точка перетину лінії, що сполучає кінці відкрилків засади або інших видимих конструктивних елементів засади або пролітної будови з віссю моста;

• отвір моста L₀ – горизонтальний розмір між внутрішніми гранями засад або конусами насипу, зміряний при розрахунковому рівні високих вод з виключенням товщини проміжних опор;

• висота моста Н – відстань від рівня проїзної частини по осі моста до рівня межевих вод;

• вільна висота під мостом Н₀ – відстань між низом пролітних будов і рівнем високих вод або розрахунковим судноплавним рівнем (якщо є судноплавство);

• висота опори h – відстань від її верху до грунту;

• будівельна висота пролітної будови h – відстань від поверхні проїзної частини до найнижчих частин пролітної будови;

• розрахунковий проліт l – відстань між осями опорних частин пролітної будови на суміжних опорах;

• ширина моста В – відстань між поручнями в світлі;

• ширина пролітної будови В₀ – відстань між осями крайніх головних балок або ферм;

• ширина проїзної частини b – відстань між внутрішніми кромками смуг безпеки;

• ширина їздового полотна (габарит проїзду) Г – відстань між огорожами.

Основні параметри моста встановлюють в процесі його проектування з урахуванням його призначення і умов місця його розташування.

Елементи труб. Основними елементами труб є їх тіло, фундамент, вхідний і вихідний оголовки (рис. 1.8). Тіло труб – основна частина труби між вхідним і вихідним оголовками у вигляді оболонки, що знаходиться в грунті насипу, має замкнуту форму поперечного перетину, що служить для сприйняття зовнішніх навантажень, а також для утворення необхідного отвору. Оголовки, розташовані з верхового боку водопропускної труб, називаються вхідними, а розташовані з її низового боку – вихідними. Вони забезпечують з’єдна ння тіла з укосами земляного полотна і покращують умови протікання води. Фундамент труби під її тілом і оголовками сприймає передаваний тиск і забезпечує необхідну надійність грунтової основи під трубою.

Рис. 1.8. Елементи водопропускної труби на автомобільній дорозі:

1 – вхідний оголовок; 2 – тіло (ланки) труби; 3 – фундамент; 4 – вихідний оголовок

Дата добавления: 2013-12-14