Промежуточные опоры.         

Промежуточную опору можно условно разделить на три конструктивных элемента: подферменную плиту (оголовок), тело опоры, фундамент (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Промежуточные опоры (быки):

а-каменный (бетонный) бык с водорезом; б-каменный (бетонный) бык с ледорезом; в-трубчато-телескопическая промежуточная опора (бык);1 — тело опоры; 2 — ледорез; 3 — водорез; 4 — фундамент;5 — подферменная плита.

 

Размеры оголовков в плане назначают из условия размещения опорных частей. Расстояние между осями опорных частей определяется типом пролетного строения и его длиной.

Высота опоры — расстояние от обреза фундамента до верха опоры— может изменяться от нескольких метров до десятков и даже сотен метров. Высота опоры моста зависит от требований норм подмостового габарита; высота опор виадуков — от рельефа местности; высота опор путепроводов определяется требованиями габарита приближения строений. Толщина оголовков массивных опор применяется 0,5—0,6 м. Верхняя часть оголовка, кроме площадок под опорные части, должна иметь уклоны не менее 1:10 для отвода воды. Оголовок имеет свесы вовсе стороны не менее 10 см, улучшающие архитектурный вид опоры. В ряде случаев целесообразно устраивать сборно-монолитные промежуточные опоры. В сборных опорах широко применяют железобетонные оболочки диаметром 0,6—0,3 м и даже 5 м. Надежность работы таких опор обеспечивается заполнением внутренних полостей бетоном до уровня высокой воды. В виадуках при высоте опор до 100 м успешно применяют контурные замкнутые блоки высотой 1—1,2 м с толщиной стенок 0,35 м без заполнения внутренней полости. На небольших реках с толщиной льда до 0,3 м сооружают свайно-эстакадные мосты с пролетным строением небольшой длины.  Полносборные опоры таких мостов состоят из прямоугольных в сечениях свай и объединяющих их насадок (ригелей). Высота такой опоры 5—6 м. Очертание опоры в плане зависит от ее местоположения: в воде или на суходоле. Наиболее целесообразная для речных опор обтекаемая, т.е. закругленная форма сечения в плане. Промежуточные опоры, располагаемые на суше, имеют обычно прямоугольные очертания; при сооружении опор мостов отверстием до 15 м и высотой насыпи до 9 м применяют сборные конструкции из бетонных блоков весом от 3 до 4, 5 т, подферменные блоки — до 7 т. Блоки стандартных размеров изготавливают на заводе или полигоне, перевозят к месту установки железнодорожным транспортом и устанавливают краном. Швы между блоками заделывают цементным раствором.

В средних и больших мостах нашли применение различные виды сборных бетонных и железобетонных опор,  таких как трубчато-телескопические, массивные из бетонных блоков, сборно-монолитные из железобетонных блоков, предварительно напряженные и др. 

Трубчато-телескопические сборные опоры состоят из двух колонн, объединенных поверху мощной железобетонной подферменной плитой. В опорах высотой более 6 м (от ГМВ до подферменной плиты) между колоннами устраивается дополнительная поперечная связь — ригель. Колонны представляют собой железобетонные тонкостенные трубы диаметром от 120 до300 см, с толщиной стенок 12 см. Трубы соединяются между собой телескопическим стыком, труба меньшего диаметра заводится в трубу большего диаметра не менее чем на 1  м, после чего стык омоноличивается. Нижняя часть трубы заполняется подводным бетоном до отметки ГМВ+0,5 м. Сборно-монолитные опоры сооружаются из прямоугольных пустотелых железобетонных блоков в виде бездонных ящиков с гладкими вертикальными стенками. При монтаже опоры блоки устанавливаются один на другой на растворе. В стыках применяются железобетонные пояса, обеспечивающие взаимную связь блоков. По окончанию монтажа производится расшивка швов между блоками.

Концевые опоры.

Береговые (концевые) опоры — устои — предназначены для сопряжения моста с насыпью и опирания на них крайнего пролетного строения. Конструктивные формы устоев разнообразны (рис. 2.9). Условно конструкции устоев можно разделить на необсыпные и обсыпные. В необсыпных конус насыпи не выходит за переднюю грань и фундамент устоя. В обсыпных устоях насыпь смещена в сторону пролета, стесняя живое сечение реки. Обсыпные устои требуют меньшего расхода бетонной кладки, но их применение увеличивает длину моста. Обсыпные устои применяются в средних и больших мостах при высотах насыпи более 6 м. Необсыпные устои чаще применяются в малых мостах при высоте насыпи до 6 м. Окончательное решение принимается после технико-экономического сравнения различных вариантов.

Рис. 2.9. Концевые опоры (устои):

а — необсыпной устой; б — обсыпной устой; 1 — тело устоя;2 — подферменная плита; 3 — опорная часть; 4 — пролетное строение; 5 — фундамент; 6 — передняя стенка устоя; БН — бровка насыпи; ПР — отметка уровня подошвы рельса.

 

Основными конструктивными элементами устоя являются: подферменная плита (1), шкафная стенка (2), передняя стенка (3), конструкция, сопрягающая устой с насыпью подхода (5), фундамент (4).

 Ширина устоя зависит от габарита проезжей части. Конструкция устоев существенно зависит от высоты насыпи.

Наиболее распространенными видами береговых опор, построенных в прежние годы, являются: устои с обратными стенками, массивные, тавровые, раздельные, с проемами, устои с откосными крыльями (рис.2.10).

Массивные устои имеют большие размеры по фасаду моста и большие объемы кладки, поэтому в последние годы применяются редко.

 

 

Устои сборно-монолитных конструкций устраивают из железобетонных контурных блоков с заполнением внутренней полости монолитным бетоном. Значительное снижение расхода материалов и повышение уровня сборности обеспечиваются применением свайных стоечных и рамных конструкций устоев.

Малые и средние мосты с пролетами до 20 м, путепроводы и эстакады строят преимущественно индустриальными способами с опорами в виде сборных свайных и столбчатых конструкций.В распространенных сборных железобетонных конструкциях свайно-эстакадных и стоечно-эстакадных железобетонных мостов опоры на 90—95 % сооружаютсяиз элементов промышленного изготовления, которыми являются сваи, стойки, насадки, шкафные и фундаментные блоки.

Рис. 2.10. Виды устоев:

а — с обратными стенками; б — массивный; в — Т-образный; г — с проемом; д — обсыпной; е — раздельный; 1 — шкафная стенка; 2 — подферменная плита; 3 — передняя стена; 4 — обратные стены; 5 — фундамент.

 

Кладка опор в атмосферных условиях постепенно разрушается. Вода, протекая через кладку, выщелачивает раствор и этим нарушает ее монолитность. В порах намокшей кладки при замерзании образуется лед, который, увеличиваясь в объеме на 0,9 %, отламывает наружные частицы камня. В результате многократного замораживания происходит выветривание кладки. Поэтому наружная поверхность капитальных опор должна быть защищена облицовкой из камней плотных и прочных пород, устойчивых противфизического разрушения. Облицовка крепким камнем защищает опоры и от механического воздействия плывущих льдин. Облицовка используется также и как архитектурный элемент.

Чтобы предотвратить попадание воды в кладку, открытые сверху плоскости опор защищают устройством каменных или бетонных сливов с уклоном. Боковые поверхности опор, соприкасающиеся с грунтом, покрывают битумной мастикой (обмазочная гидроизоляция). В балластном корыте устоев устраивается оклеенная гидроизоляция с обеспечением стока воды за устой. Во избежание скопления воды за устоем насыпь отсыпается дренирующим грунтом с устройством дренажей.

Опорные части.

Опорные части мостов в зависимости от возложенных на них функций делятся на подвижные и неподвижные (рис.2.11и рис. 2.12).

Конструкция подвижных опорных частей должна удовлетворять следующим требованиям:

• обеспечивать свободное продольное перемещение опорного сечения пролетного строения, обусловленное деформацией от нагрузки или температурных воздействий;

• обеспечивать беспрепятственный поворот опорного сечения пролетного строения на угол А,, возникающий от изгиба пролетного строения;

• препятствовать смещению пролетного строения в поперечном к оси моста направлении;

• передавать сосредоточенные опорные давления с пролетного строения на опору, распределяя его на опорную площадку.

Конструкции неподвижных опорных частей должны обеспечивать беспрепятственный поворот опорного сечения, препятствовать смещению пролетного строения в поперечном к оси моста направлении, передавать сосредоточенные опорные усилия с пролетного строения на опору, распределяя его на опорную площадку, и, кроме того, фиксировать пролетное строение на опоре.

Рис. 2.11. Резиновые опорные части:

1 — стальные листы; 2 — резиновые прокладки; 3 — стальная обойма

Опорные части выполняют из различных материалов: стали, железобетона, резины и др. С целью снижения сил трения в опорных частях используют фторопласт или другие синтетические материалы. Для небольших пролетных строений (до 9 м) допускается устройство недорогих, простых в изготовлении и эксплуатации плоских опорных частей из стальных листов толщиной не менее 20 мм. В нижний стальной лист впрессовывается штырь диаметром 50 мм, а в верхнем листе просверливается круглое отверстие в неподвижной опорной части и вырезается овальное отверстие в подвижной.

Для пролетных строений пролетами 9—18 м используются опорные части тангенциального типа. Толщина стальных листов в этом случае должна быть не менее 50 мм; нижний лист обрабатывается по круговой кривой. Фиксация верхнего балансира, как и в плоских опорных частях, обеспечивается с помощью стального штыря,  запрессованного в нижний балансир. Стальные опорные части выпускаются двух типов: литые и сварные.

Для опирания железобетонных пролетных строений длиной более 18 м и стальных более 25 м используются катковые опорные части. В зависимости от опорных реакций число катков может меняться от одного до четырех. Диаметр катков 100—200 мм.

Подвижные опорные части могут быть секторными. Для пролетных строений больших длин применяются шарнирно-катковые подвижные опорные части стаканного типа, в которых угол поворота обеспечивается деформацией резинового вкладыша, а продольное смещение — фторопластовой прокладкой, имеющей низкий коэффициент трения.

Рис. 2.12. Катковые опорные части:

а — неподвижная с шарниром; б — подвижная катковая; в — подвижная

со срезными катками; г — подвижная секторная; д — тангенциальная

Подвижная опорная часть со срезными катками

 

Подвижная опорная часть секторная

Неподвижная опорная часть с шарниром

 

В настоящее время наряду с традиционными металлическими опорными частями применяются опорные части из полимерных материалов. В зависимости от конструктивного оформления полимерные опорные части могут быть деформируемыми, скользящими и комбинированными. Полимерные опорные части обладают большими возможностями, чем стальные. Скользящие опорные части имеют антифрикционную прокладку из фторопласта. Комбинированные опорные части выполняются из резиновых и стальных элементов с включением фторопластовых прокладок. Однако в железнодорожных мостах, как правило, применяются более надежные стальные опорные части.

 

Возведение опор мостов.

В комплекс работ по постройке опор входят:

• разбивка осей опор;

• возведение фундаментов;

• сооружение опор выше обреза фундамента;

• устройство облицовки.

Перед сооружением моста производятся работы по разбивке продольной оси моста, подходов к нему и осей опор. Положение осей надежно закрепляется на весь период строительства врытыми в землю выносными столбами. 

Погружение свай при устройстве фундаментов может производиться посредством забивки. Для забивки свай применяют свайные молоты, краны, оборудование для подмыва. Для подержания сваебойного оборудования используются специальные строительные машины — копры.

Подмыв свай применяется в песчаных и гравелистых грунтах. Подмывные трубы располагаются либо центрально, либо с боков сваи. Подмывные трубы снабжены наконечниками. Под действием струи воды грунт у острия сваи разрыхляется, взмучивается и частицы его выносятся наружу с выходящей водой  вдоль сваи, уменьшая трение грунта. В результате под действием слабых ударов молота  свая погружается в пространство, вымытое под ее острием.

Вибропогружение свай производится с помощью вибратора, жестко прикрепленного к голове сваи. Для  вибропогружения требуется копер и источник электроэнергии.

Завинчивание  свай осуществляется с помощью кабестана, надеваемого на голову сваи.

Сооружение фундаментов из оболочек. Устройство фундаментов из готовых оболочек заключается в их погружении в грунт, удалении грунта из внутренней полости и заполнении оболочки бетоном. 

Оболочки устанавливают отдельными секциями, соединяемыми фланцами на болтах или сваркой. Погружение оболочек осуществляется вибрационным способом. В результате работы вибропогружателя, прикрепленного к верхнему концу оболочки, создается вертикальная возмущающая сила, которая вызывает вибрацию оболочки и окружающего грунта, вследствие этого оболочка  преодолевает лобовое сопротивление и погружается в грунт.

При погружении оболочки на глубину 3—5 м вибропогружатель снимается, а затем из внутренней полости оболочки выбирается грунт либо грейфером, либо способом гидромеханизации, и внутреннее пространство заполняется бетоном.

Бетонирование тела опор. Так как бетон до затвердевания является пластичным материалом, бетонные, бутобетонные и железнобетонные монолитные опоры сооружаются в опалубке.

Опалубка бывает 3 видов:

• стационарная деревянная опалубка, устраиваемая из заранее изго-товленных дощатых щитов;

• разборно-переставная металлическая или деревянная опалубка (инвентарная);

• подвижная (скользящая) дерево-металлическая опалубка, передвигаемая (поднимаемая) по мере бетонирования.

Транспортирование бетона организуется таким образом, чтобы не произошло расслоения бетонной смеси и чтобы к моменту укладки эта смесь не начала схватываться. Подача бетона к месту укладки должна производиться непрерывно, не задерживая бетонирование. Продолжительность транспортирования с момента выгрузки из бетономешалки до момента окончания уплотнения не должна превышать 1 час.

Технология бетонирования монолитных опор. Бетонирование производится непрерывно горизонтальными слоями на всей площади опоры в плане, с полным перекрытием одного слоя другим, до начала схватывания бетонной смеси обоих слоев. Высота свободного падения смеси не должна превышать 3 м; при большей высоте спуск бетонной смесиосуществляется по трубам или звеньевым хоботам.

Бетон должен быть уплотнен равномерно по всему телу. При сооружении бетонных и бутобетонных опор необходимо организовать работу так, чтобы кладка велась на всю высоту опор без перерыва, т.е. без устройства технологических швов. 

Для ускорения твердения и повышения прочности бетона применяются следующие методы:

• использование цемента с повышенной активностью и повышенной

экзотермией (выделением тепла);

• применение жестких бетонов с В/Ц 0,35-0,45;

• введение в бетон ускорителей твердения;

• увеличение времени перемешивания бетонной смеси в бетоносме­

сителе на 30 %.

Бетонирование при отрицательных температурах производится с использованием бетонов и растворов, твердеющих на морозе, или с предварительным подогревом составляющих  бетонной смеси (воды, заполнителей), что обеспечивает бетону при его укладке положительную температуру. Преждевременное замерзание бетона до достижения им 70 % проектной прочности не допускается.

В зимних условиях при отрицательных температурах воздуха устройство бетонных и железобетонных монолитных опор осуществляетсяспособом термоса, т.е. в утепленной опалубке или под защитным покрытием.

Устройство облицовки (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Устройство облицовки опор:

а — в «шубу» (в прикол); б — в «шубу» с лентой; в — чистой (получистой) тески; г — в подбор; д — крепление блоков облицовки к телу опоры; 1 — блоки облицовки; 2 — кладка опоры; 3 — анкеры; 4 — проволока; 5 — петли

 

Для защиты поверхности бетонной, бутобетонной  и железобетонной кладки опор применяются следующие виды облицовки:

• массивная — из естественного камня или бетонных блоков, кото­

рые устанавливаются одновременно с кладкой сооружения;

• навесная — из естественного камня, бетонных блоков или же­

лезобетонных плит, устанавливаемых после возведения ядра соору­

жения;

• облицовка из тонких железобетонных плит — облицовка-опалубка,

которая устанавливается до возведения ядра кладки.

Наиболее распространенными каменными материалами для облицовки опор являются гранит, песчаник и плотный известняк. Лицевые грани камней обрабатываются различными способами: в «шубу», чистой и получистой тески, для малых мостов применяется циклопическая облицовка в подбор. При обработке в «шубу» облицовка имеет бугристую поверхность с впадинами и выпуклостями высотой от 15 до100мм.

Навесная облицовка устанавливается после окончания кладки опоры. Крепление естественных камней облицовки между собой и с ядром кладки осуществляется с помощью металлических анкеров. Каждый камень облицовки крепится к кладке не менее чем в двух точках. Установка облицовочных камней производится на клиньях на высоту одногоряда, после чего камни скрепляются между собой и с ядром кладки.

Следующий ряд облицовки ставится после закрепления нижнего ряда изаполнения раствором или бетоном промежутков между камнями и ядром. Бетонные блоки для навесной облицовки делаются толщиной неменее 20 см. Для облицовки опор используются бетонные блоки и плиты с гранитной крошкой. Для заполнения швов между камнями облицовки употребляются портландцементный раствор.

Тонкие железобетонные облицовочные плиты, используемые в качестве опалубки, имеют толщину не менее 8 см и армируются по расчету на давление бетона. Это наиболее современный и распространенный в новом строительстве вид облицовки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение концевых опор моста (устоев).

2. Назначение промежуточных опор (быков).

3. Из каких конструктивных элементов состоит промежуточная опора

(бык).

4. Из каких конструктивных элементов состоит береговая опора (устой).

5. Перечислить виды устоев, особенности конструкций.

6. Чем отличаются необсыпные устои от обсыпных.

7. Дать определения, что называется «основанием», «фундаментом»,

«обрезом», «подошвой».

8. Классификация фундаментов.

9. Фундаменты мелкого заложения.

10. Свайные фундаменты.

11. Виды свай.

12. Что называется ростверком и какие они бывают.

13. Фундаменты глубокого заложения.

14. Виды облицовки опор капитальных мостов.

 

Стальные мосты.