Виды и типы искусственных сооружений.

В конструкции железнодорожного пути искусственные сооружения вместе с земляным полотном являются элементами нижнего строения пути, обеспечивающим его непрерывность при пересечении дорогой водных, высотных или других препятствий. При пересечении с рекой непрерывность пути обеспечивается мостом (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Железнодорожный мост

При пересечении дорог в разных уровнях мост называется путепроводом (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Путепровод

Взамен высоких насыпей устраивают эстакады (рис. 1.3)

Рис. 1.3. Эстакада

Мост с лотком под водоток называется акведуком (рис. 1.4) (от «аква»— вода).

Рис. 1.4. Акведук

На небольших постоянных (ручьи, каналы) и  периодических (временных) водотоках строят водопропускные трубы (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Труба в насыпи

Водопропускная труба, предназначенная для перепуска воды через выемку, называется дюкером (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Дюкер

Для преодоления высотного препятствия применяют тоннели (рис.1.8). 

Рис. 1.8. Железнодорожный тоннель

Другой вид горных искусственных сооружений—галереи—предназначены для удерживания грунта от обрушения на путь, защиты пути от обвалов и камнепадов (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Галерея

Для защиты пути от грязекаменных потоков в горных условиях применяют селеспуски (сель — грязевой поток) (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Селеспуск

 

Подпорные стены удерживают от обрушения откосы земляных сооружений или крутые склоны косогоров (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Подпорные стены

Классификация мостов.

Мостом называется сооружение,  обеспечивающее пропуск транспортной магистрали через препятствие.

По назначению мосты бывают: железнодорожные, автодорожные, пешеходные, городские, совмещённые (для железнодорожного и автомобильного транспорта), специальные (для трубопроводов и других коммуникаций).

По статической схеме и характеру работы под нагрузкой различают мосты: балочные (разрезные, консольные, неразрезные), рамные, арочные, висячие, вантовые, комбинированные.

а. б.

в.

г.

д.   е.

ж.

Рис. 1.14. Схемы мостов:

a — однопролетный балочный мост; б — двухпролетный неразрезной мост; в — трехпролетный консольный мост; г — арочный мост; д — рамный мост; е — висячий мост; ж — комбинированный мост; 1 — консоль; 2 — анкерный пролет; 3 — подвесной пролет; Н, V — опорные реакции; М — опорный момент.

По виду преодолеваемого препятствия: собственно мост (через водоток); путепровод (через другой путь сообщения); эстакада (взамен высоких насыпей); виадук (при пересечении долин, оврагов); акведук (дляпропуска водотока по мосту).

По расположению уровня проезжей части относительно несущей конструкции пролетного строения различают мосты с ездой поверху, понизу, посередине.

Рис. 1.15. Мосты:

а- с ездой поверху; б- с ездой понизу; в- с ездой посередине

 

По материалу мосты бывают: деревянные, каменные, бетонные, железобетонные, металлические, комбинированные (сталежелезобетонные).

Рис. 1.16. Общий вид железобетонного моста (двухпролетного):

1— устой; 2 — бык; l — расчетный пролет; L — длина пролетного строения; Ln — полная длина моста; ГМВ — горизонт малых вод; V 0,0 — отметка обреза фундамента; V 2,0 — отметка подошвы фундамента; ПР — подошва рельса

 

По длине мосты делятся на три вида: малые — длиной до 25 м, средние — длиной от 25 м до 100 м и большие — длиной более 100 м.

По числу пролетов различают мосты однопролетные и многопролетные.

Рис. 1.17. Однопролетный железобетонный мост

 

По состоянию мосты подразделяются на: исправные, которые используются без ограничения по грузоподъемности, дефектные, состояние которых вызывает ограничения в  эксплуатации, и опытные, требующие специального наблюдения.

По конструкции пролетных строений мосты бывают со сплошными балками и со сквозными фермами.

К особой группе относят разводные и наплавные мосты.

Разводные мосты предусматривают возможность пропуска судов за счет поворота, раскрытия или подъема пролетного строения. Низкий уровень проезда по такому мосту позволяет уменьшить стоимость опор и насыпей подхода, а в городах — вписать мост в уровень прилегающих улиц.

Наплавные мосты — это временные мосты, пролетные строения которых опираются на плавучие средства (плашкоуты), составленные из понтонов. Используют их в летний сезон, на зимний период наплавные мосты, как правило, разбираются.

 

 

Основные элементы моста.

Мост  и комплекс связанных с ним сооружений (насыпи подходов, регуляционные сооружения, направляющие водный поток, и берегоукрепительные устройства) называются мостовым переходом.

Собственно мост состоит из береговых опор, промежуточных опор  и пролетных строений, перекрывающих пространство между опорами и передающих нагрузки от подвижного состава и собственного веса через опоры на грунт основания. На пролетные строения укладывается мостовое полотно, по которому осуществляется движение транспортных средств.

Рис. 1.18. Схема металлического двухпролетного моста со сквозными фермами:

1 — пролетное строение; 2 — устой; 3 — бык; L — полная длина моста;

l — расчетный пролет; h — высота фермы; с — строительная высота;

ПР — подошва рельсов; НК — низ конструкции; ГВВ — горизонт высоких вод; ГМВ — горизонт меженных вод.

 

Опоры моста состоят из фундаментов и надземной части (тело опоры). Горизонтальная плоскость, отделяющая фундамент от тела опоры, называется обрезом фундамента. Береговые опоры моста называются устоями, опоры, расположенные между устоями, называются промежуточными опорами или быками  (см. рис. 1.18).На быках различают боковые грани, обращенные в сторону пролетов, носовую сторону, расположенную против течения реки, и кормовую сторону, противоположную носовой.

Устои и быки обеспечивают пролетным строениям заданное положение по высоте и в плане, а также передают нагрузку от пролетных строений на грунт. Давление от пролетных строений передается на опоры через опорные части.

Основными размерами моста являются: водопропускное отверстие, полная длина, расчетный пролет, высота моста, ширина моста.

Водопропускным отверстием называется расстояние в свету между внутренними гранями устоев однопролетного моста, измеренное на уровне расчетного горизонта воды. При нескольких пролетах водопропускным отверстием моста называется расстояние между внутренними гранями устоев за вычетом ширины промежуточных опор, измеренное на уровне расчетного горизонта воды.

Полная длина моста  измеряется как расстояние между задними гранями устоев. Полная длина моста складывается из суммы полных длин пролетных строений, зазоров между ними  и длины обоих устоев, измеренной от шкафной стенки до задней грани устоя (шкафная стенка устраивается в передней части устоя для ограждения подферменной площадки). Полная длина пролетного строения равна расстоянию между его концами.

Расчетным пролетом называется расстояние между центрами опорных частей пролетного строения. 

Расстояние между боковыми гранями двух соседних опор называется пролетом в свету. Строительной высотой моста  называется расстояние от подошвы рельса на мосту до низа конструкции пролетного строения.

Высота моста измеряется от обреза фундамента до подошвы рельса. Для путепроводов и виадуков высотой является расстояние от обреза фундамента до подошвы рельса. Высота моста измеряется от УМВ до поверхности проезда. Ширина моста зависит от вида и размеров пропускаемых по мосту транспортных средств, количества путей в соответствии с габаритом поезда.

Габариты.

Поперечные размеры конструкций пролетных строений зависят от вида и размеров пропускаемых по мосту транспортных средств. Железнодорожные мосты устраивают для укладки одного, двух или нескольких параллельных путей. Исходя из этого ширина пролетных строений определяется габаритом проезда, установленного для данного вида транспорта. Габарит проезда определяет контур, в пределах которого обеспечивается беспрепятственный и безопасный пропуск транспортных средств.  На железнодорожном транспорте с нормальной шириной колеи 1520 мм конструкция всех вновь строящихся или  переустраиваемых сооружений, в том числе и мостов, должна удовлетворять габариту «С» — приближения строений (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Железнодорожные габариты:

а — подвижного состава; б — приближения строений

 

Габаритом  приближения строений называется предельное перпендикулярное оси пути очерченное пространство (контур), внутрь которого не должны заходить никакие элементы или части сооружений. Безопасность движения обеспечивается соблюдением габарита «С» и габарита «Т». Габарит «Т» габарит подвижного состава — это предельный, поперечный перпендикулярный оси пути контур, за пределы которого не должны выступать никакие части (элементы) подвижного состава.

Наряду с габаритами проезда по мосту, определяющими ширину конструкций пролетных строений, существуют подмостовые габариты, которые устанавливают размеры судоходных пролетов (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Подмостовые габариты:

РСГ — расчетный судоходный горизонт воды; Н — высота габарита в средней части судоходного пролета; h — высота габарита у опор; В — ширина габарита на уровне меженного судоходного горизонта; b — протяжение повышенной части габарита (для водных путей I, II, и Ш класса b = 2/3 В).

 

С 1 января 1987 г. они определяются ГОСТ 26775-85. Подмостовой габарит в судоходных пролетах — это минимальное предельное поперечное, перпендикулярное оси судового хода, очертание подмостового пространства, предназначенное для пропуска судов, судовых и плотовых составов, внутрь которого не должны заходить никакие элементы моста (в том числе и элементы фундаментов)  и расположенные на них устройства, включая навигационные знаки. Очертания и размеры подмостовых габаритов судоходных неразводных и разводных пролетов определяются в зависимости от класса внутреннего водного пути. Надводная высота подмостового габарита должна отсчитываться от расчетного судоходного уровня воды (РСУ), а гарантированная глубина судового хода — от наинизшего (меженного) уровня воды (НСУ). Очертание подмостового габарита должно быть прямоугольным. На пролетных строениях и опорах судоходных пролетов мостов должны размещаться сигнальные навигационные знаки и огни в соответствии с ГОСТ 26600­85.

 

Общие сведения о водотоках.

Все водотоки подразделяются на два вида: постоянные и временные (периодические). Постоянные водотоки — это реки, ручьи, каналы, заливы, проливы. Временные или периодические водотоки несут только поверхностные воды, т.е. воды, выпавшие в виде атмосферных осадков— дождя или снега.

Вся территория, с которой вода стекает в реку (или ручей), называется водосбором или бассейном данного водотока. Смоченная водой часть поперечного  сечения водотока, перпендикулярного направлению струй, называется живым сечением. Через живое сечение определяется важнейшая характеристика водотока — расход воды.

Расходом воды называется количество воды, протекающее через живое сечение водотока в единицу времени.

Сток поверхностных вод по своему происхождению может быть двух видов: ливневой, возникающий в результате сильных дождей, и снеговой, образующийся в результате весеннего снеготаяния.

По методу ЦНИИС — Союздор НИИ определяется расход ливневого стока и  стока от снеготаяния, и по большему из них производится расчет отверстий искусственных сооружений.

СНиП установлено, что гидравлические расчеты мостов и труб дол­

жны осуществляться на пропуск двух расходов воды: расчетного (Qp) повторяемостью один раз в 100 лет и максимального (Qmax) со средней повторяемостью один раз в 300 лет. Для обеспечения безопасности движения поездов СНиП предусматривают необходимость возвышения бровки насыпи у малых мостов и труб не менее чем на 0,5 м над подпертым уровнем воды перед сооружением при максимальном расходе.

Для наблюдения за уровнем воды на всех мостах и трубах устанав­

ливают водомерные рейки с верховой стороны в доступных местах. Иногда сантиметровые деления наносят несмываемой краской на одной из граней массивной опоры или на оголовке трубы. На больших мостах наблюдения за колебанием уровня воды в реке ведутся водомерными постами. Результаты наблюдений наносят на график.

Наличие размыва дна реки и подмыва опор устанавливают промерами.

Размыв русла может происходить во время прохода высоких вод, когда скорость течения возрастает. Кроме периода паводков, русло промеряют два раза в год: в зимнее время (обычно со льда) перед вскрытием реки и весной после спада высоких вод. Помимо промеров русла и наблюдением за горизонтом воды, ведут наблюдение за скоростью течения и образованием водоворотов, направлением струй главного потока и пойменных вод.

Глубина русла реки измеряется по трем створам:  по продольной оси моста и на расстоянии 25 м от оси вверх и вниз по течению реки. Длявозможности сравнения глубины промеряют всегда в одних и тех же местах.

Положение створов вне продольной оси моста закрепляется свайками, забиваемыми на обоих берегах. Расстояния между точками промеров глубин в каждом створе берутся такие, чтобы можно было четко выявить конфигурацию дна русла. Промеры глубин по оси моста при небольшой его высоте производятся непосредственно с пролетного строения. Промеры по другим профилям (выше и ниже моста) выполняют с лодки; зимой глубину русла промеряют со льда через проруби (лунки). Результаты промеров русла обрабатывают в виде графика с нанесением отметок горизонта воды, подошвы рельса, низа ферм, заложения фундаментов опор, абсолютных отметок русла. На каждый график наносят результаты предыдущего промера, а при наличии размыва составляется сводный график за ряд лет.