Перелом опоры моста
+7(495)543-42-56|+7 (999) 674-90-11
Проектный институт ТРАНССТРОЙПРОЕКТ специализируется на проектировании транспортных сооружений. Выполняет расчет опор для моста с гарантией долговечности и надёжности. Разрабатывает проектную документацию на опоры (КЖ) точно в срок.
Наиболее трудоемкий и ответственный процесс в строительстве мостов – возведение его опор. Но выбор правильного типа опор и технологий их возведения производится еще на стадии проектирования мостового сооружения.
Опоры мостового сооружения воспринимают на себя постоянные и временные нагрузки и передают их основанию. Неправильные расчеты нагрузок могут привести к воздействию больших усилий на сооружение, чем оно может выдержать, что приведет к нарушению его эксплуатации.
Именно проектировщик решает первоначальную задачу надежности и долговечности проектируемой конструкции, принимая во внимание условия местности будущего строительства, параллельно оптимизируя его стоимость и трудозатраты посредством выбора наилучших технических решений.
В этой статье мы расскажем, какие опоры существуют и из чего приходится выбирать проектировщику, чтобы создать надежный объект, который прослужит не один десяток лет.
Конструкция опоры
Для начала, необходимо понимать, из чего состоит опора моста. Её составляющими чаще всего являются три части:
- Ригель или оголовок опоры – воспринимает давление от пролетного строения и передает нагрузку от опорных частей вниз на тело и фундамент.
- Тело опоры – средняя часть, изготавливаемая из бетона или железобетона. Имеет несколько конструктивных разновидностей, определяющих тип опоры в целом.
- Фундамент опоры – часть опоры, располагающаяся под землей или водой. Тип фундамента выбирается в соответствии с геологическими изысканиями, после исследования грунтов местности будущего строительства. Для некоторых разновидностей тело опоры может одновременно являться ее фундаментом.
Типы опор
По способу изготовления
- Монолитные опоры – изготавливаются из бетона, бутобетона, железобетона или камня.
- Сборные опоры (до 20% бетона в составе) – собираются на монтаже из отдельных блоков. Отличаются от монолитных опор простотой сборки, и, соответственно, меньшей трудоёмкостью с малым количеством «мокрых» работ. Есть также возможность переноса части работ со стройки на завод, например, для предварительного натяжения арматуры. Использование сборных опор сокращает время их возведения, но, нужно отметить, что не всегда этот тип опор подходит для конкретного объекта, т.к. наличие стыков в сборной конструкции делает её менее надежной, в сравнение с монолитной.
- Сборно-монолитные опоры (более 20% бетона).
По расположению
Для возведения любого моста необходимо два типа опор:
- Устои – крайние опоры, на которые опираются концы пролетных строений. Чаще всего имеют в своей конструкции еще один элемент – шкафные стенки, с прямыми или обратными открылками, откосными стенками, отделяющие торцы пролетных строений от насыпи.
Устои также подразделяются на обсыпные, имеющие конус насыпи, входящий в длину пролета, и необсыпные, где насыпь находится в пределах длины устоя.
Пример обсыпного типа устоев, путепровод автодороги Ш-2 на участке от М2 до М7
- Быки – промежуточные опоры, воспринимающие давление от пролетного строения. Чаще всего изготавливаются из железобетона и бетона, и лишь иногда из стали, а так же с использованием деревянных и стальных свай.
Пример опоры металлической промежуточной, путепровод на транспортной развязке на автомобильной дороге «Граница РФ (на Екатеринбург) – Алматы» 1247 км.
По типу конструкции тела и фундамента опоры
Массивные опоры. Чаще используются при строительстве мостов, находящихся в сложных условиях: например, через крупные реки, реки с агрессивными водами или ледоходом, так как обладают наибольшей прочностью к дополнительным внешним нагрузкам.
Облегченные опоры. Имеют несколько разновидностей:
Столбчатые опоры. Опоры в виде отдельных столбов – оболочек, частично заполненных бетоном, объединенных сверху ригелем. При хороших свойствах грунта, тело опоры служит одновременно и её фундаментом.
Свайные опоры. Железобетонные опоры в виде свай, забитых в грунт и объединенных сверху железобетонной насадкой. Бывают с как ростверком, так и без.
Стоечные опоры. Опоры в виде отдельных стоек, опирающихся на сборный или монолитный фундамент.
Проектирование опор
При проектировании опор необходимо руководствоваться основными принципами, которые позволят сделать правильный выбор:
- Местность и условия строительства. При проектировании моста, который будет подвержен повышенному волновому и ледовому воздействию, а также навалу судов, производится расчет дополнительных нагрузок на опоры, проектируются ледорубы.
- Сроки строительных работ, зависящие напрямую от их трудоемкости, наличия «мокрых» работ, использования грузоподъемной техники.
- Стоимость работ, зависящая от расхода материала на строительство и защиту мостовых опор, а, также, от трудоемкости и сроков строительно-монтажных работ.
Как мы смогли убедиться, задача грамотного выбора типа опор для каждого конкретного случая очень не проста. Специалисты проектного института ТРАНССТРОЙПРОЕКТ имеют широкий опыт проектирования мостовых сооружений. Все выбранные нами опоры грамотно рассчитаны на нагрузки и наилучшим образом подходят к каждому конкретному сооружению, обеспечивая его надежность и гарантируя долговечность.
Вас могут заинтересовать наши услуги:
Создаём детальные модели сооружения. Учитываем экономические и технические факторы именно вашего объекта. [Подробнее]
Применяем современные технологии и материалы, которые экономят ваш бюджет и ускоряют процесс строительства. [Подробнее]
Является инструкцией по монтажу конструкций, гарантирующей вам соблюдение технологий. Позволяет сократить сроки и стоимость строительно-монтажных работ. [Подробнее]
Максимально учитываем реальные условия строительства объекта. Благодаря этому исключаются временные и финансовые потери. [Подробнее]
Позволяет снизить общую сметную стоимость и оптимизировать сроки строительства. [Подробнее]
Мы знаем реальные пути экономии и предлагаем оптимальные решения в самых сложных случаях. Воспользуйтесь нашими знаниями.
[Подробнее]
Разработка документации КМ пролётных строений и КЖ опор
Специальные вспомогательные сооружения и устройства (СВСиУ)
Разработка технологических регламентов
Разработка проектов организации строительства (ПОС)
Создание проектов производства работ пролётных строений (ППР)
Расчёт смет на проектные и строительно-монтажные работы
Источник
3 Проектирование профиля железной
дороги
Прямолинейные участки
и вертикальные круговые кривые называются элементами профиля[5]. Прямолинейные
участки характеризуются наклоном к горизонтальной плоскости и длиной. Наклон
элемента принято определять уклоном i, который представляет собой отношения превышения h (м) к 1 км и горизонтального
положения L (рис.3.1) и определяется по формуле (2.13).
Уклоны измеряются в
тысячных долях – промилях (‰).
Уклон элемента по
которому поезд движется на подъем, считается положительным, на спуск –
отрицательным. Подъем и спуск – относительные понятия. Элементы с уклоном i = 0 называется
площадками. Точка пересечение двух соседних прямолинейных элементов называется
переломом профиля. Перелом профиля характеризуется алгебраической разностью
уклонов i =i2 -i1 и принимается обычно
по модулю i =i2 -i1Поэтому i правильно называть модулем алгебраической разности
уклонов, однако для краткости называют ее разностью уклонов, имея в виду
модуль.
Вертикальные кривые
характеризуются параметрами RB, αB, KB, TB, БВ (рис.3.2).
С практически приемлемой точностью αB=i/1000.
Длина вертикальной
кривой KB = RBi /1000. Тангенс вертикальной кривой TB = RBi /2000. Биссектриса вертикальной кривой БВ = T/2 RB.
В тех случаях, когда БВ1 см, вертикальную кривую можно не устраивать.
Рисунок 3.1 —
Перелом продольного профиля
Трасса железной дороги – это продольная ось
железнодорожного пути на уровне бровок основной площадки земляного полотна.
Продольный профиль железной дороги представляет собойразвернутую на плоскость вертикальную
цилиндрическую поверхность, проходящую через трассу. Изображение на этой
развертке называется проектной линией продольного
профиля. Элементы проектной линии продольного профиля кратко называют
элементами продольного профиля.
План трассы – это проекция трассы на горизонтальную плоскость.
План состоит из отрезков прямых, пересекаемых под разными углами и сопрягаемых криволинейными
участками пути. Элементы продольного профиля и плана иногда называют элементами трассы.
Рисунок 3.2 —
Вертикальная кривая
Продольный профиль и
план железной дороги должны обеспечивать безопасность движения поездов
установленной массы с наибольшими допустимыми скоростями, т.е. должны быть
исключены возможность схода подвижного состава с рельсов и разрывы сцепных
приборов в движущихся поездах. Для этого продольные и поперечные силы R, возникающие в
поезде, не должны превышать допускаемых значений: RRдоп.
При проектировании
продольного профиля и плана необходимо обеспечить бесперебойность движения
поездов, для чего должны быть предотвращены снежные и песчаные заносы,
остановки поездов на участках с повышенным сопротивлением движению.
Горизонтальный элемент
профиля (i =0) называют площадкой, границу смежных элементов – переломом профиля,
расстояние между смежными переломами – длиной элемента.
Руководящим уклоном называется наибольший уклон
неограниченного протяжения, на котором при движении на подъем грузового поезда
расчетной массы с принятым на данной линии типом локомотива скорость поезда
устанавливается равной расчетной для данного типа локомотива. От крутизны
руководящего уклона зависят длина линии, объемы строительных работ и
эксплуатационные показатели. Чем круче руководящий уклон, тем короче может быть
трасса железной дороги на участках преодоления высотных препятствий, а
следовательно меньше строительная стоимость дороги. Руководящий уклон
выбирается при проектировании железной дороги с учетом рельефа района
проектирования и размеров перевозок во взаимосвязи с выбором типа локомотива и
полезной длины приемоотправочных путей и руководящими уклонами примыкающих
железных дорог[3].
Уклон кратной тяги iкр – уклон, по которому
поезд движется с расчетной скоростью, ведомый двумя или несколькими
локомотивами (рис.3.3).
Равнодействующая всех
сил приложенных к поезду при постоянной скорости равна нулю.
R= nFк(р) | (3.1) |
Уклон кратной тяги
Рисунок 3.3 —
Уклон кратной тяги
Уравновешенный уклон – это руководящий уклон в
направлении с меньшими размерами перевозок, он всегда круче руководящего. Поскольку
размеры перевозок различаются по направлениям, то при одном и том же числе
поездов «туда» и «обратно» масса поезда в направлении с небольшими размерами
перевозок будет меньше. Условно будем называть это направление «обратно».
«Облегченный» поезд массы Qобр локомотив сможет
вести по более крутому уравновешенному уклону. Величину iур найдем из условия равенства нулю равнодействующей, приложенной к поезду
(рис.3.4). т.е. R = Fк(р) – Р(w + iур) – Qобр (w+ iур) =0.
Откуда
Инерционный уклон ij – уклон круче руководящего, преодолеваемый поездом с
использованием запасов кинетической энергии (с разгона).
Рисунок 3.4 —
Уравновешенный уклон
Инерционным называется уклон круче руководящего, преодолеваемый
при движении на подъем за счет работы силы тяги локомотива и использования
кинетической энергии поезда. Такой уклон может быть применен в том случае,
когда участок, предшествующий подъему представляет собой спуск, на котором
поезд достигает большой скорости, приобретая при этом значительную кинетическую
энергию.
В случае торможения
часть механической энергии поезда переходит в тепловую энергию тормозных
колодок, трущихся о колеса локомотивов и вагонов, или в тепловую энергию
реостатов. Поэтому участки спусков, на которых применяется такое торможение,
называются вредными спусками. Спуски,
при движении по которым не применяется торможение, приводящее к переходу
механической энергии в тепловую, называются безвредными
спусками.
При строительстве
железной дороги для уменьшения объема земляных работ и по искусственным
сооружениям желательно проектировать продольный профиль элементами такой длины
и крутизны, чтобы проектная линия в наибольшей мере соответствовала очертанию
поверхности земли по направлению трассы. В этом случае под поездом может быть
несколько переломов профиля, причем разных знаков.
Прямолинейные участки
и вертикальные круговые кривые называются элементами
профиля. Длина элемента профиля L между локальными переломами и разность уклонов
смежных элементов взаимосвязаны
и зависят от радиуса сопрягающей кривой R.
Важнейшим требованием
при проектировании продольного профиля железной дороги является обеспечение
безопасности и плавности движения поездов. Согласно нормам для расчета и
проектирования вагонов наибольшие продольные силы по условиям прочности
грузовых вагонов в зависимости от режима движения не должны превышать 1…2,5 МН,
а по условиям устойчивости против схода вагонов с рельсов – 0,5…0,8 МН. По
условиям обеспечения комфортности поездки продольные ускорения в пассажирских
поездах должны быть не более 3…5 м/с2.
Безопасность движения
в наибольшей мере обеспечивается устройством пересечений в разных уровнях. При этом
необходимо минимальную разность отметок проектной линии новой и существующей
дорог. Чем выше значение пересекаемого пути, тем более вероятно расположение
новой линии над существующей, что позволяет не нарушать движение при
строительстве. Однако если существующая дорога в месте пересечения уложена на
высокой насыпи, а новую линию можно запроектировать на более низких проектных
отметках или если она проходит место пересечения достаточно глубокой выемкой, а
существующая дорога – насыпью или нулевыми отметками, то более целесообразно
располагать новую линию под существующей[4].
Если проектируемая
линия проходит над существующей железной дорогой (рис.3.5), то минимальная
отметка бровки земляного полотна проектируемой линии
где Нгр
– отметка существующей головки рельса;
hг— габаритная высота (расстояние от поверхности
головки рельса до низа пролетного строения путепровода);
c— строительная высота(расстояние от низа пролетного строения до подошвы
рельса)
b—расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна.
Если проектируемая
линия проходит под существующей дорогой, то ограничивается максимальная отметка
бровки земляного полотна проектируемого пути:
где hр –высота рельса;
b!— расстояние от головки рельса до бровки земляного
полотна проектируемой железной дороги.
Мосты, на которых путь
уложен на балласте, а также трубы могут располагаться при любых сочетаниях
плана и профиля, допускаемых нормами проектирования, ибо в пределах таких
искусственных сооружений возможно устройство вертикальных сопрягающих кривых,
возвышение наружного рельса, уширение балластной призмы. Мосты с безбалластной
проезжей частью должны располагаться на прямой и, как правило, на площадке либо
на уклоне не круче 10%0. При расположении мостов на уклонах
учитывают дополнительные усилия, возникающие в конструкциях сооружения. Если
путь на мосту укладывается не на балласте, то устройство вертикальной сопрягающей
кривой в пределах такого моста по конструктивным соображениям также крайне
затруднительно. Поэтому переломы профиля должны располагаться вне мостов, путь
на которых уложен не на балласте, на расстоянии не менее тангенса вертикальной
кривой от концов их пролетных строении (рис. 3.6).
а) –
проектируемая дорога над существующей; б) — проектируемая дорога под
существующей
Рисунок 3.5 —
Схема путепроводного пересечения существующей и проектируемой дорог:
Проектирование
продольного профиля в тоннелях, помимо отмеченной выше необходимости в
определениях в условиях смягчения ограничивающих уклонов должно выполняться с
учетом следующих обстоятельств. Продольный профиль горных тоннелей на железных
дорогах может быть одно — или
двухскатным с подъемом к середине тоннеля.
Рисунок 3.6 —
Ограничения положения переломов профиля
Крутизна уклонов
профиля в тоннелях по условиям водоотвода не менее 3%0 и в
исключительных случаях – не менее 2%0. Короткие горизонтальные
участки длиной до 400 м
допускаются в двухскатных тоннелях лишь как разделительные площадки между двумя
обратными уклонами. Расположение тоннелей в плане должно удовлетворять
требованиям, предъявляемым к плану
открытых участков железной дороги.
В пределах переходной
кривой отводится возвышение наружного рельса, и если переходная кривая в плане
совпадает с вертикальной кривой в профиле, то образуется сложная
пространственная кривая, разбивать и содержать которую в процессе эксплуатации
трудно. Поэтому вертикальные и переходные кривые не совмещают. Поскольку
переходные кривые в плане, а вертикальные кривые на профиле не показывают, то
зону, в которую не должен размещаться перелом, определяют расстояние d между концами
круговой кривой и переломами профиля:
Если вертикальная
кривая не предусматривается, то переломы профиля располагаются, не зависимо от
начертания плана. Практически такими являются переломы, обусловленные
смягчением профиля.
Основные исходные
данные необходимые для проектирования профиля, — категория линии, руководящий
уклон ip, полезная длина приемо-отправочных путей Lпо. Категория линии устанавливается по СНиП в зависимости от размеров
перевозок. Значения ip и Lпо назначаются в задании на проектирование или выбираются на основе
технико-экономических расчетов. В зависимости от категории линии и полезной
длины приемо-отправочных путей по СНиП определяются нормы проектирования
профиля: длины элементов, разности уклонов, радиус вертикальных кривых. Профиль
проектируется на чертеже, который тоже называется профилем (рис.3.7). на
профиль – чертеж наносятся линия земли и схематический план линии. Начинающему
проектировщику полезно зафиксировать на профиле все ограничения, которые могут
быть учтены заранее, до нанесения проектной линии. Ограничения уклонов
устанавливают, предварительно вычислив максимальные уклоны в кривых и при R < 500 м, и на подходах к ним. В
тоннелях и на подходах к ним в выемках и на мостах ограничения уклонов
учитываются в процессе проектирования профиля.
Ограничения положения проектной линии могут быть
практически все нанесены предварительно. В местах расположения труб и малых
мостов высота насыпи должна быть не менее 2 – 3 м. Поэтому на профиле можно
предварительно показать ограничения проектной линии на пересечениях логов и малых
русл. На снегозаносимых участках профиля следует нанести ограничения проектной
линии по условиям предотвращения снежных заносов. Ограничения проектной линии
наносятся на пересечении путей сообщения, на пересечениях судоходных и
лесосплавных рек и на их поймах.
Проектирование
продольного профиля в тоннелях, помимо отмеченной выше необходимости в
определениях в условиях смягчения ограничивающих уклонов должно выполняться с
учетом следующих обстоятельств. Продольный профиль горных тоннелей на железных
дорогах может быть одно — или
двухскатным с подъемом к середине тоннеля. Крутизна уклонов профиля в тоннелях
по условиям водоотвода не менее 3%0 и в исключительных случаях – не
менее 2%0. Короткие горизонтальные участки длиной до 400 м допускаются в двухскатных
тоннелях лишь как разделительные площадки между двумя обратными уклонами.
Расположение тоннелей
в плане должен удовлетворять требования, предъявляемым к плану открытых участков железной дороги.
Рисунок 3.7 —
Схематический продольный профиль