Сопряжение моста с насыпью содержит пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что шкафная часть выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения. Технический результат полезной модели состоит в повышении долговечности конструкции сопряжения моста с насыпью подходов.

Полезная модель относится к области мостостроения и может быть использована при сооружении мостов малых пролетов.

Известно сопряжение моста с насыпью, содержащее пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи (Г.К.Евграфов. Мосты на железных дорогах. М., 1955, с.180, рис.243).

Недостатком технического решения являются значительные затраты железобетона, поскольку шкафная часть совмещена с опорной и выполнена большой длины по направлению продольной оси моста и соответствует горизонтальной проекции конуса насыпи.

Известно сопряжение моста с насыпью, содержащее пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи. Опора и шкафная часть выполнены совместно и являются маломассивными, требующими небольшого расхода материала. (Б.П.Назаренко. Железобетонные мосты. М., Высшая школа, 1970, рис.128, б).

Недостатком конструкции является то, что между шкафной частью и торцом пролетного строения предусмотрен зазор, что требует устройства в этом месте деформационного шва. Однако деформационный шов быстро выходит из строя и его лучше устраивать за пределами моста.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения долговечности конструкции сопряжения моста с насыпью подходов.

Для достижения указанного технического результата в конструкции сопряжения моста с насыпью, содержащей пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи, шкафная часть выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения.

Сущность полезной модели пояснена чертежами, где

на фиг.1 представлен разрез по продольной оси ребра пролетного строения (разрез А-А на фиг.2);

на фиг.2 представлен разрез по задней грани шкафной части (разрез Б-Б на фиг.1).

Сопряжение моста с насыпью содержит пролетное строение 1, полотно проезжей части, состоящее из железобетонной плиты 2 и асфальтобетона 3, опору, состоящую из лежня 4 и опорного бруса 5, шкафную часть 6 и подходную часть насыпи 7. Шкафная часть 6 выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения, например, с помощью анкеров 8. Железобетонная плита 2 полотна проезжей части продолжена за пределы моста и опирается на лежень 9, на который опирается и плита 10 проезжей части со стороны подходной части насыпи. Шкафная часть 6 имеет выемку в месте опирания на лежень 4.

Сопряжение моста с насыпью работает следующим образом. Нагрузка, воспринимаемая грунтом 7 от давления плит 2 и 10, передается на нижележащие грунты основания а горизонтальная составляющая

передается на шкафную часть 6. Последняя предохраняет торцевую часть пролетного строения от засыпки грунтом и обеспечивает возможность осмотра в процессе эксплуатации торцевой части пролетного строения, опорного бруса 5 и лежня 4.

Основным преимуществом предложенной конструкции является отсутствие зазора между шкафной частью и пролетным строением, что неизбежно потребовало бы устройства деформационного шва. Однако деформационный шов в пределах моста быстро разрушается. Устройство этого шва за пределами моста (как это показано на фиг.1) позволяет существенно упростить шов и сделать его более долговечным.

Эффективность данной конструкции достигается в мостах малых пролетов, когда мост и насыпь работают как единая геотехническая система. В этом случае отпадает необходимость в классических опорных частях, а температурные деформации воспринимаются упругостью системы «мост - насыпь».

Эффективность предложенного решения выражается в повышении долговечности системы.

Сопряжение моста с насыпью, содержащее пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи, отличающееся тем, что шкафная часть выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения.

5.70 Земляное полотно на протяжении 10 м от задней грани устоев у больших железнодорожных мостов должно быть уширено на 0,5 м с каждой стороны, у автодорожных и городских мостов - иметь ширину не менее расстояния между перилами плюс 0,5 м с каждой стороны. Переход от увеличенной ширины к нормальной следует делать плавным и осуществлять на длине 15-25 м.

В местах примыкания насыпи к устоям железнодорожных мостов следует предусматривать меры для удержания балластной призмы от осыпания.

5.71 В сопряжении автодорожных и городских мостов с насыпью следует предусматривать укладку железобетонных переходных плит, опираемых одним концом на шкафную стенку устоя, а другим - на лежень.

Переходные плиты укладывают на полную ширину сооружения. В пределах ширины тротуаров укладывают плиты укороченной длины.

Длину плит следует принимать в зависимости от высоты насыпи и ожидаемых осадок грунта под лежнем плиты в диапазоне от 4 до 8 м.

На мостах с устоями, опирающимися непосредственно на насыпь (диванного типа), длину переходных плит следует назначать, учитывая необходимость соблюдения принятого профиля проезда при возможной разности осадок опорных площадок плиты, и принимать не менее 2 м.

Щебеночная подушка под лежнем плиты должна опираться на дренирующий грунт или на грунт насыпи ниже глубины промерзания. Щебеночная подушка должна быть отделена от грунта насыпи разделительным материалом, хорошо фильтрующим и не подверженным быстрому заиливанию. При слабых грунтах в основании насыпи лежни переходных плит и устоев диванного типа следует укладывать на армогрунтовое основание.

Щебеночную подушку устраивают из фракционного щебня по способу заклинки. Нижний слой толщиной 50 мм втрамбовывают в грунт.

Поверхности переходных плит и лежня должны иметь гидроизоляцию преимущественно обмазочного типа.

Переходные плиты следует выполнять, как правило, сборно-монолитными из бетона класса В30, маркой по водонепроницаемости W6 с морозостойкостью, соответствующей району строительства.

Покрытие проезжей части в пределах переходных плит следует выполнять одновременно с устройством покрытия на мостовом сооружении.

5.72 При сопряжении конструкций мостов с насыпями подходов необходимо выполнять условия:

а) после осадки насыпи и конуса примыкающая к насыпи часть устоя должна входить в конус на величину (считая от вершины конуса насыпи на уровне бровки полотна до грани, сопрягаемой с насыпью конструкции) не менее 0,75 м при высоте насыпи до 6 м и не менее 1,00 м при высоте насыпи свыше 6 м;

б) откосы конусов должны проходить ниже подферменной площадки (в плоскости шкафной стенки) или верха боковых стенок, ограждающих шкафную часть, не менее чем на 0,50 м - для железнодорожных и на 0,40 м - для автодорожных и городских мостов. Низ конуса насыпи у необсыпных устоев не должен выходить за переднюю грань устоя. В обсыпных устоях мостов линия пересечения поверхности конуса с передней гранью устоя должна быть расположена выше уровня воды расчетного паводка (без подпора и наката волн) не менее чем на 0,50 м;

в) откосы конусов необсыпных устоев должны иметь уклоны на высоте первых 6 м, считая сверху вниз от бровки насыпи, - не круче 1:1,25, на высоте следующих 6 м - не круче 1:1,50, при высоте насыпи выше 12 м - не менее 1:1,75 в пределах всего конуса или до более пологой его части. Крутизну откосов конусов насыпей следует определять расчетом устойчивости конуса (с проверкой основания);

г) откосы конусов обсыпных устоев должны иметь уклоны не круче 1:1,5.

Для устройства более крутых откосов допускается применять армогрунтовые системы или устои с раздельными функциями.

Устойчивость концевых участков насыпей и конусов с захватом основания следует проверять по круглоцилиндрическим или иным (обусловленным геологическим строением склона) поверхностям скольжения.

При расположении опор на потенциально оползневых склонах должны быть приняты конструктивно-технологические мероприятия, исключающие активизацию оползневого процесса.

Для сейсмических районов уклоны откосов конусов следует назначать в соответствии с требованиями СП 14.13330 .

5.73 Крайний ряд стоек или свай устоев деревянных мостов должен входить в насыпь не менее чем на 0,50 м, считая от оси стойки до бровки конуса, при этом концы прогонов должны быть защищены от соприкосновения с грунтом.

5.74 Отсыпку конусов, а также насыпей за устоями мостовых сооружений на длину поверху - не менее высоты насыпи за устоем плюс 2,0 м и понизу (в уровне естественной поверхности грунта) - не менее 2,0 м следует предусматривать из песчаного или другого дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации (после уплотнения) не менее 2 м/сут. Дренирующую засыпку необходимо уплотнять до коэффициента уплотнения не менее 0,98.

В особых условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применение песков с коэффициентом фильтрации менее 2 м/сут при обеспечении с помощью конструктивных и технологических мероприятий (в том числе с применением укрепляющих и армирующих материалов и сеток) требуемой надежности и долговечности устоев, конусов и насыпей за устоями.

При сопряжении мостов с подходами разрешается также применение армогрунтовых конструкций без конусов.

5.75 Откосы конусов у мостов и путепроводов должны быть укреплены на всю высоту. Типы укреплений откосов и подошв конусов и насыпей в пределах подтопления на подходах к мостам и у труб, а также откосов регуляционных сооружений следует назначать в зависимости от их крутизны, условий ледохода, воздействия волн и течения воды при скоростях, отвечающих максимальным расходам во время паводков: наибольших - для мостов на железных дорогах общей сети и расчетных - для остальных мостов. Отметки верха укреплений должны быть выше уровней воды, отвечающих указанным выше паводкам, с учетом подпора и наката волны на насыпь:

у больших и средних мостов - не менее 0,50 м;

у малых мостов и труб - не менее 0,25 м.

2.11. Сопряжение моста с насыпью следует конструировать так, чтобы гравийно-песчаная подушка под лежнем переходной плиты всей своей шириной опиралась на дренирующий грунт (рис. 2, а), либо на насыпь ниже глубины промерзания (рис. 2, б, в).

2.12. В районах недостаточного увлажнения, где средняя многолетняя сумма осадков (период наблюдений не менее 20 лет) за сентябрь и октябрь не превышает 50 мм, а также для песчаных насыпей подушка под лежень может опираться выше глубины промерзания (рис. 2, г).

Рис. 2. Схема общей компоновки узла сопряжения моста с насыпью:

1 - дренирующий грунт; 2 - грунт насыпи; hпром - глубина промерзания грунта

В этих районах для предварительно уплотненных насыпей, имеющих высоту более 3 - 4 м, допускается снижение объема дренирующей засыпки (рис. 3). При этом толщина дренирующей засыпки от верха покрытия для III дорожно-климатической зоны H = 2/3  Hнас  4 м и для IV - V зон H¢ = 2/3  Hнас  3 м. Снижение объема дренирующей засыпки необходимо учитывать при расчете береговых опор на горизонтальное давление грунта насыпи.

2.13. Для устройства дренирующей засыпки за опорами и конусов применяют грунты и материалы, не увеличивающиеся в объеме при замерзании: крупный и средний песок, мелкий непылеватый песок (частиц менее 0,1 мм не более 25 %), металлургический шлак. Коэффициент фильтрации дренирующего грунта после уплотнения до величины 0,98 должен быть не менее 2 - 3 м/сутки.

Рис. 3. Схема устройства дренирующей засыпки на мостах в районах недостаточной влажности:

1 - переходная плита; 2 - дренирующий грунт; 3 - грунт насыпи

2.14. Дорожное покрытие и обочины земляного полотна на протяжении длины переходных плит плюс 4 м должны быть водонепроницаемыми, что обеспечивается: а) для асфальтобетонного покрытия - укладкой двух слоев асфальтобетона общей толщиной 7 см («Рекомендации по устройству асфальтобетонных покрытий повышенной водонепроницаемости на мостах». Союздорнии, М., 1966); б) для цементобетонного покрытия - изготовлением верхней (монолитной) части плиты из бетона повышенной плотности с воздухововлекающими, газообразующими или уплотняющими добавками, вводимыми с водой затворения, согласно ВСН 85-68; в) для обочин - укладкой асфальтобетона или грунта, обработанного вяжущим. В районах недостаточного увлажнения (п. 2.12) обочины не укрепляют.

2.15. При расположении моста на вогнутой кривой или при уклоне дорожного покрытия в сторону моста поверхностные воды с покрытия должны отводиться за пределы сопряжения продольными лотками и сбрасываться поперечными лотками, устраиваемыми на откосе насыпи (рис. 4). Для этого насыпь около моста на длине переходных плит плюс 10 м уширяют на 0,75 м с каждой стороны.

2.16. При расположении моста или путепровода на выпуклом профиле поверхностную воду также следует отводить продольными лотками за пределы сопряжений и сбрасывать поперечными лотками по откосу насыпи.

Количество поперечных лотков во всех случаях определяется расчетом и исходя из местных условий.

Рис. 4. Пример устройства водоотвода в узле сопряжения (план):

1 - переходные плиты; 2 - укрепленная обочина; 3 - водоотводный и водосбросный лотки; 4 - лестничный сход; 5 - колесоотбойное ограждение; 6 - бетонный бордюр; 7 - решетчатые укрепления конуса

2.17. Неподтапливаемые конусы и откосы, а также подтапливаемые (в случаях облегченного гидравлического режима) можно укреплять, помимо сплошных конструкций, решетчатыми из сборных элементов с заполнением ячеек различными материалами в соответствии с «Техническими указаниями по применению сборных решетчатых конструкций для укреплений конусов и откосов земляного полотна» ВСН 181-74 (М., Оргтрансстрой, 1974).

На городских путепроводах и неподтапливаемых конусах мостов для заполнения ячеек решетчатых конструкций рекомендуется применять цветной щебень в сочетании с засевом специально подобранных трав.

2.18. Объем работ на устройство одного сопряжения для габарита моста Г-9 (проект Союздорпроекта, 1970) приведен в табл. 4.

Таблица 4

2.19. Технико-экономическая эффективность применения рекомендуемых типов сопряжений мостов и путепроводов с насыпью характеризуется экономией приведенной стоимости на мост в среднем 2,8 тыс. руб. за счет снижения себестоимости перевозок и эксплуатационных затрат, а также экономии материала береговых опор. Коэффициент эффективности и срок окупаемости сопряжений превосходят нормативные значения, что свидетельствует о высоких технико-экономических показателях этих конструкций.

3. Технология строительства

3.1. Для обеспечения строительства земляного полотна по всей трассе без разрывов и во избежание неравномерных осадок основания насыпи на подходах к мосту необходимо:

а) сооружать береговые опоры моста или путепровода с опережением возведения насыпи на подходах;

б) уплотнять насыпь на подходах к мосту одновременно с устройством дренирующей засыпки за опорами и конусов.

Строительство береговых опор в разрывах земляного полотна допускается при надлежащем технико-экономическом обосновании. При этом размеры разрыва должны быть не менее 2 - 3 высот насыпи в каждую сторону от моста. Грунт для засыпки разрыва (за пределами дренирующей засыпки) должен быть однороден грунту прилегающей насыпи.

3.2. Строительство сопряжения является частью комплекса по возведению береговых опор моста с насыпью и включает следующие работы:

а) подготовительные работы: в необходимых случаях в соответствии с проектом производят усиление грунтов основания механизированным уплотнением, заменяют слабые грунты, устраивают вертикальные песчаные дрены или дренажные прорези (п. 3.10);

б) возведение береговых опор;

в) отсыпку участков земляного полотна на подходах к мосту с одновременной отсыпкой дренирующего грунта за опорами и конусов; устройство гравийно-щебеночных подушек под лежень и дренажных слоев под переходными плитами;

г) монтаж сборных или устройство сборно-монолитных оголовков опор и конструкций сопряжений;

д) установку береговых пролетных строений; омоноличивание швов; устройство изоляции и деформационных швов;

е) укладку покрытия на подходах к мосту и на его береговых пролетах;

ж) устройство поверхностного водоотвода возле моста и лестничных сходов;

з) срезку конусов до их проектного очертания, укрепление конусов и обочин земляного полотна возле моста.

В зависимости от типа береговых опор (козловые или стоечные на свайном или естественном основаниях; свайные козлового или вертикального типа) последовательность строительных работ может меняться.

3.3. Применение свайных опор позволяет лучше уплотнить грунты насыпи и конусов и сократить разрыв между сроком окончания сооружения земляного полотна и сроком строительства моста за счет отсыпки нижней части насыпи из дренирующего грунта до забивки свай.

3.4. Сопряжения строят в четыре этапах):

х) Подробнее см. «Технологические карты на обратную засыпку, разравнивание и уплотнение грунта в сопряжении земляного полотна автомобильных дорог с мостами и путепроводами», разработанные в 1975 г. ЦНИИОМТП Госстроя СССР.

I этап. При свайных опорах (рис. 5, а) отсыпают призму из дренирующего грунта с послойным уплотнением до коэффициента 0,98 - 1,0 и забивают с нее сваи береговой опоры.

При высоте насыпи Ннас = 3 м высоту призмы принимают равной (Ннас = 2 м); при Ннас = 4 ¸ 6 м высота призмы - (Ннас = 3 м). При высоте насыпи более 6 м высота призмы определяется наличием копрового оборудования для погружения свай на глубину не менее 4 м ниже подошвы призмы.

Рис. 5. Схемы технологической последовательности при устройстве сопряжений:

а - при свайных береговых опорах; б - при опорах на фундаментах; 1 - дренирующий грунт; 2 - свая; 3 - стреловый кран с копровым оборудованием; 4 - граница приближения тяжелых уплотняющих машин; 5 - зона уплотнения малогабаритными механизмами; 6 - подушка под лежень переходных плит; 7 - временное щебеночное покрытие; 8 - переходная плита; 9 - срезаемый слой дренирующего грунта

При стоечных и козловых опорах на свайном или естественном основании (рис. 5, б) возводят фундамент и основную часть тела опоры; устанавливают пролетные строения.

II этап. Возводят земляное полотно подхода к мосту на всю высоту сразу же после сооружения береговых опор. Вблизи моста земляное полотно и конусы отсыпают из дренирующего грунта и послойно уплотняют малогабаритными механизмами (п. 3.16); на расстоянии 2 м и более от моста грунт уплотняют тяжелыми машинами. Целесообразно отсыпать конус несколько больших размеров, чем проектное очертание (п. 3.11). Одновременно отсыпают и уплотняют гравийно-щебеночную подушку под лежень переходных плит.

Необходимо выполнять систематический контроль за уплотнением.

После возведения земляного полотна на всю высоту дальнейшая последовательность работ зависит от типа покрытия (типа переходных плит).

III этап. При цементобетонном покрытии в пределах длины поверхностных переходных плит плюс 10 м устраивают временное покрытие из щебня или каменной мелочи, которое эксплуатируется в течение года.

При асфальтобетонном покрытии с полузаглубленными и заглубленными плитами роют траншеи под лежни и котлованы под переходные плиты. В траншеи укладывают лежень; в котлованы втрамбовывают щебень слоем 5 см и после устройства щебеночной подушки укладывают переходные плиты; устраивают временное покрытие (на длине переходных плит плюс 10 м) из щебня или каменной мелочи, которое эксплуатируется в течение года.

IV этап. При цементобетонном покрытии с поверхностными плитами удаляют верхний загрязненный слой временного покрытия; при необходимости досыпают основание дорожной одежды и уплотняют его до 0,98 - 1,0. Роют траншеи под лежни и котлованы под переходные плиты. В траншеи укладывают лежень; в котлованы втрамбовывают щебень слоем 5 см и после устройства щебеночной подушки укладывают переходные и промежуточные усиленные дорожные плиты, затем устраивают постоянное покрытие с водоотводными лотками. Срезают конусы до проектного очертания и устраивают укрепление их и обочин.

При асфальтобетонном покрытии с полузаглубленными и заглубленными плитами удаляют верхний загрязненный слой временного покрытия; при необходимости досыпают основание дорожного покрытия до проектной отметки и уплотняют его по 0,98 - 1,0. Укладывают постоянное покрытие с водоотводными лотками. Срезают конусы до проектного очертания и устраивают укрепление их и обочин.

3.5. Дренирующий грунт засыпки за опорами и отсыпки конусов уплотняют при оптимальной влажности послойно до коэффициента уплотнения 0,98 - 1,0. Толщину слоев принимают в зависимости от используемых механизмов (табл. 22 ). При ручном уплотнении толщина слоев должна быть не более 10 - 15 см.

При наличии водоемов вблизи трассы целесообразно дренирующий грунт засыпки и конусов перед уплотнением поливать водой, увеличивая влажность грунта против оптимальной на 20 %. При этом можно несколько увеличить толщину уплотняемых слоев.

3.6. Необходимо систематически контролировать уплотнение отбором проб и определением плотности и влажности грунта. Плотность грунта определяют методом кольца с режущим краем, а влажность - методом высушивания до постоянной массы.

Плотность и влажность грунтов с каждой стороны моста определяют на каждом метре высоты отсыпанной насыпи в трех местах: на расстоянии 2 - 3 м от береговой опоры на конусе и на расстоянии 50 м от моста. В последнем случае плотность и влажность определяют по двум пробам, взятым примерно на половине высоты насыпи и на расстоянии 0,7 м от ее верха.

3.7. При устройстве щебеночной подушки под лежень переходных плит и при укладке щебеночного основания под плиты особенно тщательно следует уплотнять щебень. Нижний слой щебня толщиной 5 см должен быть втрамбован в грунт. Контроль качества уплотнения щебеночного основания осуществляют в соответствии с указаниями СНиП III-Д.5-72.

3.8. Поверхностные переходные плиты укладывают одновременно с устройством покрытия, т.е. через год после возведения земляного полотна.

Полузаглубленные и заглубленные переходные плиты укладывают в один год с возведением земляного полотна, а покрытие в пределах плит - через год.

При строительстве моста в разрыве насыпи, возводимой на грунтах повышенной сжимаемости, полузаглубленные и заглубленные плиты укладывают через год после засыпки разрыва.

3.9. При возведении насыпей на сжимаемых грунтах и при необходимости открыть движение транспортных средств до истечения годовой выдержки земляного полотна допускают:

а) устройство гравийного или щебеночного покрытия на подходах к мосту (на длине не менее двух высот насыпи) с укладкой переходных плит (после досыпки и доуплотнения верхней части насыпи) через год;

б) временная укладка переходных плит поверхностного типа с последующей съемкой их через год для досыпки и доуплотнения верхней части насыпи и установкой плит в проектное положение.

В обоих случаях в сметах на строительство объектов должны быть предусмотрены средства на окончание работ по устройству сопряжения моста (путепровода) с насыпью.

3.10. Для ускорения срока осадки (консолидации) основания насыпи могут быть применены специальные технологические (временная пригрузка насыпи слоем грунта) или конструктивные (применение вертикальных дрен или дренажных прорезей, частичная или полная замена грунта основания, уположение откосов насыпи, пригрузка ее бермами и др.) мероприятиях).

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
( СОЮЗДОРНИИ )

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
СОПРЯЖЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ
И ПУТЕПРОВОДОВ С НАСЫПЬЮ

Москва 1975

Рассматриваются необходимые условия проектирования сопряжений автодорожных мостов и путепроводов с насыпью, даются указания по их конструкции и технологии строительства. Настоящие « Методические рекомендации » дополняют изданные в 1971 г. « Методические рекомендации по устройству сопряжений автодорожных мостов и путепроводов с насыпью » с учетом накопившегося опыта дорожно - мостовых проектных и строительных организаций по устройству сопряжений мостов и путепроводов с насыпью. Табл. 5, рис. 7.

Предисловие

1 . Общие положения

Таблица 1

2 . Конструкции сопряжений

Рис. 1 . Конструкции сопряжения моста с насыпью для цементобетонных покрытий (а) и для асфальтобетонных - полузаглубленные плиты (б), заглубленные (в):

1 - промежуточная плита; 2 - переходная плита; 3 - крупно- и среднезернистый песок; 4 - дренирующий грунт; 5 - гравийно - щебеночная подушка; 8 - укрепленный грунт или асфальтобетон

2.5 . Расстояние от поверхности покрытия до верха переходной плиты у опирания ее на шкафную стенку (а) и на конце плиты (б) принимают по табл. 2 . Во избежание расстройства деформационного шва переходная плита со стороны устоя должна опираться не на верх шкафной стенки, а на ее прилив (см. рис. 1). 2.6 . Длину переходных плит назначают в зависимости от ожидаемых осадок тела и основания насыпи. При недостатке данных о физико - механических характеристиках грунтов в основании насыпи длину переходных плит принимают ориентировочно по табл. 3 .

Таблица 2

Таблица 3

Рис. 2 . Схема общей компоновки узла сопряжения моста с насыпью:

1 - дренирующий грунт; 2 - грунт насыпи; h пром - глубина промерзания грунта

В этих районах для предварительно уплотненных насыпей, имеющих высоту более 3 - 4 м, допускается снижение объема дренирующей засыпки (рис. 3). При этом толщина дренирующей засыпки от верха покрытия для III дорожно - климатической зоны H ¢ = 2/3 ´ H нас £ 4 м и для IV - V зон H ¢ = 2/3 ´ H нас £ 3 м. Снижение объема дренирующей засыпки необходимо учитывать при расчете береговых опор на горизонтальное давление грунта насыпи. 2.13 . Для устройства дренирующей засыпки за опорами и конусов применяют грунты и материалы, не увеличивающиеся в объеме при замерзании: крупный и средний песок, мелкий непылеватый песок (частиц менее 0,1 мм не более 25 %), металлургический шлак. Коэффициент фильтрации дренирующего грунта после уплотнения до величины 0,98 должен быть не менее 2 - 3 м / сутки.

Рис. 3 . Схема устройства дренирующей засыпки на мостах в районах недостаточной влажности:

1 - переходная плита; 2 - дренирующий грунт; 3 - грунт насыпи

2.14 . Дорожное покрытие и обочины земляного полотна на протяжении длины переходных плит плюс 4 м должны быть водонепроницаемыми, что обеспечивается: а) для асфальтобетонного покрытия - укладкой двух слоев асфальтобетона общей толщиной 7 см (« Рекомендации по устройству асфальтобетонных покрытий повышенной водонепроницаемости на мостах ». Союздорнии, М., 1966); б) для цементобетонного покрытия - изготовлением верхней (монолитной) части плиты из бетона повышенной плотности с воздухововлекающими, газообразующими или уплотняющими добавками, вводимыми с водой затворения, согласно ВСН 85-68 ; в) для обочин - укладкой асфальтобетона или грунта, обработанного вяжущим. В районах недостаточного увлажнения (п. 2.12) обочины не укрепляют. 2.15 . При расположении моста на вогнутой кривой или при уклоне дорожного покрытия в сторону моста поверхностные воды с покрытия должны отводиться за пределы сопряжения продольными лотками и сбрасываться поперечными лотками, устраиваемыми на откосе насыпи (рис. 4). Для этого насыпь около моста на длине переходных плит плюс 10 м уширяют на 0,75 м с каждой стороны. 2.16 . При расположении моста или путепровода на выпуклом профиле поверхностную воду также следует отводить продольными лотками за пределы сопряжений и сбрасывать поперечными лотками по откосу насыпи. Количество поперечных лотков во всех случаях определяется расчетом и исходя из местных условий.

Рис. 4 . Пример устройства водоотвода в узле сопряжения (план):

1 - переходные плиты; 2 - укрепленная обочина; 3 - водоотводный и водосбросный лотки; 4 - лестничный сход; 5 - колесоотбойное ограждение; 6 - бетонный бордюр; 7 - решетчатые укрепления конуса

2.17 . Неподтапливаемые конусы и откосы, а также подтапливаемые (в случаях облегченного гидравлического режима) можно укреплять, помимо сплошных конструкций, решетчатыми из сборных элементов с заполнением ячеек различными материалами в соответствии с « Техническими указаниями по применению сборных решетчатых конструкций для укреплений конусов и откосов земляного полотна » ВСН 181-74 (М., Оргтрансстрой, 1974). На городских путепроводах и неподтапливаемых конусах мостов для заполнения ячеек решетчатых конструкций рекомендуется применять цветной щебень в сочетании с засевом специально подобранных трав. 2.18 . Объем работ на устройство одного сопряжения для габарита моста Г -9 (проект Союздорпроекта, 1970) приведен в табл. 4 .

Таблица 4

3 . Технология строительства

Рис. 5 . Схемы технологической последовательности при устройстве сопряжений:

а - при свайных береговых опорах; б - при опорах на фундаментах; 1 - дренирующий грунт; 2 - свая; 3 - стреловый кран с копровым оборудованием; 4 - граница приближения тяжелых уплотняющих машин; 5 - зона уплотнения малогабаритными механизмами; 6 - подушка под лежень переходных плит; 7 - временное щебеночное покрытие; 8 - переходная плита; 9 - срезаемый слой дренирующего грунта

При стоечных и козловых опорах на свайном или естественном основании (рис. 5, б) возводят фундамент и основную часть тела опоры; устанавливают пролетные строения. II этап. Возводят земляное полотно подхода к мосту на всю высоту сразу же после сооружения береговых опор. Вблизи моста земляное полотно и конусы отсыпают из дренирующего грунта и послойно уплотняют малогабаритными механизмами (п. 3.16); на расстоянии 2 м и более от моста грунт уплотняют тяжелыми машинами. Целесообразно отсыпать конус несколько больших размеров, чем проектное очертание (п. 3.11). Одновременно отсыпают и уплотняют гравийно - щебеночную подушку под лежень переходных плит. Необходимо выполнять систематический контроль за уплотнением. После возведения земляного полотна на всю высоту дальнейшая последовательность работ зависит от типа покрытия (типа переходных плит). III этап. При цементобетонном покрытии в пределах длины поверхностных переходных плит плюс 10 м устраивают временное покрытие из щебня или каменной мелочи, которое эксплуатируется в течение года. При асфальтобетонном покрытии с полузаглубленными и заглубленными плитами роют траншеи под лежни и котлованы под переходные плиты. В траншеи укладывают лежень; в котлованы втрамбовывают щебень слоем 5 см и после устройства щебеночной подушки укладывают переходные плиты; устраивают временное покрытие (на длине переходных плит плюс 10 м) из щебня или каменной мелочи, которое эксплуатируется в течение года. IV этап. При цементобетонном покрытии с поверхностными плитами удаляют верхний загрязненный слой временного покрытия; при необходимости досыпают основание дорожной одежды и уплотняют его до 0,98 - 1,0. Роют траншеи под лежни и котлованы под переходные плиты. В траншеи укладывают лежень; в кот лованы втрамбовывают щебень слоем 5 см и после устройства щебеночной подушки укладывают переходные и промежуточные усиленные дорожные плиты, затем устраивают постоянное покрытие с водоотводными лотками. Срезают конусы до проектного очертания и устраивают укрепление их и обочин. При асфальтобетонном покрытии с полузаглубленными и заглубленными плитами удаляют верхний загрязненный слой временного покрытия; при необходимости досыпают основание дорожного покрытия до проектной отметки и уплотняют его по 0,98 - 1,0. Укладывают постоянное покрытие с водоотводными лотками. Срезают конусы до проектного очертания и устраивают укрепление их и обочин. 3.5 . Дренирующий грунт засыпки за опорами и отсыпки конусов уплотняют при оптимальной влажности послойно до коэффициента уплотнения 0,98 - 1,0. Толщину слоев принимают в зависимости от используемых механизмов (табл. 22 ВСН 97-63). При ручном уплотнении толщина слоев должна быть не более 10 - 15 см. При наличии водоемов вблизи трассы целесообразно дренирующий грунт засыпки и конусов перед уплотнением поливать водой, увеличивая влажность грунта против оптимальной на 20 %. При этом можно несколько увеличить толщину уплотняемых слоев. 3.6 . Необходимо систематически контролировать уплотнение отбором проб и определением плотности и влажности грунта. Плотность грунта определяют методом кольца с режущим краем, а влажность - методом высушивания до постоянной массы. Плотность и влажность грунтов с каждой стороны моста определяют на каждом метре высоты отсыпанной насыпи в трех местах: на расстоянии 2 - 3 м от береговой опоры на конусе и на расстоянии 50 м от моста. В последнем случае плотность и влажность определяют по двум пробам, взятым примерно на половине высоты насыпи и на расстоянии 0,7 м от ее верха. 3.7 . При устройстве щебеночной подушки под лежень переходных плит и при укладке щебеночного основания под плиты особенно тщательно следует уплотнять щебень. Нижний слой щебня толщиной 5 см должен быть втрамбован в грунт. Контроль качества уплотнения щебеночного основания осуществляют в соответствии с указаниями СНиП III - Д.5-72. 3.8 . Поверхностные переходные плиты укладывают одновременно с устройством покрытия, т. е. через год после возведения земляного полотна. Полузаглубленные и заглубленные переходные плиты укладывают в один год с возведением земляного полотна, а покрытие в пределах плит - через год. При строительстве моста в разрыве насыпи, возводимой на грунтах повышенной сжимаемости, полузаглубленные и заглубленные плиты укладывают через год после засыпки разрыва. 3. 9. При возведении насыпей на сжимаемых грунтах и при необходимости открыть движение транспортных средств до истечения годовой выдержки земляного полотна допускают: а) устройство гравийного или щебеночного покрытия на подходах к мосту (на длине не менее двух высот насыпи) с укладкой переходных плит (после досыпки и доуплотнения верхней части насыпи) через год; б) временная укладка переходных плит поверхностного типа с последующей съемкой их через год для досыпки и доуплотнения верхней части насыпи и установкой плит в проектное положение. В обоих случаях в сметах на строительство объектов должны быть предусмотрены средства на окончание работ по устройству сопряжения моста (путепровода) с насыпью. 3.10 . Для ускорения срока осадки (консолидации) основания насыпи могут быть применены специальные технологические (временная пригрузка насыпи слоем грунта) или конструктивные (применение вертикальных дрен или дренажных прорезей, частичная или полная замена грунта основания, уположение откосов насыпи, пригрузка ее бермами и др.) мероприятия х) . х) См. « Методические указания по проектированию земляного полотна на слабых грунтах» ; « Методические рекомендации по применению временной пригрузки взамен выторфовывания при сооружении земляного полотна на торфяных болотах » (Союздорнии. М., 1974); « Методические рекомендации по проектированию и технологии сооружения вертикальных песчаных дрен и песчаных свай при возведении земляного полотна на слабых грунтах » (Союздорнии. М., 1974). Во всех случаях выбор того или иного технологического или конструктивного решения должен быть обоснован технико - экономическим сравнением. 3.11 . Метод временной пригрузки насыпи состоит в том, что насыпь возводят на большую высоту, чем требуется по проекту. Затем по достижении заданной величины консолидации тела и основания насыпи излишек грунта снимается и используется на соседнем участке. Эффективен метод пригрузки при устройстве конусов земляного полотна, где не всегда можно обеспечить необходимое уплотнение грунтов. Для этого конусы отсыпают несколько увеличенных размеров (по отношению к проектному очертанию примерно на 1 м). Через год пригрузочный слой удаляют и укрепляют конусы по их проектному очертанию. 3.12 . При применении метода временной пригрузки в некоторых случаях возникает опасность нарушения устойчивости насыпи. В таких случаях метод пригрузки целесообразно сочетать с методом предварительной консолидации, заключающимся в том, что возведение насыпи производят по ступенчатой эпюре, увеличивая высоту насыпи через определенные (обычно 0,5 - 1,5 месяца) промежутки времени. При этом в зависимости от величины безопасной нагрузки, устанавливаемой расчетом, выбирают медленный или быстрый режим отсыпки. 3.13 . Специальные конструктивные меры применяют при толщах слабых грунтов более 3 - 4 м. При толще слабых грунтов до 4 м, когда грунты способны выдержать вертикальные стенки, применяют дренажные прорези, заполняемые песком с коэффициентом фильтрации не менее 3 м / сутки. При толще слабых грунтов более 4 м устраивают вертикальные дрены диаметром 0,2 - 0,5 м, заполняемые таким же песком. Дрены, рассчитанные на нагрузки, могут выполнять и функции песчаных свай. 3.14 . Ускорения сроков консолидации и упрочнения грунтов основания насыпи иногда можно достичь мелиорацией - отводом грунтовых вод в пониженные места (метод предварительного осушения). Этот метод применяют и как самостоятельный, и в сочетании с другими методами ускорения консолидации и повышения устойчивости основания насыпи. 3.15 . Эффективно возводить насыпи гидронамывом, так как намывные грунты не требуют дополнительного уплотнения и характеризуются высокой несущей способностью и большим коэффициентом фильтрации. 3.16 . Для уплотнения дренирующего грунта и щебеночных оснований при устройстве сопряжений мостов и путепроводов с насыпью применяют механизмы ударного, вибрационного и виброударного действия. Для уплотнения связных и несвязных грунтов в стесненных местах рекомендуется применять серийно изготовляемые ручные электротрамбовки ИЭ Даугавпилского завода « Электроинструмент » (табл. 5). Кроме того, для уплотнения несвязных грунтов, а также гравия и щебня рекомендуется применять импортные (ГДР) самопередвигающиеся виброплиты марок SV Р и BSD (см. табл. 5). 3.17 . Отдельные этапы устройства сопряжения моста с насыпью регистрируют в журнале работ. После окончания работ по устройству сопряжений составляют акт на скрытые работы (приложение 2), в котором указывают плотность грунтов земляного полотна, тип и конструкцию переходных плит (поверхностные, заглубленные, полузаглубленные, сборные, сборно - монолитные), их длину, строительный подъем и соответствие выполненных работ проекту.

Таблица 5

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Упрощенный способ определения осадки грунтового основания насыпи

Где A - параметр, кгс / см, зависящий от геометрических характеристик насыпи (высоты H нас и средней ширины - 2 b ) и объемной массы грунта g ; определяется по рис. 1; Е ср - средневзвешенный модуль деформации грунтов основания в пределах активной зоны, кгс / см 2 , определяемый по формуле

Где Е 1 , Е 2 , ..., Е n - модули деформаций слоев грунта, определяемые компрессионным испытанием отобранных проб грунта; h 1 , h 2 , ..., h n - толщина однородных слоев грунта, см, в пределах активной зоны Н а , определяемой по рис. 2. Пример. Насыпь высотой Н н ас = 3,8 м имеет ширину поверху В = 10 м и откосы 1:1,5. Объемная масса грунтов насыпи g = 1,65 т / м 3 . Основание насыпи до глубины 2,6 м сложено суглинком твердопластичным (Е = 60 кгс / см 2), подстилаемым до глубины 7,3 м супесью пластичной (Е = 90 кгс / см 2). Ниже этих грунтов залегают твердопластичные суглинки (Е = 110 кгс / см 2).

Рис. 1 . Зависимость параметра А (относительной осадки основания) от геометрических характеристик насыпи:

а - при объемной массе грунтов основания g =1,5 т / м 3 ; б - то же при g =2 т / м 3 ; Н нас - высота насыпи; 2в - средняя ширина насыпи

Рис. 2 . Мощность активной зоны Н а в основании насыпи в зависимости от ее геометрических характеристик

Определяем геометрическую характеристику

По рис. 2, интерполируя значениями Н нас = 3 м и Н нас = 4 м, получаем для Н нас = 3,8 м мощность активной зоны Н а = 10,7 м. Интерполируя значения высот насыпи (Н на с = 3 и 4 м) и объемные массы грунтов (g = 1,5 и 2,0 т / м 3), для Н на с = 3,8 м и g =1,65 т / м 3 по рис. 1 находим параметр А = 482 кгс / см. По данным о геологическом строении грунтов в пределах активной зоны основания насыпи определяем

Осадка основания насыпи

Приложение 2

* 400 - для железобетонных элементов промежуточных опор железнодорожных и совмещенных мостов на постоянных водотоках.

** 500 - для блоков облицовки опор больших железнодорожных и совмещенных мостов через реки с ледоходом при толщине льда свыше 1,5 м.

5.3. Сопряжение моста с насыпью. Концевые опоры (устои)

5.3.1. Общие требования к сопряжению моста с насыпью

Сопряжение моста с подходными насыпями осуществляется в пределах копченых участков насыпей - конусов, внутри которых располагаются концевые опоры моста - устои. Главное требование к этому сопряжению - обеспечить плавный въезд па мост за счет плавного изменения жесткости основания ж. д. пути или дорожного покрытия автопроезда. В пределах моста основание пути (слои балласта или железобетонная плита) дает мод нагрузкой незначительные упругие осадки. На насыпи осадки значительно больше. Чтобы в рельсах не возникали большие напряжения или не происходило расстройство дорожного покрытия, необходимо обеспечить плавное увеличение жесткости основания по мере приближения к мосту. Это обеспечивается прежде всего тем, что устой, воспринимая горизонтальное давление насыпи от собственного веса грунта и временной нагрузки на насыпи за устоем, препятствует большим вертикальным перемещениям верха насыпи. Кроме того изменение жесткости обеспечивается укладкой за устоем специальных переходных плит. Насыпь удерживается от сползания в пролет конусом, который сам по себе должен быть устойчивым. Обсыпные устои даже традиционной конструкции (см. рис. 5.1) не могут удержать насыпь от деформаций, а при расчете па устойчивость против глубокого сдвига (см. п. 6.5.2) увеличивают сдвигающую силу в сравнении со стоечными устоями вследствие большего веса конструкции.

Рис. 5.1. Обсыпной устой

При проектировании необсыпного устоя его переднюю грань совмещают с точкой пересечения откоса конуса с поверхностью грунта (точка В на рис. 5.2).

Рис. 5.2. Необсыпной устой

Основные конструктивные требования, к сопряжениям устоев с насыпью и конструкции устоев, предусмотренные СНиП 2.05.03-84, приведены на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Сопряжение устоя с насыпью:

Размеры в см. Н - высота насыпи

*при сейсмичности 9 баллов максимальная крутизна откосов 1:1,75

5.3.2. Устройство конусов

Нарушение устойчивости конуса может произойти из-за подмыва его подошвы, из-за уменьшения сил трения между частицами грунта при намокании, при динамических (особенно сейсмических) воздействиях, а также из-за сдвигов в грунте основания конуса под действием сил веса самого конуса и временной нагрузки на насыпи. Необходимая устойчивость конуса обеспечивается заданием его откосам достаточно пологих уклонов (рис. 5.3), отсыпкой конуса насыпи дренирующим грунтом (песок, гравий, в особых случаях - щебень, каменная наброска), а защита от размыва-укреплением откосов.

При высоте насыпи более 12 м предельно допускаемая крутизна откосов должна определяться расчетом конуса па устойчивость против глубокого сдвига (см. п. 6.5.2).

На реках, где осуществляется регулирование пропуска поды под мостом в периоды паводков путем устройства струенаправляющих дамб и других регуляционных сооружений, откосы дамб и пойменных насыпей проектируются с учетом воздействия ледохода, волн, течения воды и требуют усиленного крепления. Это относится и к откосам конусов, подверженным тем же воздействиям. Обычно откосы укрепляют сборными или монолитными железобетонными плитами, реже - каменным мощением или каменной наброской. Верх укрепления насыпей должен быть защищен от разрушения, особенно под действием накатывающихся волн, способных подмыть крепление сверху. С этой целью укрепление поднимается выше уровня наката волн на откос при высоком уровне воды. Кроме высоты наката волн, необходимо учесть высоту подпора воды перед мостом, и предусмотреть запас по высоте не менее 0,5 м. При определении высоты укрепления ориентируются па высокие уровни воды, соответствующие наибольшим паводкам (НУВВ) - для мостов на железных дорогах общей сети и расчетным паводкам (РУВВ) для остальных мостов.

Верхняя часть конусов и откосов насыпей также укрепляется бетоном или камнем (против ветровой эрозии и разрушения атмосферными осадками). Мощность такого укрепления (толщина плит, крупность камня к др.) обычно меньше мощности укрепления нижней части, подвергающейся ледовому и волновому воздействию. Конус обсыпного устоя может выполнять роль струенаправляющего сооружения (конус с уширением). Если же устраивается струенаправляющая дамба, то конус сливается с дамбой, которая как бы служит его основанием. Поэтому на уровне верха укрепления нижней части откоса обычно устраивается берма шириной 2-3 м (в случае устройства струенаправляющей дамбы эта берма совмещается с горизонтальном площадкой по верху дамбы). При вариантном проектировании уклон откоса конуса ниже бермы может быть назначен в пределах от 1:2 до 1:3, а в случае устройства дамбы уклон ее откоса со стороны русла реки - 1:3 или еще более пологим. Выше берм уклон откоса конуса назначают не круче 1:1,5 (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Сопряжение большого моста с насыпью

Укрепление откоса по подошве (в уровне естественной поверхности грунта) упирают в своего рода фундамент (упор) в виде бетонного блока или рисбермы трапецеидального сечения из камня. Укрепляется часто также и некоторая полоса горизонтальной поверхности основания вдоль подошвы откоса.

Конусы, пойменные насыпи, регуляционные сооружения, как правило, располагают за пределами меженного русла реки (в пределах пойм). Это, в частности, является одним из условий (хотя обычно и не главным), определяющих минимальную величину отверстия моста и его расположение относительно меженного русла реки *.

* Исключением являются случаи, когда в процессе строительства моста проводится регулирование русла реки (спрямление русла, устройство набережных), т. е. когда, кроме строительства моста, проводятся еще и специальные гидротехнические работы.

Для сейсмических районов конусы насыпей у устоев проектируются в соответствии со СНиП II-7-81.

5.4. Конструирование устоев

5.4.1. Оголовки устоев

Подферменник (оголовок) устоя служит для распределения нагрузки, воспринимаемой от пролетного строения, на несущую конструкцию. Для массивных бетонных устоев он устраивается железобетонным (обычно армируется двумя арматурными сетками, расположенными поверху и понизу плиты) и должен иметь толщину не менее 40 см. Поверх армированной части плиты укладывается монолитно связанный с ней бетон сливов, имеющий наклонную верхнюю поверхность для стока воды. Уклоны не должны быть положе 1:10.

Опорные части устанавливаются на подферменные площадки, армированные сетками по расчету на местное смятие. Подферменные площадки также монолитно связаны с плитой оголовка и должны возвышаться над наиболее высокой его частью не менее, чем на 15 см. Размеры оголовков и подферменных площадок определяются размерами нижних плит опорных частей (см. рис. 5.3). Величины «а» и «в» принимаются не менее значений, приведенных в табл. 5.2 и 5.3 соответственно.

Таблица 5.2

Минимальные значения расстояния от грани подферменной площадки до грани оголовка опоры вдоль моста

Примечание : при сейсмичности 9 баллов а min = 0,005 l .

Таблица 5.3

Минимальные значения расстояния от грани подферменной площадки до грани оголовка опоры поперек моста

Расстояние от оси опирания пролетного строения до шкафной стенки определяется по формуле

где L п - полная длина пролетного строения в уровне проезжен части (для сквозных ферм - по продольным балкам);

L р - расчетный пролет;

Δс - зазор, принимаемый:

асм - при установке на устой неподвижной опорной части,

б) 5 + Δl т + Δl в - при установке на устой подвижной опорной части (Δl т - температурное удлинение пролетного строения; Δl в - удлинение нижнего пояса от временной нагрузки),

в) по расчету - при установке пролетных строений на резиновые опорные части; при гибких опорах и температурно-неразрезных пролетных строениях.

5.4.2. Обсыпные устои при высоких насыпях

При высоких насыпях устои пока строится по индивидуальным проектам с применением как сборных, так и монолитных конструкций.

Рис. 5.5. Пример стоечного устоя автодорожного моста:

1 - заранее отсыпанная часть насини

На рис. 5.1 показан пример обсыпного устоя моста под железную дорогу - массивной конструкции. Часть тела устоя, расположенная под подферменником, проектируется по размерам подферменника. Остальная часть может быть более узкой. Кроме того, для ее облегчения возможно устройство проемов (ниш). Фундамент смещен в сторону пролета в соответствии с положением равнодействующей нагрузок. Если фундамент обсыпного устоя проектируется свайным, то нет необходимости заглублять плиту ростверка ниже поверхности грунта: целесообразно размещение плиты выше естественной поверхности грунта с погружением свай сквозь отсыпанную или намытую часть насыпи. Это позволяет вести работы без устройства котлована, без водоотлива, что существенно упрощает и удешевляет сооружение устоя.

Примеры сборных устоев см. рис. 5.5 и п. 3. Если судоходный пролет моста с пролетным строением с ездой понизу примыкает к берегу, то может оказаться более экономичным устройство перед устоем переходного пролета, перекрытого пролетным строением с ездой поверху, хотя при этом требуется дополнительная промежуточная опора. С целью предотвращения осадок проезжей части за задней гранью устоя, под полотном дороги укладывается переходная железобетонная плита, которая должна плотно лежать на песчаном или гравийно-щебеночном основании. Одним краем плита опирается на устой а другим - на железобетонный лежень, опирающийся в свою очередь на гравийно-песчаную подушку. Плита укладывается с небольшим уклоном. Переходная плита частично разгружает устой от горизонтального давления грунта насыпи, вызванного временной нагрузкой. Длину плиты принимают обычно 4-8 м.

5.4.3. Необсыпные устои

Необсыпные устои применяют обычно при высотах насыпи до 6-8 м, преимущественно в городских условиях, чаше - в сочетании с подпорными стенами.

Устои с обратными стенками (рис. 5.6) имеет в плане П-образную форму. Внутреннее пространство устоя заполняется дренирующим грунтом. Ширину устоя поперек оси моста обычно назначают равной расстоянию между перилами на проезжей части моста. Толщину бетонных боковых (обратных) стенок назначают поверху около 0,5 м и увеличивают к низу за счет придания внутренним граням стенок уклона порядка 4:1. Толщину железобетонных стенок назначают по расчету. Стенки рассчитывают па действие горизонтального давления грунта засыпки устоя от его собственного веса и от временной нагрузки. Чтобы исключить возможность распирания устоя силами морозного пучении грунта, необходимо обеспечить отвод воды, проникающей внутрь устоя. Для этого внизу засыпки устраивается дренаж.

Деформации засыпки под действием временной нагрузки стеснены передней и обратными стенками, благодаря чему обеспечивается достаточно плавное возрастание жесткости основания пути при въезде на мост.

При небольшой ширине эффективнее оказывается конструкция монолитного необсыпного устоя с балластным корытом (рис. 5.2). Тело устоя устраивается узким, а края балластной призмы и тротуары располагают на железобетонных консолях. Глубина балластного корыта увеличивается по направлению к задней грани устоя, чем обеспечивается плавность въезда на мост («мягкий въезд»).

Рис. 5.6. Необсыпный устой с обратными стенками

Часть устоя, расположенная под балластным корытом, может быть значительно более узкой (до 2,5 м) и дополнительно еще облегчается путем устройства ниш по бокам кладки. В этом случае в среднем (по высоте устоя) сечении кладка устоя имеет Т-образную или двутавровую форму.

5.5. Конструирование промежуточных опор балочных мостов

5.5.1. Оголовки промежуточных опор

Принципы устройства оголовков показаны на рис. 5.7, размеры «а» и «в» - в табл. 5.2 и 5.3. Для массивных опор форма оголовка, как правило, соответствует форме поперечного сечения верхней части опоры. К оголовкам промежуточных опор предъявляются те же конструктивные требования, что и к оголовкам устоев (см. п. 5.4.1). Расстояние «с» между осями опирания соседних пролетных строений определяется по формуле:

с = а 1 + а 2 + Δс ,

L п1, L п2 - полные длины пролетных строении в уровне проезжей части (для сквозных ферм - по продольным балкам);

Рис. 5.7. Оголовки промежуточных опор:

а - обтекаемой формы; б - необтекаемой формы

L п1, L п2 - расчетные пролеты; Δс - зазор, принимаемый:

а) 5-6 см - при опирании па опору разрезных пролетных строений через разноименные опорные части при длинах пролетных строений до 25 м;

б) 5 + Δl t + Δl в - то же при длинах пролетных строении более 25 м (Δl t - температурное удлинение пролетного строения; Δl в - удлинение нижнего пояса от временной нагрузки);

в) по расчету - при установке пролетных строении па резиновые опорные части; при использовании температурно-неразрезных пролетных строений.

При больших пролетах для удобства производства работ в период эксплуатации значение «с» увеличивается на 10-30 см. При определении величины Δl t учитывается температура замыкания (установки на опорные части); при определении величины Δl в учитываются условия установки нижней плиты подвижной опорной части и катка (сектора) - как правило, с учетом того, что при половинной временной нагрузке вертикальные оси верхнего балансира и нижней (опорной) плиты oпopнoй части совпадали.

Если на опору опираются разнотипные пролетные строения, то положение осей опирания относительно оси опоры назначается таким образом, чтобы равнодействующие вертикальных опорных реакций минимально отклонились от оси опоры.

В свайных, столбчатых и стоечных (рамных) опорах железобетонные насадки или ригели выполняют также роль оголовков (подферменников). Они устраиваются более узкими, чем оголовки массивных опор. Их ширина назначается по условиям размещения и заделки свай или стоек и из условия, чтобы расстояния от краев нижних плит опорных частей до краев ригеля или насадки не превышали 15 см.

5.5.2. Основные особенности компоновки промежуточных опор

Промежуточные опоры свайные, столбчатые, стоечные и рамные сооружаются, преимущественно, по действующим типовым проектам . При индивидуальном проектировании таких опор рекомендуется учитывать следующее:

Основные несущие элементы (сваи, стойки) целесообразно располагать но осям опорных частей или в непосредственной близости от них. Такое решение позволит уменьшить армирование насадки (ригеля);

При значительных горизонтальных усилиях (например, в мостах на кривых) следует применять наклонные сваи и стойки;

При расчете ригелей в виде перевернутой буквы «Т» (рис. 5.8) количество вертикальной арматуры в ребре, (хомутов) складывается из трех компонентов:

а) хомуты, количество которых определяется расчетом па перерезывающую силу;

б) вертикальные стержни, работающие на отрыв полок опорными реакциями балок (расчет на осевое растяжение);

в) хомуты, воспринимающие крутящие моменты в ригеле при загружении временной нагрузкой одного пролета.

Для предварительном оценки расхода арматуры в ригелях, учитывая значительную трудоемкость расчетов по п. п. «б» и «в», допускается количество вертикальной арматуры, определенное по п. «а», удвоить.

Монолитные и сборно-монолитные массивные опоры сооружаются обычно с вертикальными гранями. Нижним (подтопляемый водой) ярус опоры имеет обтекаемую форму с заостренными ледорезом и кормом.

Грани ледореза образуют обычно угол 60°-90° и сопрягаются между собой и боковыми вертикальными гранями опоры цилиндрическими поверхностями радиусом 0,75 м.

Рис. 5.8. Односеточная опора с ригелем в виде перевернутой буквы «Т»

Ледорез начинается от обреза фундамента и должен возвышаться над уровнем высокого ледохода, поскольку у ледореза происходит торошение льда. Для районов с суровыми и особо суровыми климатическими условиями верх ледореза назначают не ниже расчетной границы зоны переменного уровня воды, т. е. не менее чем на 1 м выше наивысшего уровня ледохода пли с большим запасом, если предполагается значительное торошение льда.

Верхние части опоры могут иметь прямоугольную форму или (при большой ширине моста) состоять из отдельных столбов, стоек. Здесь могут применяться пустотелые конструкции коробчатого или круглого сечения, причем для железобетонных пустотелых конструкции толщина стенок может быть принята не менее 15 см.

Если все тело опоры (начиная от обреза фундамента) проектируется железобетонным, что допускается СНиП 2.05.03-84, то размеры его как вдоль, так и поперек оси моста могут быть значительно уменьшены по сравнению с размерами массивных бетонных опор. В этом случае опора становится более деформативной и лимитирующим может оказаться расчет опоры по горизонтальным перемещениям ее оголовка.

Положение обреза фундамента относительно уровней воды действующими нормами не регламентируется. В случае его расположения в пределах колебания уровней воды и льда следует предусматривать на обрезе фундамента фаски размером не менее 0,3×0,3 м, а фундаменту придавать обтекаемую в плане форму. Нe регламентируется и положение подошвы плиты свайного ростверка относительно уровней воды. В современной практике строительства имеются случаи сооружения опор с расположением плиты свайного ростверка целиком выше уровня межени. Такое конструктивное решение, безусловно является наиболее удобным при производстве работ, однако с эксплуатационной точки зрения оно неприемлемо на реках с сильным ледоходом, а также по архитектурным соображениям.

При конструировании фундамента необходимо рассмотреть разные варианты расположения его по высоте с учетом способов производства работ, затрат на вспомогательные сооружения и в процессе строительства и с учетом условий эксплуатации моста. Если обрез фундамента располагается выше уровня низкого ледохода (УНЛ), то при расчете фундамента необходимо учесть давление льда на фундамент в период ледохода, которое, естественно, больше, чем давление на тело опоры. Необходимо также учитывать дополнительную вертикальную нагрузку на фундамент в период зимнего стояния льда от зависания ледового покрова на обрезе фундамента или на сваях (если нижняя поверхность слоя льда располагается ниже подошвы плиты высокого свайного ростверка), возникающего при колебаниях уровня воды зимой. Такого зависания не происходит, если располагать обрез фундамента ниже нижней поверхности льда наинизшего ледостава не менее, чем на 0,5 м.

В этом случае к бетонной кладке фундамента можно предъявлять требования как к бетону подводных конструкций.

Расположение обреза фундамента выше УМВ может существенно упростить возведение как фундамента, так и тела опоры. Если фундамент свайный, то необходимо учитывать, что для возможности бетонирования плиты ростверка насухо потребуется устраивать ограждение из шпунта или в виде опускного ящика и укладывать под подошвой плиты ростверка тампонажный слой из бетона. Все эти мероприятия не требуются, если подошву плиты поднять выше РУ. Но если фундамент устраивается из буронабивных свай с островка, который так иди иначе ограждается (например, шпунтом), то плиту ростверка можно забетонировать в котловане с водоотливом без особых дополнительных затрат.

Таким образом, вопрос о высотном положении обреза фундамента подошвы плиты свайного ростверка должен решаться путем технико-экономического сравнения варианта с учетом перечисленных и других (например, архитектурных) требований.

5.6. Рекомендации по выбору схемы высокого свайного ростверка опоры

С точки зрения простоты производства работ, снижения стоимости вспомогательных сооружений (направляющий каркас и др.) наиболее рациональным является ростверк с вертикальными сваями. Такой ростверк, кроме того, наиболее эффективно воспринимает вертикальные силы и момент, действующие в вертикальных плоскостях. Однако, горизонтальные силы, приложенные к плите ростверка, могут быть восприняты только за счет работы свай на изгиб. Изгибающие моменты в сваях увеличиваются пропорционально увеличению свободной длины сваи (от подошвы плиты ростверка до уровня размыва грунта). Ориентировочно можно считать, приемлемой свободную длину до 6 - 7 диаметров сваи (столбов). При буронабивных сваях и сваях-оболочках диаметром более 1,0 м ростверки на вертикальных сваях являются в настоящее время единственно возможным решением в связи с отсутствием оборудования для наклонного бурения и вибропогружения наклонных свай-оболочек.

С точки зрения эффективности восприятия горизонтальных сил теоретически наиболее выгодной является схема ростверка так называемого козлового типа (рис. 5.9, а ), в котором в сваях возникают только продольные усилия. Изгибающие моменты возникают лишь из-за жесткости заделки свай в плите ростверка в связи с ее перемещениями, вызванными продольными деформациями свай, и при внецентренном приложении усилий. Распределение усилий в сваях оказывается наиболее равномерным и поэтому требуется минимальное количество свай. Однако практически осуществлять такую схему сложно по конструктивным причинам. На практике применяются близкие к оптимальной схемы без обратных уклонов свай по типу, показанному на рис. 5.9, б . Наклоны сваям задаются в пределах от 3:1 до 5:1. При более крутых наклонах неточность выполнения заданного наклона существенно влияет па распределение усилий между связями.

Рис. 5.9. Свайные ростверки:

а - козлового типа; б - с вертикальными и наклонными сваями

Схема с веерным расположением свай, показанная на рис. 5.10 наименее эффективна (и обычно оказывается неприемлемой) из-за больших изгибающих моментов, возникающих в сваях, и больших перемещении опоры. Это легко понять, если привести все силы, действующие на опору, к точке пересечения oceй свай (точка М). Горизонтальная и вертикальная равнодействующие воспринимаются за счет продольных усилии в сваях, но изгибающий момент может быть воспринят только за счет работы свай на изгиб. При этом возникает значительный наклон опоры, и горизонтальные перемещения оголовка оказываются значительно больше, чем в случае ростверка с вертикальными сваями. Повысить жесткость ростверка можно путем увеличения диаметра свай (применяя, например, железобетонные сваи-оболочки) или их количества.

Рис. 5.10. Ростверки с веерным расположением свай

5.7. Особенности конструирования опор рамных мостов

Опоры и пролетные строения рамных мостов представляют собой единое целое как в смысле статической работы, так и в конструктивном отношении. Рамные мосты в настоящее время применяются относительно редко и выполняются почти исключительно из железобетона. Определенную специфику имеет узел сопряжения пролетного строения (ригеля рамы) с опорой (стойкой рамы). В этом узле часть изгибающего момента, действующего в пролетном строении, передается па опору.

При больших пролетах пролетные строения обычно выполняются коробчатыми. Рабочая арматура пролетного строения в надопорном сечении располагается в верхней плите и частично (по величине момента, передаваемого на опору) пли полностью заанкеривается у противоположной грани опоры. Если опора монолитная или сборномонолитная, а сборка пролетного строения ведется навесным способом, то опора возводится до уровня верха пролетного строения, и арматура опоры заводится и заанкеривается выше уровня анкеровки рабочей арматуры пролетного строения (в верхнем его поясе). Такая конструкция обеспечивает надежное соединение опоры и пролетного строения.

Если опора в верхней части имеет коробчатую конструкцию, то ее боковые (продольные) стенки располагают в одних плоскостях со стенками пролетного строения, а внутри коробки пролетного строения (в плоскостях поперечных стенок опоры) устраивают диафрагмы. Они обеспечивают передачу изгибающего момента на опору, для чего рабочая арматypa опоры, расположенная в ее поперечных стенках, должна заводиться в эти диафрагмы. Изгибающий момент передается в виде пары сил от вертикальных стенок пролетного строения через диафрагмы на арматуру и бетон опоры. При этом сами диафрагмы работают в вертикальном направлении на срез и соответственно должны быть заармированы расчетной наклонной арматурой или сетками. Дополнительное армирование поперечной арматурой может потребоваться и в надопорных участках пролетного строения - как в его стенках, так и в верхней и нижней плитах. Таким образом, при конструировании коробчатого узла сопряжения пролетного строения с опорой должны быть продуманы сложные условия его пространственной работы.

Опоры железобетонных рамных мостов могут проектироваться как из обычного железобетона, так и предварительно напряженными. При этом в опорах на водотоках допускается применять только стержневую арматуру (ненапрягаемую или предварительно напряженную).

В остальном опоры рамных мостов должны удовлетворять тем же конструктивным требованиям, что и опоры балочных мостов.

5.8. Опоры арочных мостов

Железобетонные арочные мосты являются наиболее надежными и долговечными, почти не требуют эксплуатационных расходов , поскольку бетон арок работает в наиболее естественных условиях - преимущественно на сжатие (изгибающие моменты, возникающие в арках, обычно, очень малы). Недостатками арочных мостов являются: сложность сооружения арок и более высокая стоимость опор, поскольку опоры требуются более массивные, чем у балочных мостов, с более развитыми в плане фундаментами, поскольку опоры арочных мостов воспринимают большие горизонтальные силы от распора арок. Под действием горизонтальных и вертикальных сил они не должны испытывать значительных перемещений, поскольку это существенно влияло бы на напряженное состояние арок. Отсюда вытекают определенные требования к основаниям и фундаментам опор. Наиболее подходящими являются основания в виде скальных или полускальных пород. Вполне приемлемыми являются крупнообломочные, гравелистые грунты, крупно - и среднезернистые и плотные пески. Известны случаи строительства арочных мостов па твердых глинах. Если такие породы налегают глубоко, то в качестве фундаментов применяются свайные ростверки. Последние целесообразны, если опоры сооружаются па суходоле или при небольшой глубине воды. Устои арочных мостов воспринимают односторонний распор от постоянной и временных нагрузок, поэтому их фундаменты должны быть значительно развиты вдоль оси моста в сторону берега. При этом, если несущий слой грунта залегает глубоко, то наиболее целесообразным решением фундамента является свайный ростверк с наклонными сваями, ориентированными по направлению равнодействующей от постоянной и временной вертикальной нагрузок. Подошва плиты ростверка при этом устраивается наклонной и только у передней грани плиты она проектируется горизонтальной, и здесь 2-3 ряда свай погружаются вертикально или наклонно в сторону пролета (с учетом сил, действующих со стороны берега).

Пяты арок должны возвышаться над наивысшим уровнем ледохода (а для железнодорожных мостов также и над расчетным уровнем высоких вод) не менее, чем на 0,25 м.

При выборе вариантов моста (в том числе при курсовом и дипломном проектировании) размеры опор и фундаментов могут быть определены предварительно, рассматривая арки как трехшарнирные. Собственный вес опоры играет очень существенную роль, поэтому размеры опоры и фундамента желательно подбирать методом последовательных приближений (2-3 шага).

При расчете устоя временная нагрузка (в виде эквивалентной нагрузки для линии влияния с максимумом посередине) располагается только на арочном пролетном строении (т. е. с одной стороны устоя). Распор «Н » от временной нагрузки приближенно определяется по формуле:

где l и f - пролет и стрелка арки;

q в - суммарная временная нагрузка с учетом всех полос загружения (для автодорожных мостов).

Вертикальное давление:

Усилия от постоянных нагрузок:

где q р - постоянная нагрузка от веса балласта и верхнего строения пути (или веса дорожного покрытия в случае автодорожного моста), включая вес арочного пролетного строения;

т - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения веса арок и стоек надарочного строения по длине пролета, которым можно принять при отношениях f /l , равных 1/4, 1/3 и 1/2, равным соответственно 0,85; 0,8 и 0,7.

Коэффициенты надежности по нагрузке γ в данном случае принимаются большими единицы. Силы Q и Н прикладываются к опоре в центрах опорных сечении арок и считаются распределенными поровну между всеми арками пролетного строения.

При эскизном расчете промежуточной опоры величины Q и Н определяются аналогичным образом, но временная нагрузка располагается на одном пролете (учитывается действие одностороннего распора), а для постоянных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузке γf принимаются большими единицы для пролета, на котором установлена временная нагрузка, и меньшими единицы для другого (незагруженного) пролета, а также для опоры и фундамента. Конструирование моста рекомендуется вести таким образом, чтобы распоры арок от постоянных нормативных нагрузок, действующие на промежуточные опоры с одного и другого пролета взаимно уравновешивались.

6. РАСЧЕТ МОСТОВЫХ ОПОР

6.1. Общие положения

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84 расчеты опор следует выполнять по предельным состояниям на действие постоянных нагрузок и неблагоприятных сочетаний временных.

Для бетонных и железобетонных опор капитальных мостов расчеты производят по двум группам предельных состояний:

Устойчивость фундаментов опор против опрокидывания и сдвига (плоского и глубокого - совместно с грунтом основания);