Тема 4.4. Деревянные опоры и ледорезы.

 

4.4.1. Виды деревянных опор. Основные элементы и конструктивные узлы.

 

  Свайные опоры наиболее распространенный вид опор деревянных мостов, которые применяют в тех случаях, когда грунт допускает забивку свай.

В местах опирания главных ферм опоры имеют кусты коренных свай, воспринимающих опорные усилия пролетных строений. Ширину опор по фасаду делают тем большей, чем больше их высота и глубина воды в реке. Обычно ширину опор, считая ее между осями свай или свайных кустов, назначают не менее 0,2-0,25 их высоты. Для пространственной жесткости сваи связывают между собой в поперечном и продольном направлениях горизонтальными и наклонными (диагональными) схватками. Высоту ярусов между горизонтальными схватками принимают не более 3-4 м. При небольшой высоте опор, а также в мостах с широким габаритом проезжей части поперечная жесткость и устойчивость опор вполне обеспечивается этими схватками. В тех случаях, когда высота опор превышает их ширину между крайними коренными сваями, необходима постановка укосин и дополнительных откосных свай (рис.89).

Рис.89. Схемы свайных опор мостов больших пролетов

1 - коренные сваи; 2 - откосная свая; 3 - укосина.

Рамные опоры. В таких опорах надводную часть, а иногда и всю опору в целом образуют из звеньев, изготовленных заранее на берегу, и устанавливают на место в виде готовых блоков. Плоскостные блоки принято называть рамами, что и определило термин "рамные опоры". Устройство их дает возможность индустриализировать работы по изготовлению рам и механизировать их установку, т.е. существенно ускорить темпы возведения опор.

В зависимости от расположения в опоре рамы могут быть поперечными (рис.90, а) или продольными (рис.90, б). Поперечные рамы представляют собой плоскостные блоки во всю ширину опоры. Установленные на место, они требуют лишь соединения между собой в продольном направлении горизонтальными и наклонными схватками (рис.91). Для удобства установки рам и использования лесоматериала стандартных длин высоту их обычно принимают не более 5-6 м. Невысокие поперечные рамы комплектуют из вертикальных стоек, связанных наклонными схватками (см. рис.91). При большой высоте опор рамы расширяют книзу устройством наклонных крайних стоек (рис.92, а) или укосин (рис.92, б). Рамы высотой 6-8 м имеют два яруса схваток (см. рис.92, б). При большой высоте опоры делают многоярусными, устанавливая рамы друг на друга (рис.90).

Рис.90. Схемы рамных опор

1 - поперечная рама; 2 - продольные рамы.

Рис.91. Схемы рамных опор

1 - поперечная рама; 2 - схватки, соединяющие поперечные рамы; 3 - свайное основание.

Продольные рамы представляют собой плоскостные блоки, устанавливаемые параллельно продольной оси моста (см. рис.89, б и 92, в). Такие рамы могут быть применены только для широких по фасаду опор. Каждую опору составляют из нескольких продольных рам, устанавливаемых под местами опирания пролетных строений, и связывают между собой на месте наклонными поперечными схватками (см. рис.92, в). Масса и размеры продольных рам меньше, чем поперечных, что облегчает установку.

Однако при наличии подъемно-транспортного оборудования достаточной мощности в автодорожных мостах предпочитают крупноблочные опоры с поперечными рамами.

В мостах через лощины и небольшие речки с каменистым или скальным дном рамы опор устанавливают непосредственно на выровненную поверхность грунта. При пересечении оврагов, суходолов и мелких водотоков с нескальными грунтами рамы могут быть заложены в котлованах на глубине ниже промерзания грунта.

В мостах через реки, дно которых допускает забивку свай, применяют свайно-рамные опоры, состоящие из свай (обрезанных несколько выше уровня меженных вод), на которые устанавливают сборную рамную конструкцию. Основанием рамной части опор могут служить и фундаменты из бетонной или каменной кладки.

 

Рис.92. Схемы рамных опор

1 - продольные рамы; 2 - свайное основание; 3 - схватки, соединяющие продольные рамы.

Все элементы рамы должны быть прочно связаны между собой врубками и металлическими креплениями для того, чтобы изготовленную на берегу раму можно было без опасности ее повреждения доставить к опоре и установить на место.

Ряжевые и массивные опоры. Ряжем называют деревянный сруб из бревен, имеющий стенки, днище и перегородки. Ряж устанавливают на предварительно выровненное дно реки и заполняют камнем. Каменное заполнение необходимо для устойчивости ряжа и предохранения его стенок от поломки при ударах льдин или других предметов, плывущих во время ледохода и паводков. Ряжевые опоры требуют большого объема лесного материала и камня. Изготовление их трудоемко. Из-за большой ширины они сильно стесняют русло реки. Недостатком ряжевых опор является также быстрое загнивание их стенок в пределах колебаний уровня меженных вод ряжи быстро загнивают, поэтому их почти не применяют.

Поэтому ряжи применяют только в тех случаях, когда грунт дна реки не позволяет устроить другие, более экономичные виды опор.

Ряжи береговых опор (устои) и промежуточных (быки) на реках со слабым течением делают прямоугольного в плане сечения. На многоводных реках для улучшения обтекания водой и облегчения пропуска ледохода применяют ряжи, заостренные с верховой  стороны, а при быстром течении и с низовой.

Высокие ряжи целесообразно делать ступенчатыми, постепенно увеличивая книзу уступами их поперечные размеры.

В современных условиях вместо ряжей всегда целесообразней устройство массивных опор. Массивные опоры из бетонной или реже каменной кладки применяют в деревянных мостах на реках с сильным ледоходом, на горных реках с быстрым течением, а также при скальном дне, когда устройство свайных опор невозможно или нецелесообразно. Массивные опоры применяют также в случаях, когда деревянные пролетные строения в дальнейшем предполагается заменить железобетонными или металлическими.

 

4.4.2. Виды и конструкция ледорезов.

 

  На реках, замерзающих зимой, деревянные опоры нуждаются в защите от повреждения ледоходом. Для этого перед ними устраивают ледорезы для дробления ледяных полей, предохранения опор от ударов льдин и направления плывущих льдин в пролеты моста (рис.93). Так как лед обычно интенсивнее всего" идет в наиболее глубокой части русла, где скорости течения больше, то главное внимание надо уделять защите от ледохода речных опор моста. Опоры на поймах в большинстве случаев могут иметь более легкие ледорезы. Как правило, ледорезы не связывают с опорами моста, чтобы не передавать им и пролетным строениям сотрясений от ударов льдин. При медленном течении ледорезы располагают на расстоянии а=1,5-2 м от опор, а при быстром течении до а=4-4,5 м. Ширину ледорезов В принимают равной или несколько большей ширины b опор.

Рис.93. Схемы расположения ледорезов

1 - аванпостные ледорезы; 2 - предмостные ледорезы; 3 - пойма; 4 - основное русло.

Ледорезы, установленные непосредственно перед опорами моста, называют предмостными. На реках с особо сильным ледоходом выше по течению на расстоянии А = 30ч50 м ставят еще ряд аванпостных ледорезов, воспринимающих на себя первые, наиболее сильные удары больших ледяных полей (см. рис.93).

Конструкция и основные размеры ледорезов зависят от силы ледохода, ширины защищаемых опор и уровней ледохода.

На малых реках со слабым ледоходом могут быть применены простейшие ледорезы в виде кустов из нескольких свай, забитых в грунт на глубину не менее 3-4 м. Сваи скрепляют между собой хомутами и болтами. Верх свай должен возвышаться над уровнем самого высокого ледохода (УСВЛ) не менее чем на 0,8-1,0 м.

Для ограждения более широких опор применяют кустовые ледорезы с крыльями. Такой ледорез имеет режущее ребро из куста свай, позади которого забивают еще две сваи, раздвинутые на ширину, соответствующую ширине защищаемой опоры (рис.94). Эти сваи связывают с передним кустом подкосами и обшивкой из досок или пластин, образующих крылья. Благодаря клиновидной (в плане) форме ледорезы с крыльями неплохо предохраняют опоры при относительно слабом ледоходе.

Рис.94. Свайные ледорезы

1 - свайный куст; 2 - подкос; 3 - обшивка; 4 - горизонтальная схватка.

При более интенсивном ледоходе приходится применять ледорезы с наклонным режущим ребром. Встречая на своем пути наклонный нож ледореза, льдины под влиянием инерции скользят по нему и, поднявшись из воды, разламываются от действия собственного веса (рис.95). Наклон режущего ребра при ледоходе средней интенсивности принимают от 1:1,5 до 1:2,0, при сильном ледоходе от 1:2 до 1:2,5. Верх режущего ребра должен возвышаться над уровнем самого высокого ледохода на 1-1,5 м, чтобы льдины не могли перескочить через ледорез. Нижний конец режущего ребра располагают ниже уровня самого низкого ледохода на 0,5-0,8 м, чтобы плывущие льдины, погруженные более чем наполовину своей толщины в воду, всегда попадали своей нижней поверхностью на наклонный нож ледореза. Нож ледореза образуют из одного или нескольких бревен, укрепленных на головах наклонно срезанных свай шипами, хомутами и скобами. Сваи забивают на расстояниях 2-2,5 м друг от друга.

Рис.95. Свайные ледорезы

1 - обшивка; 2 - горизонтальная схватка; 3 - льдина; 4 - наклонное режущее ребро (нож ледореза).

Прочность ледореза и распределение ударов льдин на сваи обеспечивают постановкой подкосов и схваток. Боковые поверхности ледореза обшивают досками или пластинами. Нож усиливают сверху металлическим элементом (стальной полосой, уголком, сварным рельсом).

Если ледорез образован из одного или двух (см. рис.95) рядов свай, то его называют плоским. Плоские ледорезы могут служить для защиты лишь узких опор.

На многоводных реках с интенсивным ледоходом ледорезы должны обладать не только продольной, но и поперечной жесткостью. Поэтому на таких реках применяют широкие ледорезы шатровой конструкции (рис.96). На наклонно срезанных головах свай среднего ряда ледореза укрепляют нож из трех сплоченных бревен. Сваи боковых рядов срезают наклонно, несколько ниже, чем сваи среднего ряда. По верху этих свай укрепляют наклонные насадки или схватки. Непосредственно в эти насадки или в положенные на них поперечные схватки упираются короткие подкосы, верхними своими концами подпирающие с боков бревна ножа ледореза. Эта часть ледореза образует шатер. Всю конструкцию шатрового ледореза выше уровня меженных вод связывают подкосами и схватками, придающими ледорезу необходимую жесткость, как в продольном, так и в поперечном направлениях. Шатровую часть и боковые поверхности ледореза покрывают обшивкой из досок или пластин. Режущее ребро и боковые грани шатровой части полезно обшить листовой сталью толщиной порядка 4 мм.

При глубине воды больше 2 м сваи связывают подводными подкосами или тяжами (см. рис.96). Против размыва дно вокруг ледореза следует укреплять каменной отсыпкой.

 

Рис.96. Свайные ледорезы

1 - обшивка; 2 - наклонное режущее ребро (нож ледореза); 3 - подкос шатровой части; 4 - подкос в плоскости среднего ряда свай; 5 - подкос бокового ряда свай; 6 - подводный металлический тяж;

7 - каменная наброска.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Когда необходима постановка укосин и дополнительных откосных свай?
2. Какими бывают рамные опоры?
3. Что такое ряж?
4. Какие устанавливают типы ледорезов?