Реферат: Методические рекомендации по проектированию опор мостов ленинград

Всесоюзное научно-техническое общество железнодорожников
и транспортных строителей

ДОРОЖНОЕ ПРАВЛЕНИЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА ОРДЕНА ЛЕНИНА
ОКТЯБРЬСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Методические рекомендации ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОПОР МОСТОВ Ленинград 1988
В мостостроении наиболее трудоемкими и ответственными являются работы по возведению опор. Задачи обеспечения надежности и долговечности опор мостов, сокращения расхода материалов и трудозатрат на их строительство должны решаться уже в процессе проектирования путем правильного выбора типа опоры, оптимизации ее элементов, учета местных условий и назначения рациональной технологии строительства.

Новые нормы СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» существенно изменили ряд важнейших положений расчета и конструирования опор. Опыт проектирования мостовых конструкций по этому нормативному документу недостаточен, методические материалы отсутствуют.

Целью настоящих Рекомендаций является помощь проектировщикам, строителям, эксплуатационникам и студентам мостовой специальности в проектировании и оценке надежности мостовых опор с использованием СНиП 2.05.03-84.

Рекомендации рассмотрены Советом НТО Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта и Советом НТО Ленгипротрансмоста и одобрены для применения при проектировании мостовых опор.

Рекомендации составлены членами НТО инженером С.Л. Шульманом (главы 1-4, 6 и приложение 1), канд. техн. наук В.В. Мироновым (глава 5 и приложение 2) и канд. техн. наук В. Н. Смирновым (общая редакция).
^ Председатель Совета НТО ЛИИЖТа В.Е. Павлов
Председатель Совета НТО Ленгипротрансмоста А.К. Васин
Методические рекомендации
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОПОР МОСТОВ
^ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОПОРАХ МОСТОВ
Опоры мостов подразделяются на концевые (устои) и промежуточные.

Функциональное назначение опор - передача на грунт основания вертикальных и горизонтальных нагрузок от веса пролетных строений, верхнего строения пути железнодорожных мостов или проезжен части автодорожных мостов, подвижного состава, ветра и др. Устои воспринимают также горизонтальное давление грунта от его собственного веса и от временной нагрузки, расположенной на призме обрушения; промежуточные опоры должны быть рассчитаны на ледовые воздействия, а на судоходных реках - и на нагрузку от навала судов.

По конструкции опоры могут быть классифицированы следующим образом: массивные опоры - каменные, бутобетонные, бетонные (монолитные, сборно-монолитные пли сборные), в том числе с облицовкой из естественного камня или бетонных блоков. Появившись па заре мостостроения, массивные опоры применяются и в настоящее время на мостах через большие реки при интенсивных ледоходах и в других сложных условиях (например, наличие зажоров, агрессивности воды, селеобразования), опоры возводятся как па фундаментах мелкого заложения (на естественном основании), так и на свайных фундаментах из свай различных типов. До недавнего времени в качестве фундаментов глубокого заложения широко использовались опускные колодцы и кессоны, практически повсеместно вытесненные сейчас свайными фундаментами (из свай-оболочек диаметром от 1,6 до 3,0 и более метров, буронабивных свай, в том числе с уширениями, и комбинированных конструкций); свайные опоры - конструкции, состоящие из одного или нескольких рядов свай, объединенных поверху насадкой (ригелем), на которую устанавливаются пролетные строения. Свайные опоры из деревянных и металлических свай широко применяются для временных мостов. С развитием сваебойной техники такие опоры стали сооружать из железобетонных свай и использовать для постоянных мостов через малые водотоки при отсутствии ледохода, а также для путепроводов. В 60-70-е годы появились и быстро завоевали признание у строителей разновидности свайных опор: столбчатые, в которых основными несущими элементами являются железобетонные стойки, погружаемые в заранее разбуренные скважины (главным образом, в вечномерзлых грунтах), и безростверковые из свай-оболочек диаметрами 1,6 м и более или буронабивных свай; стоечные (рамные) опоры в виде плоских или пространственных рам из стоек деревянных, металлических или железобетонных, объединяемых поверху насадкой (ригелем). В некоторых случаях рамы снабжены горизонтальными и наклонными связями. Фундаменты стоечных (рамных) опор - мелкого заложения или свайные (аналогично массивным опорам); пустотелые опоры, выполняемые из монолитного бетона или из замкнутых бетонных блоков, преимущественно, прямоугольного (реже - круглого) сечения, устанавливаемых на фундамент любого типа и объединяемых поверху железобетонной плитой сплошного сечения. Пустотелые опоры проектируются как бетонные (без вертикального армирования) или железобетонные с ненапрягаемой или напрягаемой арматурой; комбинированные опоры - имеющие нижнюю (цокольную) часть массивной конструкции и верхнюю часть стоечную (рамную) или пустотелую. Высота цокольной части определяется, обычно, возвышением уровня высокого ледохода над уровнем низкой межени (с некоторым запасом).

В зависимости от расположения в конусе подходной насыпи, устои подразделяются на:

необсыпные, длина которых не менее длины конуса, причем подошва конуса не выходит за переднюю грань устоя. Необсыпные устои в настоящее время применяются, преимущественно, в городских условиях, часто в сочетании с продольными подпорными стенками, ограничивающими размеры насыпи в плане;

обсыпные - расположенные в теле конуса. Такие устои являются сейчас основным типом конструкций, позволяют использовать наиболее эффективные технические решения - свайные и стоечные опоры. Недостатком обсыпных устоев является увеличение длины моста на перекрываемую пролетными строениями часть конуса.

Опора любого из перечисленных типов, как правило, состоит из следующих элементов:

оголовок - верхняя часть опоры, на которой разметены подферменные площадки, предназначенные для установки и крепления опорных частей. Функциональная задача оголовка - распределение нагрузки от опорных частей на нижележащие элементы опоры. В свайных и стоечных опорах в качестве оголовка используется насадка (ригель);

тело опоры - средняя по высоте часть опоры, конструкция которой и определяет ее тип;

фундамент - нижняя часть опоры, размещенная или заделанная в грунте основания.

В свайных опорах и их разновидностях сван являются элементами и тела опоры, и фундамента одновременно.

Элементы или части опоры в зависимости от их положения относительно уровней воды могут быть отнесены к надводной или надземной незатопляемой зоне, расположенной на 1 м выше наивысшего уровня ледохода или поверхности грунта; подводной или подземной зоне, расположенной на 0,5 м ниже нижней поверхности слоя льда наинизшего ледостава или половины глубины промерзания грунта; зоне переменного уровня воды, расположенной между указанными выше зонами.
^ 2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР
С древнейших времен и до середины XIX века в мостостроении применялись, в основном, деревянные и каменные опоры.

Деревянные опоры использовались для мостов с деревянными и металлическими пролетными строениями. Достоинства деревянных опор: простота конструкции, возможность использования местных материалов и относительно малый их расход; недостатки; недолговечность, повышенная деформативность, пожароопасность.

В настоящее время сфера применения деревянных опор ограничена временными мостами.

Каменные опоры из естественного или искусственного камня (в частности, кирпича) характеризуется чрезвычайно высокой долговечностью: возраст древнейших из сохранившихся до наших дней опор превышает тысячелетия. В литературе, посвященной проектированию и строительству каменных опор, обычно употребляется термин «Каменные мосты», т.к. из каменной кладки возводилось все сооружение: и опоры, и пролетные строения. Преимущественно, применялись сводчатые конструкции. Размеры (продольные) опор каменных мостов, определявшиеся эмпирически, достигали 1/3 пролета, поскольку их устойчивость при неуравновешенном распоре обеспечивалась только собственным весом конструкций. Каменная кладка выполнилась с применением различных видов связующих растворов. Чаще всего использовался известковый раствор.

В XIX веке появились и получили широкое применение бетонные и бутобетонные опоры (как правило в облицовке из камня). Существенно меньшая трудоемкость возведения, применение вместо тесаного камня щебня и гравия в сочетании с хорошими эксплуатационными качествами привели к тому, что бетонные и бутобетонные опоры не только быстро вытеснили каменные конструкции, но и применяются до настоящего времени.

Принципиально важным для совершенствования конструкций опор стало использование железобетона. Армирование опор позволило резко сократить их размеры. Появились новые типы опор - прежде всего, рамные. Прогресс в конструктивных и технологических решениях фундаментов, в частности, широкое применение железобетонных свай и свай-оболочек, рост мощности кранового оборудования привели к созданию в середине XX века свайных опор из железобетонных свай.
^ 3. СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОПОР 3.1. Основные особенности современного состояния развития мостовых опор
а) Высокий уровень типизации конструкций и их элементов.

Практически все опоры малых и средних мостов строятся по типовым проектам. При индивидуальном проектировании опор больших мостов широко используются типовые элементы и детали.

б) Ориентация на облегченные конструкции.

Вместо применявшихся ранее массивных каменных, бутобетонных и бетонных опор используются стоечные, рамные, пустотелые конструкции. В устоях применение массивных конструкции практически прекратилось. В промежуточных опорах массивные бетонные конструкции сохранились лишь при тяжелом ледоходе, в суровых климатических условиях и других сложных случаях применения.

в) ^ Отказ от гранитной облицовки.

Для защиты от неблагоприятных природных факторов (ледохода, карчехода и др.) применяется искусственная облицовка из бетонных блоков повышенной прочности и морозостойкости.

г) Резкое сокращение объемов котлованных работ.

В мостостроении практически прекратилось использование кессонных фундаментов. Опускные колодцы встречаются в единичных случаях; сокращается объем строительства опор с фундаментами мелкого заложения (на естественном основании). Повсеместное применение получили свайные фундаменты из забивных, буронабивных и буроопускных свай различных конструкций. В малых и средних мостах широко применяются свайные опоры, состоящие из свай и объединяющих их поверху насадок (ригелей). В таких опорах сваи являются одновременно элементами фундамента и тела опоры. Для опор традиционной схемы (включающих фундамент и тело опоры) наметилась тенденция к размещению плиты ростверка выше уровня грунта или рабочего горизонта воды.

д) Повышение уровня сборности опор за счет применения блоков заводского изготовления. Укрупнение блоков.

Уровень сборности опор малых и, частично, средних мостов превышает 90%. Налажено массовое изготовление па заводах МЖБК свай, стоек, насадок. Промбазы мостостроительных организации в достаточном количестве выпускают шкафные блоки устоев, элементы фундаментов, контурные блоки и др.

В связи с ростом грузоподъемности кранового оборудования растет монтажный вес блоков, увеличивается сечение и, соответственно, несущая способность стоек рамных опор.

е) Активизация поисков путей дальнейшего сокращения материалоемкости опор и трудоемкости строительства.

Наметилось несколько направлений этой работы:

- расширение сферы применения железобетонных и бескотлованных конструкций (см. п. «б» и «г»);

- повышение качества изыскательских работ. Например, использование статического и динамического зондирования грунтов; моделирование русловых процессов для уточнения глубины размыва, воздействия льда и пр.;

- совершенствование методики расчета мостов. Созданы теория и необходимое программное обеспечение для расчета пространственных рам с шарнирной, жесткой и упругой заделкой стоек, что позволило снизить трудоемкость и одновременно повысить точность расчетов высоких свайных ростверков и рамных опор. Разработаны мощные программные комплексы для статического и динамического расчета сложных рам на основе МКЭ, позволяющие рассчитывать мосты как системы, т.е. с учетом распределения нагрузок между опорами соответственно их жесткостным характеристикам на любые сочетания нагрузок, включая сейсмические воздействия. Отработаны и конструктивные приемы, обеспечивающие совместную работу опор и пролетных строений моста в единой системе.
^ 3.2. Характеристика и область применения основных типов опор 3.2.1. Свайные опоры
Свайные промежуточные опоры (рис. 3.1, в, г) состоят из свай - основных несущих элементов и насадок (ригелей), объединяющих сваи поверху. Как правило, насадки бетонируются одновременно с подферменными площадками, предназначенными для установки опорных частей.

Свайные устои (рис. 3.1, а, б), кроме того, включают шкафные блоки, являющиеся элементами сопряжения моста с подходной насыпью.

Сборные насадки имеют омоноличиваемые при монтаже сквозные отверстия, в которые заводится арматура свай. Забивные сваи, как правило, не удается погрузить точно до проектной отметки. Поэтому верхние части свай срубаются с обнажением арматуры. При буроопускном методе погружения свай отметки могут быть выдержаны с большой точностью, и выпуски арматуры предусматриваются в сваях заранее, при заводском изготовлении.

Шкафные блоки устоев крепятся к насадкам с помощью сварных или болтовых стыков закладных деталей.



Рис. 3.1. Свайные опоры:

а - устой железнодорожного моста; б - то же, автодорожного; в - промежуточная опора железнодорожного моста; г - то же, автодорожного (1 - свая, 2 - насадка, 3 - шкафной блок)

Для автодорожных мостов обычно применяют шкафные блоки плоские (шкафные стенки), на которые устанавливают плиты мягкого въезда, обеспечивающие постепенное изменение жесткости дорожного покрытия при въезде на мост.

В зависимости от сечения и способа погружения свай опоры подразделяются на:

- собственно свайные опоры (рис. 3.1), в которых используются забивные сваи квадратного сечения размерами чаще всего 350×350 или 400×400 мм, а также полые круглые спаи диаметром 400 или 600 мм;

- столбчатые опоры (рис. 3.2), в которых используются буроопускные сваи-стойки сплошного сечения круглые (диаметром 600-800 мм) или прямоугольного сечения (например, 500×800 мм);

- безростверковые опоры (рис. 3.3), в которых используются сваи-оболочки или металлические трубчатые сваи диаметром 1000 мм и более, буронабивные конструкции (например, состоящие из буронабивной сваи в нижней части и секций свай-оболочек в верхней части).

При неразрезных пролетных строениях, имеющих опорные диафрагмы, безростверковые опоры могут быть выполнены из отдельных свай-столбов без объединяющего их ригеля, роль которого выполняет опорная диафрагма пролетного строения или система диафрагм, а опорные части устанавливаются непосредственно на верхние плоскости столбов (рис. 3.4).

Примерная область применения свайных опор приведена в табл. 31. и 3.2.

Геологические условия применения свайных опор, в основном, определяются возможностями используемого оборудования: дизель-молотов, паровых молотов и вибропогружателей - для забивных свай, бурового оборудования - для буроопускных и буронабивных свай.



Рис. 3.2. Столбчатые опоры:

а - устой железнодорожного моста; б - то же, автодорожного; в - промежуточная опора железнодорожного моста; г - то же, автодорожного (1 - скважина, 2 - столб; 3 - насадка, 4 - шкафной блок)



Рис. 3.3. Безростверковые опоры:

а - устои железнодорожного моста; б - то же, автодорожного; в - промежуточная опора железнодорожного моста; г - то же, автодорожного



Рис. 3.4. Безростверковые безригельные опоры:

а - опора под пролетное строение с монолитной диафрагмой; б - опора под пролетные системы ПРК - ЦНИИС
^ 3.2.2. Стоечные и рамные опоры
Основными несущими элементами стоечных и рамных опор (рис. 3.5 и 3.6) являются стойки - преимущественно, железобетонные, прямоугольного или квадратного сечения (реже круглые и обтекаемой формы). Нижние концы стоек заделываются в фундаментах (или плитах ростверков), верхние концы - в насадках. Конструкции насадок и стыков стоек с ними аналогичны свайным опорам. Примерная область применения стоечных и рамных опор приведена в табл. 3.3 и 3.4.
^ Таблица 3.1
Примерная область применения свайных опор железнодорожных мостов



1 - область применения опор из свай сечением 35×35 см; 2 - то же, сечением 40×40 см.

_____________

* для устоев - высота насыпи - от бровки полотна до расчетной поверхности грунта (см. п. 6.9.1), для промежуточных опор - высота опоры - от верха подферменной площадки до расчетной поверхности грунта (см. п. 6.9.1).

^ Таблица 3.2.

Примерная область применения свайных (рамных) опор автодорожных мостов



1 - область применения опор из свай сечением 35×35 см; 2 - то же, сечением 40×40 см.

______________

* для устоев - высота насыпи - от бровки полотна до расчетной поверхности грунта (см. п. 6.9.1), для промежуточных опор - высота опоры - от верха подферменной площадки до расчетной поверхности грунта (см. п. 6.9.1).



Рис. 3.5. Стоечные опоры:

а - устой железнодорожного моста; б - то же, автодорожного; в - промежуточная опора железнодорожного моста; г - то же, автодорожного



Рис. 3.6. Рамные опоры:

а - лоская; б - пространственная

Таблица 3.3.

Примерная область применения стоечных (рамных) опор железнодорожных мостов с балочными разрезными пролетными строениями



1 - область применения опор из стоек сечением 40×40 см; 2 - то же, сечением 50×80 см (плоские рамы). 3 - то же, сечением 50×80 см (пространственные рамы).

_____________

* для устоев - высота насыпи - от бровки полотна до обреза фундамента, для промежуточных опор - высота опоры - от верха подферменной площадки до обреза фундамента.

Таблица 3.4.

^ Примерная область применения стоечных (рамных) опор автодорожных мостов



1 - область применения опор из стоек сечением 35×35 см: 2 - то же, сечением -40×40 см; 3 - то же, сечением 50×80 см.

____________

* для устоев - высота насыпи - от бровки полотна до обреза фундамента, для промежуточных опор - высота опоры - от верха подферменной площадки до обреза фундамента.

Тип фундамента опоры выбирается в зависимости от конкретных геологических условий. Объединение стоек с фундаментами выполняется с использованием фундаментных стаканов (рис. 3.7) при отсутствии значительных растягивающих усилий в стопках, и стыкованием арматуры стоек с выпусками арматуры из фундаментов - в остальных случаях.



Рис. 3.7. Фундамент стоечной опоры:

^ 1 - фундаментный стакан; 2 - плита ростверка; 3 - бетон омоноличивания

В автодорожных путепроводах и средних мостах и городских условиях нередко применяются одностоечные опоры, состоящие из железобетонной стойки и ригеля, выполненных из сборных элементов или монолитными. Обладая высокими архитектурно-планировочными качествами, что особенно важно при строительстве в стесненных условиях (например, при косых путепроводах), такие конструкции требуют значительных затрат арматуры. Трудоемкость их возведения также достаточно велика.

Недостатком стоечных опор в виде пространственных рам с наклонными стойками является значительный расход материалов на фундаменты. Уменьшить материалоемкость фундамента и опоры в целом можно за счет объединения элементов моста в единую систему (рис. 3.8, а). В этом случае могут применяться плоские рамные опоры. Поскольку горизонтальные усилия распределяются в системе пропорционально жесткостям опор, за счет более жестких (вследствие малой высоты) береговых и поименных опор будут менее загружены русловые опоры.

Известно несколько конструктивных приемов объединения опор и пролетных строений в единую систему:

а) для автодорожных мостов:

- установка балочных разрезных пролетных строений на резинометаллические опорные части (РОЧ). Усилия между опорами распределяются с учетом жесткостных характеристик опор и деформативности РОЧ;

- устройство непрерывной проезжей части путем омоноличивания плиты в надопорной зоне и превращение таким образом моста в температурно-неразрезную систему;

- установка балочно-неразрезного пролетного строения только на неподвижные опорные части (при гибких опорах).

б) для железнодорожных мостов:

- устройство упругих прокладок между пролетными строениями и устоями. Такое решение в однопролетных мостах позволяет существенно облегчить устои;

- устройство шарнирных связей между смежными пролетными строениями (рис. 3.8, б, в) - для мостов длиной до 150-200 м;

- использование тормозных поясов - специальных металлоконструкций, прикрепляемых к пролетным строениям и устоям. При этом все пролетные строения могут устанавливаться па подвижные опорные части (на промежуточные опоры будут передаваться горизонтальные усилия, не превышающие силы трения) или на неподвижные и подвижные опорные части (горизонтальные усилия между опорами будут распределяться пропорционально их жесткостям). Тормозные пояса могут быть закреплены за анкера, размешенные в насыпях подходов за пределами устоев, что позволит их существенно разгрузить. Тормозные пояса эффективны в мостах длиной более 150-200 м.

Выбор способа объединения элементов моста в систему осуществляется путем сравнения вариантов.



Рис. 3.8. Объединение элементов моста в единую систему:

а - схема виадука с продольно-связанными балками; б - объединение металлических балок; в - то же, железобетонных
^ 3.2.3. Массивные опоры
Для мостов через большие реки при тяжелых ледовых воздействиях массивные опоры являются единственно возможным типом опор, обеспечивающим надежность и долговечность моста. Для защиты опор в суровых и особо суровых климатических условиях применяются облицовочные блоки.

В этих случаях массивные опоры проектируются как бетонные конструкции, т.е. без учитываемой в расчете вертикальной арматуры.

Основным типом массивных бетонных опор являются сборно-монолитные (рис. 3.9, а), состоящие из контурных блоков, играющих роль облицовочных, и ядра заполнения.

Массовое применение получили два варианта контурных блоков:

- блоки, анкеруемые арматурными выпусками (рис. 3.9, б). Нижняя постель каждого блока скошена во внешнюю сторону и к поперечной оси, образуя опорную плоскость Т-образного очертания в плане. На верхней постели имеются соответствующие канавки, которыми фиксируется положение блоков верхнего ряда. Горизонтальные стыки между блоками на растворе, вертикальные - заполняются бетоном ядра;

- блоки ЦНИИС (рис. 3.9, в). Верхняя и нижняя постели каждого блока одинаковы - плоские со скосом с внутренней стороны. Такое решение позволяет для обеспечения перевязки швов устанавливать блоки в перевернутом положении и, как следствие, сократить количество типоразмеров элементов. Горизонтальные стыки между блоками клеевые, вертикальные - заполняются бетоном ядра.

На основе блоков, анкеруемых арматурными выпусками, разработаны унифицированные блоки, предусматривающие выполнение горизонтальных стыков на клею. Верхняя постель блока имеет ступеньку вдоль лицевой стороны и местный уступ с внутренней стороны блока, расположенный по его поперечной оси. Ступенька и уступ предназначены для фиксации положения вышележащего блока при монтаже и играют роль шпонки при работе опоры на эксплуатационные нагрузки. В целях повышения надежности работы горизонтальных стыков монтаж выполняется без перевязки швов, что исключает точечное опирание блоков при различных отметках соседних блоков. Устройство вертикальных стыков аналогично вышеуказанным.



Рис. 3.9. Массивные опоры:

а - пример сборно-монолитной опоры (из блоков ЦНИИС); б - контурный блок, анкеруемый арматурными выпусками, в - блок ЦНИИС, г - унифицированный блок 1 - контурные блоки; 2 - монолитное ядро; 3 - клеевой стык; 4 - арматурные выпуски

Поскольку СНиП 2.05.03-84 допускает при принятии соответствующих защитных мер использование железобетонных конструкций опор даже в зоне переменного уровня воды, сфера применения массивных бетонных опор сужается. Железобетонные массивные опоры наиболее просто с конструктивной точки зрения могут быть выполнены монолитными.

При наличии инвентарной опалубки, товарного бетона, удачного решения арматурного каркаса монолитные железобетонные опоры технологичны и экономичны.

Проектирование сборно-монолитных опор как железобетонных затрудняется необходимостью устройства стыков между блоками, работающих на растяжение.

Перспективным направлением разработки сборно-монолитных железобетонных опор следует считать применение контурных блоков, высота которых равна высоте яруса опоры (рис. 3.10). В таких опорах вся расчетная арматура размещается в блоках, являющихся, по существу, армоэлементами. Блоки объединяются между собой в уровнях: фундамента, оголовка и прокладников.



Рис. 3.10. Опора из блоков-армоэлементов:

1 - армоэлемент; 2 - бетон заполнения

В некоторых случаях эффективными оказываются комбинированные решения: в зоне переменного уровня воды и ледохода устраивается массивная цокольная часть, на которой размещается рамная надстройка или надстройка из пустотелых конструкций (рис. 3.11).



Рис. 3.11. Комбинированные опоры:

а - с рамной настройкой; б - с настройкой из пустотелых блоков
^ 3.2.4. Пустотелые опоры
Пустотелые опоры занимают промежуточное положение между массивными и рамными опорами и применяются в тех случаях, когда массивные конструкции не требуются (например, на суходолах или выше уровня ледохода), а применение рамных опор невозможно по технологическим или нецелесообразно по экономическим соображениям (например, при большой высоте опор).

Пустотелые опоры (рис. 3.12) могут быть выполнены сборными из блоков замкнутого очертания, объединяемыми на клею, или монолитными.



Рис. 3.12. Пустотелая опора двухпутного виадука:

а - схема опоры; б - блок с точечными фиксаторами; в - блок с контурными фиксаторами

Опоры могут быть запроектированы и бетонными, и железобетонными. Во втором случае в блоках сборных опор устраиваются соосные каналы для размещения рабочей арматуры.

Весьма перспективным является технологическое решение, предложенное Мостотрестом и позволяющее изготовлять в одной оснастке пустотелые блоки с различной толщиной стенок и блоки сплошного сечения (рис. 3.13). Используя эту технологию, можно получить опору постоянных по высоте поперечных размеров, имеющую сплошное сечение в зоне ледохода и пустотелую - в верхней части.



Рис. 3.13. Схема изготовления пустотелых блоков опор:

1 - подвижной упор; 2 - вкладыш; 3 – неподвижный упор; 4 - блоки
^ 4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА ТИПА ОПОРЫ
Основными показателями, определяющими выбор типа опоры для конкретных условий строительства, являются:

- трудоемкость строительно-монтажных работ и сроки строительства;

- материалоемкость (расход металла, цемента и др.). Для отдаленных районов имеет значение расход (суммарный вес) привозных материалов;

- стоимость строительства.

Решающее влияние на выбор типа опоры и фундамента могут оказать возможности строительной организации, наличие оборудования и оснастки.

Опыт проектирования, строительства и эксплуатации опор различных типов показывает:

а) наименьшие материалоемкость, стоимость и трудоемкость (в сопоставимых условиях) имеют свайные опоры;

б) при малых и средних высотах хорошие показатели имеют стоечные (рамные) опоры;

в) для опор, располагаемых в русле водотока, эффективными являются конструкции, имеющие массивную цокольную часть и рамную пли пустотелую надводную часть.

Таким образом, при выборе типа опоры прежде всего следует рассмотреть возможность применения в данных условиях свайных опор (в зависимости от геологических и производственных факторов - из забивных, буроопускных или буронабивных свай, свай-оболочек и т.п.). Если свайные опоры применить нельзя, то на втором этане оценивается возможность сооружения стоечных опор. В случаях, когда стоечные конструкции неприменимы, следует проектировать массивные опоры, преимущественно, с рампой или пустотелой надводной частью.

Плиту ростверка стоечного устоя на свайном фундаменте следует располагать над поверхностью грунта. Для промежуточных опор (стоечных и массивных) такое решение также предпочтительно и не может быть рекомендовано лишь в случаях тяжелого ледохода в низком уровне, наличия зажоров и других сложных природных явлений, а также по архитектурным соображениям.
^ 5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПОР 5.1. Общие положения
Проектирование опор ведется в соответствии с действующими СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы».

При проектировании фундаментов опор руководствуются также СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты» и СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».

При проектировании мостов в сейсмических районах необходимо руководствоваться СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах».

При разработке технологии строительства опор следует руководствоваться СНиП III-43-75 «Мосты и трубы», а также СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты» и СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве».

Проектируя опору, необходимо учитывать положение ряда характерных уровней воды в реке. Это - уровень меженных вод (УМВ); уровни высоких вод: расчетный (ожидаемый при расчетном паводке (РУВВ) и наибольший (НУВВ) - (СНиП 2.05.03-84 п. 1.25); уровни ледохода низкий и наивысший, уровень наинизшего ледостава. В особых случаях принимаются во внимание и другие уровни. В частности, для правильного учета затрат на вспомогательные сооружения (например, ограждения котлованов) необходимо знать рабочий уровень воды (РУ) - это наивысший уровень, который можно ожидать в период производства работ на данной опоре.

Конструирование опор (включая и стадию разработки вариантов) начинается с анализа исходных данных: продольного профиля, слоев грунта, характерных уровней воды, уровня подошвы рельса (или верха проезжей части) или очертаний подмостовых габаритов, строительных высот и осей опирания пролетных строений и др.

Целями анализа являются: оценка возможности использования типовых пли повторно применяемых конструкций и выбор типа проектируемой опоры с учетом рекомендаций главы 4.

Затем выполняется эскизный чертеж опоры, целями разработки которого являются: назначение расчетной схемы опоры, определение весовых и жесткостных характеристик элементов опоры для использования в дальнейших расчетах (см. главу 6).

На основании результатов расчетов назначаются окончательные размеры элементов, разрабатываются чертежи и определяются технико-экономические показатели опоры, включаемые и проектные материалы по мосту в целом.
^ 5.2. Требования к материалам
В зависимости от климатических условии, характеризуемых среднемесячной температурой наиболее холодного месяца, вида конструкции и зоны ее расположения, к бетону опор предъявляются определенные требования по морозостойкости (F), приведенные в табл. 5.1.

Марки бетона по водонепроницаемости (W) должны назначаться не ниже:

W4 - для конструкций в подводной и подземной зонах;

W8 и W6 - в блоках облицовки опор мостов в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки соответственно: ниже минус 40°С и от минус 40 °С и выше.

^ Классы бетона по прочности на сжатие должны быть не ниже:

В20 - в бетонных конструкциях и в железобетонных конструкциях (с непапрягаемой арматурой) в подземных частях сооружения, а также во внутренних полостях сборно-монолитных опор;

В22,5 - в железобетонных конструкциях (с непапрягаемой арматурой) в надземных частях сооружения;

В45 и В35-в блоках облицовки опор на реках с ледоходом при расположении мостов в районах со средней температурой наружного воздуха на их более холодной пятидневки соответственно: ниже минус 40°С и от минус 40°С и выше, (более подробные указания - см. п.п. 3.18-3.23 СНиП 2.05.03-84).

Применение железобетонных конструкции в опорах мостов па водотоках допускается при условии армирования их стержневой арматурой и защиты поверхности от возможных механических повреждений. Применение напрягаемой проволочной арматуры в опорах на водотоках не допускается.
Таблица 5.1
Климатические условия, характеризуемые среднемесячной температурой наиболее холодного месяца, °С
^ Расположение конструкций и их частей
в надводной, надземной и подземной зонах

в зоне переменного уровня
^ Вид конструкций
железобетонные (толщиной менее 0,5 м)

бетонные массивные

железобетонные и тонкостенные бетонные

Бетонные массивные

Блоки облицовки

кладка тела опор (бетон наружной зоны)

кладка заполнения при блоках облицовки (бетон внутренней зоны)

Умеренные (минус 10 и выше)

200

100

200

100

100

-

Суровые (ниже минус 10 до минус 20 включительно)

200

100

300

200

100

300

Особо суровые (ниже минус 20)

300

200

300*

300

200

400**

_____________

* 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 устой