Основные части и элементы мостов

Тема: «Основные части и элементы мостов»

Размеры инженерных сооружений.

Их обоснование и причины назначения.

Мостовые переходы, их конструкция.

Уровни (горизонты) воды

Все инженерные сооружения (мосты, путепроводы, эстакады и пр.) состоят из трех основных частей, заменяющих соответствующие конструктивные части автомобильной дороги.

- Пролетное строение (соответствует дорожной одежде, проезжей части).

- Опоры (примерно соответствуют насыпи автодороги, заменяют ее).

Рекомендуемые материалы

- Фундаменты (соответствуют основанию насыпи и воспринимают нагрузку от сооружения).

Пролетное строение заменяет часть насыпи автомобильной дороги над каким-то препятствием, имеет значительную длину и обеспечивает передвижение транспорта над препятствием и свободное пространство под сооружением с целью пропуска под ним водного транспорта или иного.

Для безопасного и бесперебойного передвижения транспорта по пролетному строению, а также для защиты пролетного строения от механического воздействия передвигающегося транспорта, на пролеты укладывают какую-то плоскую конструкцию, обеспечивающую соответствующую ширину проезда наличие тротуаров, ограждений, освещения и прочее.

Все конструкторское приспособление, находящееся на пролетном строении, закрывающее его, называется мостовым полотном.

Нагрузки, которые действуют на пролетное строение, очень большие, потому что длина пролетов велика и, чтобы поддержать пролеты – чтобы они не разрушались под своим весом, под пролеты устанавливают опоры. Опоры воспринимают нагрузку от пролета и через фундаменты передают ее на грунты основания.

Количество опор должно быть наименьшим, но при этом возрастает длина пролета. Одна из задач проектирования – выбор оптимального соотношения (длина моста – длина пролета).

Рассмотренные части инженерного сооружения подразделяются на более мелкие многочисленные элементы.

Мостовое полотно включает в себя:

- проезжую часть – конструкцию, обеспечивающую ширину проезда транспорта, перекрывающую пространство между пролетными конструкциями и воспринимающую нагрузку от колес транспорта;

- тротуары – часть ширины инженерного сооружения, предназначенная для прохода людей через это сооружение; обычно тротуары располагаются сбоку от проезжей части (параллельно);

- ограждения – между тротуаром и проезжей частью – специальные устройства, предотвращающие от наезда транспорта на тротуары.

Кроме того, ограждения могут быть установлены по оси сооружения для разделения встречных потоков. Ограждают также опоры путепроводов и эстакад снизу. С внешней стороны тротуаров устанавливают перила для безопасного прохода людей. А на электрифицированных железных дорогах над железнодорожными путями ставятся решетки.

Поверхность проезжей части и тротуаров должна быть ровной и гладкой, поэтому на них укладывают покрытие и другие конструктивные слои ездового полотна. Ездовое полотно обеспечивает ровность, непрерывность, сцепление с проезжей частью и защищает проезжую часть и пролетное строение от погодных и климатических воздействий, а также от прямого механического воздействия транспорта.

Мосты, путепроводы и эстакады – это опасные сооружения при движении в темное время суток, поэтому все сооружения в населенных пунктах должны иметь электрическое освещение. А большие мосты должны быть освещены и на дорогах.

Температурные швы между пролетным строением над опорами обеспечивают отсутствие температурных напряжений. А чтобы обеспечить плавность проезда транспорта над этими разрывами и чтобы не было разрушения пролетного строения, в эти температурные разрывы встраивают специальные приспособления, и все это вместе называется деформируемый шов.

В местах сопряжения сооружения с насыпью для плавной передачи нагрузок устанавливают переходные плиты, опирающиеся одним концом на устой, а другим – на тело насыпи.

Указанные элементы мостового полотна находятся на пролетном строении. Пролетное строение – это мощные строительные конструкции большей длины: балки, арки, фермы, рамы, подвесная конструкция и прочее, выполненные из прочных строительных материалов.

И эти конструкции опираются на опоры, но через специальные устройства, компенсирующие различные перемещения и распределение громадной нагрузки в местах контакта. Эти устройства называются опорными частями.

Опорные части распределяют нагрузку от пролетного строения на опору, сконцентрированную на небольшой площади, поэтому опорная часть, а также контакты с нею пролетного строения и опоры должны быть достаточно прочными и выдерживать большие контактирующие напряжения. Опорная часть должна иметь возможность обеспечить перемещение пролета относительно опоры. Перемещение может быть линейным и (или) угловым.

Ο – обеспечение линейного перемещения (подвижная опорная часть)

∆  - неподвижная опорная часть (угловое перемещение)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

                                                                                                             

                                                

Опорная часть устанавливается на опору. Место установки называется подферменником. Подферменник – мощная заармированная железобетонная или каменная поверхность.

Один или несколько подферменников образуют оголовок опоры (верх опоры). Расстояние между подферменниками и его размеры должны обеспечить установку пролетного строения. Поэтому верх опоры практически совпадает с шириной моста.

Оголовок (верх) опоры опирается на тело опоры, которое может иметь размеры в плане значительно меньшие, чем оголовок.

Тело опоры должно выполнять две функции:

1. Быть прочным, чтобы воспринимать нагрузку от пролета.

2. Должно иметь высоту, обеспечивающую требования возвышения проезжей части автодороги на мосту.

Тело опоры может быть выполнено в виде любой по форме конструкции.

Нижняя плоскость тела опоры совпадает с верхней плоскостью фундамента. Размеры фундамента в плане, как правило, значительно больше размеров тела опоры: увеличивается устойчивость фундамента, лучше распределяется нагрузка на грунты (по большей площади).

Высота фундамента определяется по расчету:

верхняя плоскость фундамента – обрез;

нижняя плоскость фундамента – подошва

Размеры инженерных сооружений

Инженерные сооружения, как и любые другие, имеют три главных размера: длину, высоту и ширину. Эти размеры зависят, как от автомобильной дороги, на которой находится сооружение, так и от характера пересекающих препятствий. Например, от глубины и ширины реки зависят соответственно высота и длина моста, а ширина определяется только параметрами дороги (категорией).

Указанные размеры характеризуют параметры сооружения, соотносительно с его стоимостью, поэтому важно знать, как они исчисляются.

Длина моста – расстояние от крайних точек начала и конца насыпи у моста, т.е. это размер между плоскостями задних граней устоев.

Высота моста дает представление о высоте расположения проезжей части относительно уровня воды (от проезжей части до наинизшего уровня воды).

Ширина моста (расстояние между крайними его точками поперек моста в уровне проезжей части). Кроме этих главных размеров (генеральных) имеются ряд других размеров. Например:

длина всех конструкций (расстояние между крайними точками сооружения вдоль дороги);

длина пролетных строений (сумма длин всех пролетов);

длина пролета (расстояние между осями соседних опор);

длина пролетного строения (размеры между крайними точками конструкции пролетного строения).

Следует отличать от этого размера расчетную длину пролетного строения (размер между точками опирания пролетного строения на опорные части).

Точки опирания отстоят от концов его на 30 см.

Lпролетного строения = Lполн. – 60 см

Длина пролета в свету (расстояние между гранями опор в пролете).

Ширину моста составляют тротуары и габарит моста по ширине.

По высоте различают высоту пролетного строения (высота балки; фермы) и строительную высоту моста.

Строительная высота моста – расстояние от низа пролетного строения до отметки проезжей части.

Если ширина моста зависит от категории дороги, то его высота и длина полностью определяются теми препятствиями, над которыми проходит мост, т.е. шириной, глубиной и полноводностью реки, значимостью пересекаемых коммуникационных сооружений, размерами препятствий под эстакадой. Причем, если для путепровода и эстакады параметры пересекаемого препятствия практически не изменяются в течение срока службы сооружения, то для мостов уровень воды в реке, расположение пойм и русла меняются, поэтому, чтобы как-то предусмотреть возможные колебания этих параметров, выделяют несколько горизонтов воды (уровней), которые считаются предельными, неизменяемыми, и на них ориентируются – назначают длину и ширину моста.

Например: мост не следует делать длиннее, чем максимальная ширина реки.

С другой стороны, уменьшать длину моста до минимальных значений, в результате чего очень уменьшается «живое» сечение реки также не допустимо – увеличивается подпор воды перед мостом, скорость течения  и возможны размывы, разрушение мостовых конструкций.

При проектировании длину моста назначают поменьше, чем максимальная ширина реки, но больше, чем ширина русла, т.е. насыпи подходов моста, как правило, располагают на поймах. Это не очень сильно затрудняет течение воды, т.к. на поймах небольшая глубина, и сечение реки не очень уменьшается.

Во-вторых, течение в прибрежной зоне значительно меньше, чем в середине. Ширину реки и ширину русла принимают строго обоснованными результатами многолетних наблюдений или в результате статистической обработки.

На полученных размерах строятся все дальнейшие решения по длине и высоте моста, поэтому эти размеры, отложенные на живом сечении реки в виде горизонтальных линий, соед. берега реки носят наименование горизонтов или уровней.

                         

                                                                                                                                                                                                                                                 

                                          └₀                   УВВ (ГВВ)

                                                                   

                                                                                    УМВ (ГМВ)

                       Пойма                                                                               Пойма

                      /             /                                                                          /            /    

                                                                                              └ р

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Русло – наибольшая, глубокая часть реки, мало изменяемая по форме, расположению, где всегда находится вода.

Ширине русла └ р соответствует свой уровень воды в реке. Этот уровень, поскольку он перекрывает русло, практически не меняется за срок службы моста, он – наинизший уровень воды в реке, и его называют уровнем (горизонтом) меженных вод.

Максимальной ширине реки соответствует горизонт высоких вод. Если отклонение ГМВ от его расчетного принятого значения не сильно навредит конструкции моста, то увеличение уровня ГВВ крайне отрицательно скажется на состоянии моста и может привести к разрушению. Поэтому к определению ГВВ относятся очень тщательно и допускают его отклонение с вероятностью 1%.

Сечение реки, ограниченное сверху ГВВ, снизу – дном реки, называют максимально возможным «живым» сечением.

Размер по ширине реки, измеренный на уровне ГВВ, называют отверстием моста  └_0.

Рекомендация для Вас - 9 Эластичность и темпы роста спроса.

Расстояние по берегу реки от отметки русла до отметки отверстия моста называют поймой.

Любой мост должен пропустить максимальный расход воды в реке, т.е. низ пролетного строения должен быть выше ГВВ (см.СНиП).

Но при наличии судоходства надо пропустить и водный транспорт под мостом. Как правило, движение водного транспорта не предусмотрено при наинизшем ГМВ и наивысшем ГВВ уровня воды в реке. Поэтому при проектировании мостов назначают с ведома водоохранных служб наивысший уровень, при котором возможно судоходство под мостом.

Этот уровень называют расчетным судоходным горизонтом (РСГ).

Различают также уровень высокого и низкого ледостава, который также влияет на процесс проектирования.

В путепроводах и эстакадах обеспечивают, как правило, только одну высоту под пролетным строением, чтобы пропустить транспорт и прочее.