Конструкции промежуточных опоры.

Промежуточные опоры (рис.5.1, а) состоят из фундамента, тела опоры и оголовка. В оголовок входит подферменная плита и подферменники, на которые устанавливают опорные части пролетных строений. Верхняя поверхность подферменной плиты называется подферменной площадкой.  В некоторых конструкциях фундамент и тело опоры не выделяются в самостоятельные части. К ним относятся, например, опоры свайно-эстакадных мостов, состоящие из свай с расположенными на них насадками. В шарнирных арочных мостах подферменная плита располагается под пятовыми опорными частями (рис.5.1, б). В бесшарнирных арочных мостах, а также в рамных подферменная плита отсутствует, так как в таких системах опоры объединены с пролетными строениями монолитно.

Высотой опоры Н называют расстояние от верха опоры до обреза фундамента. На поймах рек, в путепроводах и эстакадах обрез фундамента располагают на уровне поверхности земли после ее планировки (срезки). В руслах, а также на поймах блуждающих рек обрез фундамента обычно располагают на 0,5 м ниже горизонта меженных вод. В судоходных пролетах моста обеспечивают при этом минимальную глубину воды над уступами фундаментов согласно требованиям норм на судоходные габариты. Кроме того, обрез фундамента следует располагать на 0,25 м ниже нижней поверхности льда с учетом наиболее глубокого промерзания воды у опор.

Возвышение подферменной площадки над расчетным горизонтом высоких вод должно быть не менее 0,25 м, а над наивысшим уровнем ледохода — 0,5 м. Эти же размеры обычно соблюдают, назначая отметки пят арок (сводов). Размер опоры по фасаду моста называется ее шириной. Ширина опоры у подферменной площадки зависит от размеров опорных частей пролетных строений.

Длиной опоры называется размер ее поперек моста. Длина зависит главным образом от габарита моста.

Основные виды промежуточных опор балочных мостов приведены на рис.2.

В мостах больших пролетов на реках с тяжелым ледовым режимом опоры обычно делают массивными (рис.5.2, а) шириной вверху 2—3 м, а у обреза фундамента -около 1/5 высоты опоры. Боковым граням монолитных опор придают уклон 1:30—1:40, а с низовой стороны - 1:20—1:30.

С верховой стороны такие опоры раньше снабжали ледорезами с уклоном режущего ребра 1:1-2:1 и облицовывали естественным камнем. Верх ледореза располагали на 1,0 м  выше горизонта высокого ледохода, низ - на 0,5 м ниже низкого ледостава с учетом толщины льда.

Рис. 5.1 Схемы промежуточных опор: 1-фундамент; 2-тело опоры; 3-подферменная плита; 4- подферменник; 5-опорные части; 6-пролетные строения

Ледорезы значительно увеличивают объем тела и фундамента и удорожают опоры. Опыт эксплуатации показал, что режущее ребро может быть сделано с наклоном 1:10—1:8 или вертикальным (рис. 5.2, б). В этом случае ледорез называют водорезом. Для уменьшения объема кладки опора выше горизонта высоких вод может быть выполнена в виде столбов (см. рис.5.2, б). Столбчатая надстройкавыгодна в широких мостах с небольшим числом главных ферм, например, в мостах с ездой понизу и при высоте столбов не менее 2—3 м.

При езде поверху и большом числе главных ферм опоры современных мостов делают с железобетонными консольными оголовками (рис.5.2, в), позволяющими значительно сократить длину опоры. Низ оголовка располагают выше горизонта высоких вод не менее чем на 0,25 м. Высота оголовка составляет 1 —1,5 м, вынос I консолей — 2—3 м. Ширину оголовков назначают из условия размещения опорных частей пролетных строений; в разрезных мостах средних пролетов ширина оголовков не превышает 1,5—2 м. Ширина тела опоры вверху (за счет свесов оголовка) может быть минимальной, равной 1,0—1,5 м.

В последнее время опоры все чаще строят с применением сборных элементов.

В сборных и сборно-монолитных опорах (рис.5.2, г) боковые грани делают вертикальными, что уменьшает число монтажных элементов с неодинаковыми размерами.

Для развития сечений тело высоких опор делят по высоте на ярусы с одинаковыми монтажными элементами в каждом ярусе. Такие опоры называют телескопическими. Выше горизонта высоких вод массивную конструкцию опор под пролеты средней величины часто заменяют облегченной, состоящей из железобетонных колонн (размером от 1,0—1,6 м до 0,4—0,6 м) и ригеля. При габаритах моста до Г-10 обычно достаточно двух толстых колонн-столбов (рис.5.2, д), в более широких мостах число столбов увеличивают для облегчения работы ригеля. Более тонкие колонны-стойки ставят в большем числе, располагая их по фасаду моста в два ряда (см.рис.5.2, е). Опоры с колоннами выгодны при высоте колонн не менее 2,5—3 м.

В целях максимальной индустриализации и унификации конструкций перспективно устройство опор в виде столбов из центрифугированных оболочек, являющихся продолжением оболочек фундаментов глубокого заложения (рис.5.2, ж). Такие опоры делают телескопическими. В пределах горизонтов паводковых вод столбы заполняют бетоном или гидрофобным песком и объединяют сплошной стенкой. На столбы укладывают железобетонный ригель.

В косых путепроводах и мостах, в особенности на горных реках с косоструйным течением, при пролетах до 20—30 м применяют одностолбчатые опоры (рис.5.2, з), в наименьшей степени стесняющие проезд под путепроводом или русло реки

 

На реках со слабым ледоходом (толщина льда не более 0,6 м) под железобетонные пролетные строения длиной до 18—20 м находят применение опоры-стенки из вертикально поставленных плит, толщиной 0,4—0,6 м,  объединенных сверху насадкой (рис.5.2, и). Высота таких опор может достигать 6—8 м.

На суходолах и небольших реках с толщиной льда до 0,3 м широкое применение нашли свайно-эстакадные мосты с небольшими пролетами. Опоры этих мостов состоят из железобетонных свай с уложенными на них насадками (рис.5.2, к, л). Поперек моста сваи располагают через 1,4—2 м. Чтобы насадки не испытывали изгиба от давлений балок пролетных строений, сваи желательно распола­гать под балками. По фасаду свайные опоры могут быть однорядными (см. рис.5.2,к) и двухрядными (см. рис.5.2, л). Двухрядные опоры ставят в качестве «анкерных» в середине секций, на которые разбивают мост. Они необходимы для обеспечения продольной жесткости моста.

Сваи д. б. забиты в грунт не менее чем на 4 м, считая от пов-ти грунта после его размыва. Высота свайных опор зависит главным образом от дл. свай и обычно не превышает 6—7 м.

Если сваи погрузить в грунт не удается или длина свай полу­чается больше 12—14 м, то переходят на стоечные опоры, в кото­рых сваи в надземной части заменяют стойками, заделанными в фундамент.  В путепроводах и пересечениях городских проездов большое значение для безопасности движения имеет видимость под ними. В этих случаях рекомендуется делать опоры двухстоечными (см. рис.5.2, г) или одностоечными (см. рис.5.2, з). Опоры рамно-консольных мостов бывают массивными и облегченными. Массивные опоры (рис.5.2, а) применяют при небольших пролетах, когда число главных балок консолей достаточно велико. При небольшом числе главных балок надводную часть опор выгоднее делать в виде отдельных столбов (рис.5.2, б). В этом случае столбы могут быть пустотелыми. Нижнюю часть опор в пределах колебаний уровня воды в реке делают, как правило, массивной. В рамно-консольных системах опоры испытывают значительные изгибающие моменты при загружении временной нагрузкой одного из примыкающих пролетов. Поэтому эти опоры выполняют из железобетона, часто с предварительным напряжением арматуры. Ширина опор рамно-консольных систем составляет 1/15 до 1/40пролета.

Быки арочных распорных систем должны обладать значительной жесткостью, так как даже небольшие смещения их неблагоприятно отражаются на работе пролетных строений. Это вынуждает делать их массивными шириной в уровне пят арок от 1/9 до 1/15—1/20 пролета. Выше пят конструкция опор может быть как массивной, так и облегченной.

                                           

Рис. 5.3 Схема опор рамно-консольных мостов.

Массивная конструкция необходима при пологих арках (рис.5.3, а), а также в опорах с неуравновешенными распорами, например, при опирании на опору неодинаковых пролетов (рис.5.3, б). В этих случаях большой вес опоры способствует выравниванию напряжений в теле опоры и в особенности по подошве фундамента. Выравнивание напряжений достигается также несимметричным очертанием под­водной части тела опоры и ее фундамента (см. рис.5.3,б ). Надводную видимую часть обычно делают сим­метричной по архитектурным соображениям.

При подъемистых арках и относительно узких опорах верхняя часть может отсутствовать (рис.5.3, в) или быть выполненной в виде облегченной надстройки, повторяющей конструкцию надарочных строений (рис.5.3, г).

Для более равномерного распределения напряжений в кладке опоры часто снабжают выносными пятами (см. рис.5.3, г). Вынос­ные пяты уменьшают пролет арок, делают их более крутыми и уменьшают изгибающие моменты в опоре при несимметричном загружении пролетных строений.

Учитывая сложные условия работы быков арочных мостов их делают монолитными из бетонной или бутобетонной кладки.

Конструкции береговых опор

Береговые опоры предназначаются не только для опирания на них крайних пролетных строений, но и для удержания насыпей подходов от обрушения и сопряжения конструкции моста с подходами.

У моста насыпь подхода заканчивается конусом-откосом в сторону крайнего пролета моста (рис.5.4, а). Для того чтобы конус был устойчив, его поверхности придают уклоны не круче 1:1,25 в пределах первых 6 м, считая от бровки насыпи и 1:1,5 в пределах следующих 6 м (рис 5.4,в). При высоте конуса свыше 12 м уклоны определяются расчетом конуса на устойчивость, но должны быть не круче 1:1,75. В пределах подтопления уклоны назначают не менее 1:1,5.

В путепроводах разрешаются конусы с уклоном 1:1,25 при высоте до 8,5 м. Поверхность конусов укрепляют от размыва бетонными плитами или каменным мощением. Для надёжного сопряжения с насыпью конструкция моста (устоя) должна входить в конус при высоте насыпи до 4 м не менее чем на 0,75 м,а при большей высоте –на 1,0м (рис. 5.4,б).

В балочных мостах наиболее распространён обсыпной устой  (рис.4, б), в котором конус заходит в крайний пролёт моста. Обсыпной устой состоит из фундамента, передней стенки (тело устоя), откосных крыльев, подферменной плиты и шкафной стенки. Передняя и шкафные стенки служат для удерживания насыпи от обрушения вдоль моста, откосные крылья удерживают насыпь в поперечном направлении. Подферменная площадка вместе с шкафной стенкой образуют шкафную часть устоя. Конус насыпи должен проходить ниже подферменной площадки на 0,5-0,75 м. Если это сделать не удастся, то подферменную площадку ограждают с боков тонкими стенками.

Раньше устои часто делали с обратными станками (рис. 5.4, а). В этих устоях конус отсыпают только с боков, в береговой пролет он не заходит. Для отвода воды из замкнутого пространства, огражденного передней и обратными стенкой, в грунтовом заполнении необходимо устраивать продольные поперечные дренажи из щебня по слою мятой глины. При устое обратными стенками крайний пролет моста уменьшается приблизительно на длину конуса. Однако большой объем кладки делает этот вид устоя неэкономичным.

Рис. 5.4 Массивный устой.

Он может найти применение при высоте насыпи не более 4-6 м и в узких мостах, когда переднюю и обратные стенки можно включить в совместную работу.

Еще реже встречаются устои с откосными крыльями (рис.5.5, б). Они состоят из трех отдельных подпорных стенок. Передняя стенка удерживает насыпь вдоль моста, на нее опирается пролетное строение.

Рис. 5.5. Схемы устоев балочных мостов:1 — обратная стенка; 2 — передняя стенка; 3 — шкафная стенка;     4 — продольный дренаж;.5 — поперечный дренаж; 6 — откосная стенка; 7 — переходная плита; 8 — насадка; 9 — сваи;10-стойки