Промежуточные

При проектировании конструкций промежуточных опор железобетонного моста рекомендуется ознакомиться с материалами [1, подразд. 16.3].

При выборе типа промежуточных опор необходимо проанализировать геологические, гидрологические, климатические и другие местные условия района проектирования моста.

Основные характеристики типовых конструкций сборно-монолитных промежуточных опор железнодорожных мостов представлены в прил. 3, рис. 1.

При проектировании промежуточных опор определяют минимально требуемые размеры исходя из геометрических показателей пролетных строений, опирающихся на опору (l_n + l_р), опорных частей а_оч, b_оч, опорных площадок с₁, подферменной плиты с₂, с₃ (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Схема опоры для определения минимальных размеров: а – вид вдоль оси моста; б – вид поперек оси моста; А_оп, В_оп – размеры опоры вдоль и поперек оси моста; К – расстояния между осями главных балок пролетного строения; а_оч, b_оч – размеры опорной части вдоль и поперек оси моста

Минимальный требуемый размер опоры вдоль оси моста А_оп, м,
определяется из выражения

, (2.11)

где а_оч – продольный размер опорной части (прил. 1, табл. 1); с₁ – расстояние между торцами опорной части и опорной площадки, с₁ = 0, 15  0, 20 м;
с₂ – расстояние между торцами опорной площадки и подферменной плиты, с₂ = 0, 30 м.

Минимально требуемый размер опоры поперек оси моста В_оп, м,
определяется по формуле

(2.12)

где К – расстояние между осями главных балок пролетного строения, К = 1, 8 м; b_оч – поперечный размер опорной части (прил. 1, табл. 1); с₃ – поперечный размер подферменника от опорной площадки (рис. 2.6, б), с₃ = 0, 3 м для опоры прямоугольного поперечного сечения в плане; с₃ = 0, 5 А_оп для опоры обтекаемой формы сечения.

Высота подферменной плиты составляет 0, 4–0, 6 м.

С учетом минимально требуемых размеров подбирают типовую конструкцию опоры (прил. 3). При этом рекомендуется ознакомиться с типовыми проектами инв. № 828, 708, 1222.

В настоящее время для средних мостов с пролетными строениями длиной до 33 м рекомендуется отдавать предпочтение опорам на сваях-оболочках, буронабивных или буроопускных столбах.

При разработке конструкции безростверковой опоры вначале определяются предварительные минимально требуемые размеры монолитной плиты насадки по формулам (2.11) и (2.12) без учета в них величины 0, 2 м.

При разработке безростверковых опор под цельноперевозимые железобетонные пролетные строения железнодорожных мостов предпочтение отдается типовым проектам столбов, но допускается их проектировать индивидуально с учетом местных условий и возможностей строительных организаций. Тип свайных элементов безростверковых опор выбирается с учетом использования прочностных свойств материала свай при минимальной стоимости работ по их возведению.

В исходных данных на курсовое проектирование указывается вид подстилающего грунта, характеристики которого служат основой определения параметров фундамента.

Безростверковые опоры на столбах допускается проектировать в любых немерзлых и вечномерзлых грунтах, включая крупнообломочные и скальные. Забивные сваи целесообразно применять в грунтах, допускающих возможность их погружения на расчетную глубину без устройства лидерных скважин  7.

На постоянно действующих водотоках при отсутствии ледохода возможно применение столбов и свай-оболочек для безростверковых опор. При наличии ледохода необходимо предусматривать специальные защитные устройства (металлические кожухи).

Рекомендуется при разработке первого варианта моста первоначально принять промежуточную опору безростверкого типа на столбах (прил. 3, рис. 3)

Материал элементов опоры определяется с учетом климатических условий района проектирования моста [ 2, пп. 3.1, 3.18–3.25].

На листе формата А4 вычерчивается разработанная конструкция промежуточной опоры с видами вдоль, поперек оси моста.

Глубина заложения и требуемое количество свай, столбов или оболочек определяются на основании эскизного анализа различных вариантов по затратам материалов и проверяются по приближенным расчетам по прочности грунтового основания.

После определения минимально требуемых размеров монолитной насадки безростверковой опоры по выражениям (2.11) и (2.12) первоначально принимают количество железобетонных столбов – 4, оболочек – 2.

Размещение их в монолитной плите осуществляется с соблюдением следующих условий (см. рис. 2.5): расстояние от столба до грани плиты должно быть не менее 0, 25 м, а в свету между столбами – не менее 1, 0 м. Если подобранные ранее размеры Аоп и Воп (рис. 2.6) не удовлетворяют условию размещения свай, столбов, оболочек в плите насадке, то они корректируются (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Схема размещения свай в плите

Необходимое количество свай, столбов, оболочек в плите определяют по условию их размещения.

Далее определяется первоначальная глубина заложения свай (столбов, оболочек) в грунт основания h_з (рис. 2.8).

При определении длины сваи (столба, оболочки) учитывается глубина общего h_пр и местного размыва h_мр, а также заделка в грунт не менее 4 м. Если величина h_мр неизвестна, то можно принять h_мр = 2, 5 м (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Схема опоры для определения глубины заложения сваи (столба, оболочки): ВМГ – граница вечномерзлого грунта; СКГ – граница скального грунта

Нижний конец свай следует заглублять в прочные грунты не менее 1, 0 м, прорезая более слабые напластования грунтов. Анкеровка столбов или оболочек в вечномерзлые грунты должна осуществляться на глубину не менее 2, 5–3, 0 м, а в скальные – не менее 2, 5 м.

Размер обреза фундамента сборно-монолитных опор и его расположение по высоте назначают с учетом обеспечения пропуска льда и лесосплава. Бетонные ростверки, на которые опирается массивное тело опоры, как правило, устраиваются с уступами или наклонными боковыми гранями (с наклоном к вертикали не более 30⁰). Кроме того, предусматривается тампонажный слой бетона (водозащитная подушка) толщиной не менее 1, 0–1, 5 м. Таким образом, подошва ростверка должна располагаться ниже низа льда не менее, чем на 0, 25 м, а также с учетом высоты тампонажного слоя бетона.

Глубина заделки в грунт и количество свай (столбов, оболочек) окончательно определяется из условия

(2.13)

где N_d – расчетная сжимающая сила, действующая на сваи в плоскости подошвы ростверка, которая определяется по следующему выражению (рис. 2.9):

(2.14)

где N_{n, c,} – собственный вес пролетного строения, опирающегося на опору (прил. 1, табл. 1); N_оп – собственный вес опоры выше обреза фундамента; N_св– несущая способность сваи (столба, оболочки) по грунту, которая ориентировочно может быть принята по прил. 4 в зависимости от количества свай (столбов, оболочек) в типовом решении опоры; N – временная нагрузка от подвижного состава, которая определяется по выражению

, (2.15)

где  – эквивалентная нагрузка, определяемая по [2, табл.1, с. 142] в зависимости от длины загружения линии влияния  и положения ее вершины. При этом  = 2 l_n + е₀;  = а/, где а – расстояние от опоры до вершины линии влияния; w_л.вл – площадь линии влияния , определяемая как

(2.16)

Рис. 2.9. Расчетная схема безростверковой опоры

Подошва массивного фундамента мелкого заложения опоры должна быть определена с учетом глубины промерзания грунта, общего и местного размыва и дальнейшего его заглубления в грунт не менее 2, 5 м, а при отсутствии размыва – с учетом глубины промерзания грунта.

В процессе разработки варианта железобетонного железнодорожного моста необходимо определить основные технологические операции по сооружению опор и монтажу пролетных строений  1, гл. 21, 23.

Стоимость моста складывается из стоимостей пролетных строений, опор и фундаментов, включая стоимости работ по их сооружению. Стоимость железобетонных пролетных строений включает в себя стоимость их изготовления и монтажа; безростверковых опор – монолитной кладки плиты, погружения железобетонных оболочек или столбов, бетонирования ядра оболочки или буронабивного столба, разработки скальных (вечномерзлых) грунтов, сборных железобетонных шкафных блоков береговых опор; сборно-монолитных опор – фундаментов глубокого заложения (аналогично безростверковым опорам), сборных железобетонных контурных блоков и подферменных плит, монолитной кладки бетона заполнения ядра опоры. При определении объемов элементов моста можно использовать данные по пролетным строениям и опорам, приведенные в прил. 1, 2, 3, укрупненные расценки работ – в прил. 5.

В курсовой работе необходимо составить ведомость строительной стоимости моста (прил. 6, табл. 2), в которую включить наименование работ и элементов, их объемы и стоимости (единичные и общие).

В дальнейшем при составлении второго варианта необходимо дать анализ технико-экономических показателей уже разработанного. При этом необходимо сравнить стоимость одного железобетонного пролетного строения со стоимостью одной промежуточной опоры среднего объема. Считается оптимальной по стоимости такая схема моста, при которой отношение стоимостей пролетного строения и промежуточной опоры находится в пределах 1, 2 – 1, 5. Если фактическое значение этого соотношения больше, то следует уменьшить длину пролетного строения в следующем варианте, если меньше – увеличить его. Таким же образом можно варьировать конструкциями опор моста. Основным условием при этом является соблюдение требования по уменьшению расхода материалов и стоимости, а также максимальное использование индустриальных конструкций.

Технико-экономическое сравнение вариантов моста

При сравнении вариантов моста устанавливаются следующие основные показатели: длина моста, схема моста, строительная (приведенная) стоимость, объемы железобетонных и бетонных элементов, коэффициент индустриализации, которые необходимо представить в табличной форме (прил. 6, табл. 1).

Допускается технико-экономическое сравнение вариантов железобетонного моста производить по расходу материалов.

Сравнение вариантов моста возможно по приведенной стоимости S_пр, которая определяется из условия

, (2.18)

где С_м – сметная (строительная) стоимость материалов элементов моста, определяемая по прил. 5; С_эк – эксплуатационные расходы, которые можно принять С_эк = 5, 0 р. 1 пог. м моста; Е – единичный показатель стоимости, Е = 0, 12.

Учитывая, что в курсовой работе разрабатываются варианты только железобетонного моста, для которых величина С_эк/Е имеет примерно одинаковое значение, то допускается приведенную стоимость определять по строительной стоимости моста, т.е.

. (2.19)

Коэффициент индустриализации К_инд определяется по выражению

, (2.20)

где С_сб.ж.б – строительная стоимость сборных железобетонных элементов моста.

Как правило, оптимальным является такой вариант моста, который имеет минимальную стоимость. В курсовой работе необходимо дать сравнительный анализ технико-экономических показателей первого и второго вариантов. Сравнение главных показателей вариантов необходимо сделать в процентах. Если оба варианта имеют небольшое различие в стоимости, то большое значение приобретают уровень индустриализации и расход материалов. Оценка влияния остальных показателей в курсовой работе имеет качественный характер.

Два варианта железобетонного железнодорожного моста необходимо вычертить на чертеже формата А1, на котором изображаются фасад (вид вдоль оси моста) и поперечное сечение элементов. Требуется при этом обязательное выполнение положений ЕСКД [6]. Кроме того, на листе необходимо дать таблицу технико-экономического сравнения вариантов (прил. 6).