Тема 6.1 Опоры, опорные части и подферменники. Сопряжение моста с насыпью.

6.1.1 Опоры. Назначение и требования.

  Опоры, являясь основной частью моста, по затрате труда, материалоемкости и стоимости работ составляют 60-70% от общих затрат на все сооружение.

Назначение опор – воспринимать нагрузки от пролетных строений и вместе с собственным весом передать их основанию. Кроме этого на опоры воздействует ряд внешних факторов – давление от льда, ветра, грунта, навала судов и т.д.

 Опоры мостов должны отвечать ряду эксплуатационных требований: обеспечить безопасный пропуск вод, надежную работу при ледоходах, обеспечение видимости и беспрепятственного проезда под путепроводами, эстакадами, устойчивость против выветривания, истирания поверхности.

Рис. 135. Нагрузки, действующие на опоры.

1-береговая опора; 2-промежуточная опора; А1,А2,А3 – вертикальные силы от ПС; Е и Т – горизонтальные силы от давления грунта и торможения.

 

6.1.2 Опорные части и подферменники.

 

2. Балочные ПС опираются на опоры при помощи опорных частей. Опорная часть – элемент моста, передающий опорные давления ПС на опоры и обеспечивающие угловые и линейные перемещения ПС. Опорная часть устанавливается на подферменную площадку, устраиваемую на насадке (ригеле) или оголовке массивной опоры.

Плитные и ребристые пролетные строения с пролетами по 10-12 м можно укладывать на опоры с прокладкой двух слоев рубероида или гидроизола. Вместо гидроизола для небольших пролетов можно устраивать опорные части из металлических листов (рис.136, а). В этом случае на неподвижной опоре укладывают один опорный лист толщиной 10-20 мм, а на подвижной - два листа, скользящие друг по другу. К листам приваривают арматурные стержни, закрепленные в бетоне балки и опоры.

Рис.136. Опорные части

1 - стальные листы; 2 - арматурные стержни; 3 - стальной лист.

При пролетах 9-18 м применяют тангенциальные опорные части, из двух стальных подушек (см. рис.137), верхняя из которых имеет плоскую поверхность, а нижняя - цилиндрическую, обеспечивающую свободный поворот конструкции. В неподвижной опорной части устраивают потайной штырь или закраины против сдвига верхней подушки по нижней. В подвижных опорных частях штырь не делают и смещение происходит за счет скольжения верхней подушки по нижней.

При пролётах более 18 м для уменьшения трения устраивают стальные катковые или валковые опорные части. По конструкции стальные опорные части аналогичны опорным частям металлических мостов.

Рис.137. Опорные части

1 - арматурные стержни; 2 - плоская стальная подушка; 3 - стальная подушка с цилиндрической поверхностью; 4 - потайной штырь.

Широко применяемые резиновые опорные части (рис.136, б) состоят из перемежающихся слоев синтетического каучука (наирита или неопрена) и стальных листов, связанных между собой вулканизацией. Такие опорные части дешевы, требуют мало металла, их легко устанавливать и заменять, они обеспечивают необходимую подвижность пролетного строения. При горизонтальном перемещении балки резиновая опорная часть дает деформации сдвига (см. рис.136, б), не оказывая этому особого сопротивления. Деформации сжатия от вертикального усилия в таких опорных частях незначительны.

В мостах, где расстояние между крайними опорными частями в направлении поперек пролета не превышает 10-12 м, опорные части можно ориентировать только на восприятие продольных деформаций конструкции вдоль ее пролета. При большем расстоянии между опорными частями нужно учитывать, что температурные деформации пролетных строений будут возникать не только вдоль, но и поперек пролета. Соответственно конструкция опорных частей должна обеспечивать свободу перемещениям в двух направлениях или под углом к оси моста. Наиболее приспособлены к этому резиновые опорные части. Они же обладают способностью гасить колебания пролетных строений от проезда автомобилей и уменьшать передачу динамических воздействий на расположенные ниже опоры.

Опорную часть можно располагать непосредственно на верхней плоскости опоры, если до любой грани опоры от любой грани опорной части сохраняется расстояние не менее 15 см. Если это условие не соблюдено, а также если поверхность опоры не приспособлена или не удобна для непосредственной установки опорных частей, под ними устраивают подферменники или ригель (оголовок).

Подферменник представляет собой прямоугольный выступ из тела опоры, монолитно с ней соединенный и армированный сетками ненапрягаемой арматуры. Сетки усиливают бетон подферменника их количество устанавливают расчетом на местное смятие бетона. Подферменник имеет ровную поверхность для размещения опорной части и способствует распределению концентрированного усилия опорной реакции пролетного строения на опору. Подферменник должен выступать в плане из-под нижней плиты опорной части в любом направлении не менее чем на 15 см. Расстояния между соседними торцами балок двух смежных пролетных строений или между торцом балки и устоем должны быть не менее 5 см.

Все эти размеры вместе с размерами опорных частей и расстояниями между ними вдоль и поперек оси моста позволяют определить необходимые размеры верхней части опоры как по фасаду моста, так и в поперечном направлении.

 

6.1.3 Промежуточные опоры.

 

      Промежуточные опоры мостов через реки кроме передачи нагрузок должны учитывать водный и ледовый режим рек. По материалу опоры выполняют из бетона, обычного и предварительно напряженного железобетона, для виадуков и путепроводов чаще под пешеходную нагрузку иногда применяют металлические опоры. В эксплуатации встречаются каменные опоры, или бетонные и железобетонные с каменной облицовкой. По изготовлению опоры бывают монолитные, сборные и сборно-монолитные. Монолитные сооружают на месте, сборные выполняют из блоков на полигонах и заводах, затем привозят и устанавливают краном на место. Сборно-монолитные опоры выполняют из пустотелых блоков, которые заливают потом бетоном из более низких марок или бутобетоном с крупным камнем. Конструктивно опора состоит из фундамента, тела опоры и оголовка, включающего подферменную плиту и подферменники для установки опорных частей

Типы опор

Схема опор	Параметры и область применения
	Пролет,м	Толщина льда,м		Высота,м

Промежуточные опоры

 

 

 

1- подферменники;

2- насадка (на свайных опорах); ригель (на массивных опорах);

3- тело опоры;

4- фундамент

 

Сборные опоры

а) свайная однорядная 9-21

При отсутствии ледохода

От 4 до 7 б) двухрядная   12-18

До 0,5

6-8   Опора – стенка 12-42

 

6-8   Массивная со столбчатой настройкой 24-42

до 1,0

10 Сборно-монолитные опоры (сборные блоки заполнены монолитным бетоном) Телескопическая     24-42     1,0

 

 

6-10

Одностолбчатая 12-24   до 0,7

4-6

Безростверковая из оболочек (столбчатая с бесплитным фундаментом) 12-24   до 1,0

4,6,8

Монолитные (индивидуального проектирования «старая постройка») 15-42 По расчету

4-6

         

6.1.4 Устои. Сопряжение моста с насыпью.

      Береговые опоры (устои) кроме передачи вертикальных нагрузок, должны быть рассчитаны как подпорные стенки для насыпи, кроме того, устои должны обеспечить «мягкий» въезд с насыпи на более жесткие конструкции моста. Выбор конструкций концевых опор – устоев зависит от веса опираемого пролетного строения, высоты насыпи, типа фундамента и характера водотока. Устои могут выполняться в монолитном и сборном варианте.

 

 

Рис. 138. Береговая опора (устой)

 

На столбах-оболочках	12,0 21,0 33,0		2,5 4,0 4,0
Устой козлового типа	12-42		2,5-6
Устой свайный одно(двухрядный)	12-21		3-4
Устой козлового типа у путепроводов	12-24		4,5

Рис. 139.Сопряжение моста с насыпью подходов.

1 - пролетное строение; 2 - устой; 3 - дорожное покрытие; 4 - переходная плита; 5 - щебеночная подготовка; 6 - крупный или среднезернистый песок; 7 - опорный железобетонный лежень; 8 - щебеночная подушка лежня; 9 - промежуточная плита; 10 - основание дорожной одежды; 11 - грунт насыпи подходов; 12 - переходная плита жесткой консольной конструкции.

Типовая конструкция сопряжения представляет собой ж/б переходную плиту, длиной 4,6,8м, опирающуюся одним концом на шкафную стенку устоя, а другим – на поперечный ж/б лежень на щебеночной подушке. Длина переходной плиты соответствует высоте насыпи и кратна 2м, но не более 8м.

Переходная плита - ответственное устройство в железобетонных мостах всех систем, так как она предотвращает просадки насыпи и обеспечивает плавное движение автомобилей при въезде на мост с большой скоростью движения. Переходные плиты опирают одним концом на устой моста, а другим на поперечный железобетонный лежень, расположенный в теле насыпи (рис.3,а). В поперечном направлении переходная плита состоит из отдельных звеньев шириной 1-1,5 м, закрепленных на выступе устоя металлическими штырями. Под плиту и лежень устраивают щебеночную подготовку. За лежнем целесообразно уложить еще одну промежуточную плиту, обеспечивающую более плавный переход автомобилей на конструкцию моста. В некоторых случаях переходные плиты можно делать консольной конструкции (рис.3, б) жестко соединенной с устоем.

Конус насыпи у устоя и основание для переходных плит надо отсыпать из крупного или среднезернистого песка

Типы сопряжений:

Щебеночно-песчаный клин.

Конец ПС вводится непосредственно в тело конуса. Применяется в старых балочных мостах малых пролетов с опиранием балок без опорных частей. Перемещение пролетного строения относительно опоры исключается.