Контрольная работа по «ТЭК автомобильных дорог»

 

 

Виды и классификация искусственных сооружений

Искусственные сооружения — технически сложная часть строящихся дорог. В зависимости от условий рельефа местности расходы на постройку обычно составляют до 10 % общей стоимости дороги, а иногда, например в горной местности, до 25%. В период эксплуатации искусственные сооружения требуют особо тщательного надзора и ухода.

Наиболее часто встречающиеся на дорогах искусственные сооружения — это мосты и водопропускные трубы, реже — подпорные стены, тоннели, селеспуски, галереи, лотки и т. п.

   Мосты состоят  из опор и пролетных строений (рис. 1.1). К обоим концам моста примыкает земляное полотно подходов. На многих реках, особенно больших, применяют регуляционные сооружения и укрепления для защиты опор мостов и подходов от размыва высоким паводком воды и ледоходом.

По назначению дорог и роду пропускаемых подвижных нагрузок мосты могут быть: железнодорожные для пропуска железнодорожных нагрузок (см. рис. 1.1); автодорожные для пропуска транспортных средств по автомобильным дорогам; городские для метрополитена, автомобильного, трамвайно-троллейбусного и пешеходного движения; совмещенные для одновременного пропуска железнодорожного и автомобильного транспорта; пешеходные для пешеходов; специального назначения для пропуска водопроводов, газо- и нефтепроводов и каналов.

   По условиям расположения на местности различают следующие виды искусственных сооружений:

путепроводы — на пересечении дорог в разных    уровнях рис. 1.2, а);

разводные мосты, когда для пропуска судов устраивают разводное пролетное строение, поднимаемое вверх (рис. 1.2, б) или раскрываемое;

виадуки при пересечении дорогой глубоких и сухих логов, оврагов, горных ущелий, сооружаемые взамен высоких (более 15— 20 м) насыпей (рис. 1.2, в);

эстакады для пропуска железной или автомобильной дороги в городах над магистральными улицами (рис. 1.2, г), а также' при строительстве дорог в сильно заболоченных местах, когда экономически невыгодной оказывается насыпь (на слабых грунтах в основании);

наплавные мосты с плавучими опорами из понтонов или барж, устраиваемые на широких и глубоких реках, когда постройка постоянных опор не оправдывается размерами движения, а также в случае временной необходимости, например на период постройки капитального моста. Для пропуска по реке судов в наплавных мостах применяют выводные секции, а на период ледохода и ледостава такие мосты разбирают (рис. 1.2, д).

Водопропускные трубы (рис. 1.3) — сравнительно простые по конструкции и постройке искусственные сооружения. При насыпи небольшой высоты (до 1 —1,5 м) и незначительном количестве протекающей воды иногда устраивают лоток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.  1.1. Железнодорожный мост:1 — пролетное строение; 2 — опора

 

 

 

Рис.   1.2.  Виды мостов: а — путепровод;   б  —   разводной;  

 в  —  виадук;  

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   1.2.  г  —   эстакада;   д  —   наплавной

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   1.3.   Двухочковая 

 водопропускная  труба                                                      

         Рис.   1.4.   Подпорные   стены

 

 

Подпорные стены служат для поддержания откосов на сыпей на крутых косогорах, при устройстве дорог в пределах населенных пунктов, для  
ограждения построек и предохранения от подмыва конусов насыпей и откосов дамб (возле мостов (рис. 1.4). 

В горных районах, кроме того, для ограждения полотна дорог от возможных обвалов крупных камней, каменных осыпей, снежных лавин устраивают особые защитные искусственные сооружения — галереи, подпорные и улавливающие стены, а для отвода грязи и каменных потоков (селей), стекающих со склонов гор во время сильных ливней, применяют специальные сооружения — селеспуски (рис. 1.5).

По общим размерам, сложности проектирования и способам организации строительства искусственные сооружения принято классифицировать на четыре группы: малые, к которым относятся мосты общей длиной до 25 м, а также водопропускные трубы под насыпями и лотки, средние, полная длина которых до 100 м, а отдельные пролеты не превышают 42 м, большие — длиной свыше 100 м с пролетами более 60 м, очень большие, часто называемые внеклассными или уникальными мостами, возводимыми через большие водные пространства. По количеству возводимых на строящейся дороге сооружений, а также по суммарному объему работ, потребному для строительства, наибольшее распространение имеют малые и средние искусственные сооружения.

 

 

 

Рис.  1.5. Селеспуски

 

 

 

 

 

 

                                                                                              

 

Рис.   1.6.   Железнодорожный  тоннель

По сроку службы мосты  бывают  постоянные     и     временные. Постоянные мосты проектируют с расчетом непрерывной и круглогодичной их эксплуатации в течение многих десятилетий. Соответственно с этим строят их из долговечных материалов — бетона, железобетона, металла, антисептированного дерева, камня. Конструкции их рассчитывают на наибольшие временные нагрузки, которые возможны не

только в настоящий, но и в перспективный период эксплуатации._ Временные мосты устраивают облегченными, на небольшой срок эксплуатации, из менее долговечных и менее прочных материалов, например из не пропитанного антисептиками лесоматериала, местного камня и т. п.

 

 

 

 

 

Рис. 1.7. Поперечное сечение тоннельных обделок:

а  и  в — из  монолитного  бетона:  б        из сборного    железобетона   для   тоннеля,   сооружаемого закрытым способом: 1 -  свод;     2   —   стены;     3    —   обратный свод;   4   —   перекрытие;   5   —   плоский   лоток

 

Комплекс сооружений, устраиваемых на пересечении дорогой постоянно действующего водотока, называют мостовым переходом. В его состав входят мост, земляное полотно, примыкающее к устоям, регуляционные сооружения, направляющие водный поток, подпорные и ограждающие стены, сооружения берегоукрепительные ограждающие и другие.

Тоннель (рис. 1.6) представляет собой искусственное сооружение, расположенное в толще горных пород..

По назначению тоннели подразделяются на транспортные (железнодорожные и автодорожные, городские тоннели метрополитенов, пешеходные и судоходные) , гидротехнические, городского хозяйства и горнопромышленные. Наибольшее распространение получили транспортные тоннели, которые по местоположению разделяют на находящиеся в горных массивах, подводные — под реками, каналами, проливами и городские — под городскими проездами и кварталами.

По характеру строительства тоннели могут различаться по способу производства работ: закрытого — строящиеся без вскрытия земной поверхности над ними, и открытого.

Размеры и очертания внутреннего свободного пространства транспортных тоннелей зависят от размеров и формы подвижного состава и размещаемого в них оборудования. Поперечное сечение тоннелей метрополитенов и железнодорожных (рис. 1.7) определяется требованиями габарита и может быть рассчитано на один путь или два (тоннели для трех путей встречаются крайне редко). Поперечное сечение автодорожного тоннеля определяется категорией дороги и количеством полос движения, а также другими требованиями.

Горные железнодорожные и автодорожные тоннели проектируют по СНиП 11-44-78; тоннели для метрополитенов — по СНиП - II-40-80.

 

Элементы моста и статические схемы

Основные элементы моста — опоры и пролетные строения (рис. 1.8). Опоры различают: береговые (устои) и промежуточные (быки). Каждая опора воспринимает нагрузку от веса пролетных строений, подвижной нагрузки, проходящей по ним, давления ветра, льда, навала судов. На устои, кроме того, действует вес насыпи подходов к мосту.

Опоры имеют фундамент с надфундаментной частью. Фундаменты возводят с опиранием непосредственно на грунт или, если грунт ненадежен, на специальное искусственное основание. Материалом для опор служат бетонная, железобетонная и каменная кладки, а в редких случаях для верхней части применяют металлические конструкции. Форма и размеры опор зависят от значения и характера нагрузок, передающихся от пролетных строений, собственного веса и веса насыпи, а также определяются условиями прохода под мостом водного потока, ледохода и местными инженерно-геологическими условиями.

 

 

 

Рис. 1.8. Мост длиной L:

1 — береговые   опоры   (устои);   2 — пролетное   строение   со   сплошными   главными   балками;3 — перильные   ограждения;   4 — конус   насыпи;   5 — свайный   фундамент;   УВВ — уровень высоких  вод;  РУВ — рабочий уровень воды:  УМВ — уровень меженных вод

 

 

  Пролетные строения  имеют (см. рис. 1.8) главные несущие элементы в виде балок сплошного сечения, сквозных ферм или комбинированных конструкций. На основных несущих элементах располагается конструкция проезжей части моста автодорожного (городского) или мостовое полотно железнодорожного моста. Главные несущие элементы объединяют связями, обеспечивающими устойчивость и поперечную жесткость пролетного строения.

Основные размеры моста и его элементов следующие: полная длина L; (см. рис. 1.8) между задними гранями устоев или концами пролетного строения, непосредственно соприкасающимися с насыпью подходов; отверстие моста, обеспечивающее пропуск высокой воды (за вычетом толщины опор), высота Н моста, исчисляемая от верха проезжей части или подошвы рельсов до уровня меженных вод; строительная высота Нс — от верха проезжей части до низа конструкции пролетного строения; расчетный пролет, равный при балочном пролетном строении расстоянию между центрами опорных частей, на которые устанавливают балки (фермы); расчетная ширина пролетного строения — расстояние между осями несущих конструкций (ферм или крайних балок); высота тела опор — от верхней площадки до верха (обреза) фундамента; глубина фундамента и др.

Все эти размеры моста и его элементов устанавливают в процессе проектирования с учетом местных инженерно-гидрологических, геологических и судоходных условий, выявленных в процессе изысканий, а также на основе требований по интенсивности движения не только в момент проектирования, но и в более далекой перспективе, соответствующей сроку службы моста.  По характеру работы пролетных строений и опор, т. е. в зависимости от статической схемы, различают балочные, рамные, арочные, висячие и комбинированные системы мостов.

Наибольшее распространение имеют балочные системы мостов (балочные мосты). В них пролетные строения в виде сплошных балок или сквозных решетчатых ферм свободно установлены на опорные части, через которые передаются все вертикальные нагрузки на опоры моста. Пролетные строения могут быть балочно-разрезными (рис. 1.9, а), балочно-консольными (рис. 1.9, б) и балочно-неразрезными (рис. 1.9, в)./В балочно-разрезной системе изгиб от собственного веса и подвижной нагрузки одного пролетного строения не отражается на изгибе смежных с ним пролетов. Такие системы применяют преимущественно в малых и средних железобетонных и металлических мостах с пролетами до 33 м. В железнодорожных мостах металлические балочно-разрезные решетчатые конструкции пролетных строений распространены для пролетов от 33 до 158 м. Другие разновидности балочных систем (балочно-консольные и балочно-неразрезные) отличаются от балочно-разрезных тем, что нагрузка, расположенная на одном про летном строении, влияет и на соседние. Это обстоятельство приводит к некоторому облегчению сечений балок или элементов ферм за едет совместной работы конструкции нескольких пролетов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.9. Балочные пролетные строения:

/ — разрезное   полной   длиной   lп;    2   —  консольно-балочное  длиной  lп ;    3 — неразрезное полной  длиной   lп;   —   расчетные   пролеты;     R1,—R4,   —   вертикальные    опорные реакции

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.10. Рамные пролетные строения:

/ — подвесное   пролетное   строение;     2 — консоль     Т-образной     раны;   3 — шарниры;   /р, — расчетные пролеты;  /к — длина консоли;  1Л — длина  подвесного пролетного строения; К,   Н,   М — вертикальная   и   горизонтальная   опорные   реакции,   изгибающий   момент

 

Рис.  1.11. Арочные пролетные строения:

1 — надарочные рамы или стойки; 2 — шарниры; 3 — арки; 4 — подвески

 

В рамных мостах (рис. 1.10) пролетные строения жестко связаны с опорами. Изгиб от нагрузок с пролетного строения вызывает изгиб опор,

т. е. на опоры, кроме вертикальных опорных нагрузок, передается изгибающий момент и горизонтальный распор.

В мостостроении известен ряд конструктивных решений рамных систем: Т-образные рамы с опиранием на их консоли (рис. 1.10, а) подвесных балочных конструкций (рамно-подвесные системы); рамы с соединением смежных консолей (рис. 1.10, б) шарнирами, расположенными в пролете (рамно-консольной системы); неразрезные рамные системы (рис. 1.10, в). Все эти системы применяют, при строительстве путепроводов и больших мостов.

в арочных мостах (рис. 1.11) от собственного веса и подвижной нагрузки, расположенной на пролетном строении, возникают опорные реакции, которые можно рассматривать как равнодействующие вертикальных и горизонтальных составляющих Н и V. Горизонтальную силу Н называют распором. Арочные пролетные строения могут быть трехшарнирными (рис. 1.11, а), двухшарнирными (рис. 1.11, б) и бесшарнирными (рис. 1.11, в). Бесшарнирные применяют обычно в средних и больших мостах.

В висячих и вантовых мостах пролетные строения (рис. 1.12) устраивают в виде продольной балки (балки жесткости) с расположенной на ней конструкцией проезжей части, поддерживаемой кабелем (стальным канатом или стальной цепью). На опорах устанавливают высокие стойки, называемые пилонами, к

По месту расположения проезжей части моста относительно  его главных несущих конструкций различают мосты cездой понизу (см. рис. 1.12,а—в), поверху (рис. 1.12,г) и посередине (см. рис. 1.11,в, средний пролет).

 

 

Основные правила проектирования искусственных сооружений. Состав проекта