Особенности каменных и бетонных мостов

Рис. 5.1. Общий вид каменного моста

Рис. 5.2. Общий вид бетонного моста со сквозным надводным строением

Каменные мосты наиболее древние, но так как они долговечны, то не­зависимо от времени их постройки продолжают эксплуатироваться. Ка­менные мосты сооружают из естественного камня или из искусственного (кирпич, бетонные блоки). Для каменных мостов характерна сводчатая конструкция (рис. 5.1, 5.2), так как в таких конструкциях материал рабо­тает на сжатие. Основным элементом каменного моста является свод, опи­рающийся на опоры. Над сводом устраивается надсводовое строение, ко­торое может быть сплошным, выполненным в виде каменной (бетонной)

кладки (забутки) или засыпки из щебня (гравия), или сквозным, в виде конструкции из целого ряда небольших сводов, опирающихся на попе­речные стенки. В надсводных строениях с засыпкой устраивают про­дольные стенки, ограничивающие засыпку с двух сторон (рис. 5.3). Эти стенки называются щековыми. Щековые стенки имеют наименьшую высоту в сечении по оси свода и наибольшую высоту в сечении, где свод опирается на опору. Сечение свода в середине пролета называется замком или ключом; сечения, которыми свод опирается на опоры — пя­тами.

Расстояние между центрами пят называется расчетным пролетом свода (l), а расстояние между гранями опор — пролетом в свету; рас­стояние по вертикали между центрами сечений в замке и в пяте называ­ется стрелой свода (f). Отношение стрелы свода к пролету называется подъемом свода.

Свод может быть выполнен по круговой, параболической, эллипти­ческой и другим кривым.

Своды в каменных мостах могут быть бесшарнирными, двухшарнир-ными (шарниры в пятах) и трехшарнирными (шарниры в пятах и замке) (рис. 5.4). В большинстве каменных и бетонных мостов своды бесшар­нирные, так как они наиболее просты по конструкции.

Чем больше отношение стрелы свода к пролету, тем меньше величи­на распора при тех же нагрузках (распор — горизонтальная составляю­щая опорной реакции в пяте свода), что позволяет уменьшить размеры опор. Наименьший допустимый подъем каменных сводов составляет 1/12—1/15. Своды, имеющие отношение f/l > 1/4, называют подъемисты­ми сводами, а имеющие отношение f/l < 1/4 — пологими. При круговом

Рис. 5.3. Конструктивные части каменного моста:

1 — свод; 2 — щековые стены; 3 — заполнение пазух; 4 — пята свода;

5 — замок свода; 6 — деформационный шов

Рис. 5.4. Схемы арок: а — бесшарнирная; б — двух-шарнирная; в — трехшарнирная

очертании свода и подъеме 0,5 свод называется полуциркульным. Наибо­лее распространенным является от­ношение от 1/4 до 1/7. В этом случае нижнее очертание свода получается проведением дуги окружности из од­ного центра, взятого на уровне пят в середине пролета. В мостах со сплошным надсводным строением щековые стенки служат для огражде­ния заполнения пазух и балластного слоя, воспринимая горизонтальный распор от засыпки (рис. 5.5). Толщи­на щековых стенок принимается от 1 до 1,2 м. При пролетах более 25 м вес забутки составляет значительную часть нагрузки на свод и на опоры, поэтому для облегчения конструкции надсводного строения в нем устраи­ваются проемы (рис. 5.6, 5.7).

В таких мостах пролетное строение состоит из поперечных стен и сводиков между ними. По этим сводикам между щековыми стенками

Рис. 5.5. Основные конструктивные элементы моста со сплошным надводным

строением:

1 — свод; 2 — замок; 3 — пята; 4 — щековая стенка; 5 — забутка;

6 — деформационный шов; 7 — разделительная стенка; 8 — гидроизоляция;

9 — водоотводная трубка

Рис. 5.6. Конструкция сквозного пролетного строения: 1 — малые своды; 2 — забутка; 3 — шарниры; 4 — швы; 5 — гидроизоляция;

6 — водоотводная трубка

укладывают забутку и путь на балласте. В поперечных стенках для удобства осмотра моста устраивают проходы.

Деформационные швы (температурные) в надсводном строении уст­раивают для обеспечения свободных перемещений свода и предохране­ния кладки щековых стенок от разрушения. Деформационные швы уст­раивают в каменных мостах при пролетах более 15 м, а в бетонных —

Рис. 5.7. Каменные мосты из аркад: а — со сводами малых пролетов; б — с одним сводом большого пролета

более 10 м. Швы располагают у пят бесшарнирных сводов. Толщина швов в щековых стенках при­нимается от 2 до 5 см.

Рис. 5.8. Конструкция шарниров: а — со свинцовой прокладкой; б — металлический из стального литья с цилиндрическим вкладышем

Шарниры. При деформациях от изменения температуры пятовые сечения свода стремятся повер­нуться вокруг горизонтальной оси. Для обеспечения этого поворота в пятах устраивают шарниры (двух-шарнирный свод) (рис. 5.8). В бес­шарнирном своде такого поворота сечения не происходит, в результате возникают дополнительные напря­жения в кладке. Шарнирные своды, более сложные по конструкции, имеют существенные преимущества по сравнению с бесшарнирными: двухшарнирные и трехшарнирные своды нечувствительны к неравно­мерным осадкам опор, но шарниры усложняют конструкцию и умень­шают вертикальную жесткость моста. Трехшарнирные своды выгоднее применять в районах с резким колебанием температур и при слабых грунтах основания. В каменных мостах чаще всего применяют шарниры из свинцовых прокладок толщиной 8—10 мм или металлические из стального литья в виде двух балансиров с цилиндрическим вкладышем. По ширине моста шарниры в пятах и в замке свода располагают вплот­ную друг к другу так, чтобы образовать одну непрерывную конструк­цию. Шарниры могут быть постоянными и монтажными, которые после раскружаливания заделываются в кладке свода. Каменные мосты имеют целый ряд достоинств:

• хороший внешний вид;

• долговечность;

• малые эксплуатационные работы;

• путь укладывается на балласте;

• возможность строительства из местного естественного камня;

• на каменных мостах незначительно сказывается возрастание вре­менной нагрузки;

• каменные мосты малочувствительны к динамическим воздействи­ям временной нагрузки (из-за большого собственного веса и монолит­ности конструкции).

К недостаткам каменных мостов относятся:

• чувствительность к деформациям опор;

• большая трудоемкость работ в связи с необходимостью устройства специальных подмостей и кружал, способных поддерживать тяжелый каменный свод во время его кладки;

• необходимость прочных грунтов.
Для устройства сводов используют следующие виды кладки: из

штучных камней получистой тески, из грубоколотых в правильную форму камней, из отборного постелистого бута вприкол.

Для предотвращения проникновения в кладку свода атмосферной воды дно балластного корыта должно иметь продольный уклон 0,02 и поперечный уклон от 0,03 до 0,05 и гидроизоляцию. По наклонным плоскостям балластного корыта вода отводится к водоотводным труб­кам, вделанным в кладку свода. Водоотводные трубки устанавливаются в замке свода и в четвертях пролетов.

Бетонные мосты — разновидность каменных мостов, они могут быть монолитными и блочными. По своей конструкции и статистиче­ским свойствам они не отличаются от каменных, но имеют и свои осо­бенности. Сооружение монолитных бетонных мостов менее трудоемко и лучше поддается механизации, но в монолитных мостах при тверде­нии бетона происходит его усадка, что может вызвать трещины в клад­ке. В бетонных сводах, в отличие от каменных, возникают более высо­кие дополнительные напряжения от колебаний температуры. Сооруже­ние мостов из сборных бетонных блоков уменьшает сроки строительст­ва и позволяет избежать трещин от усадки бетона. Каменные и бетон­ные мосты в настоящее время практически не сооружаются.