Розбивка необхідної повної довжини моста на прольоти

Найбільш відповідальним завданням проектування є вибір загальної схеми моста. Розбивка моста на прольоти, вибір системи прогонових будов, типу опор і підходів повинні забезпечувати високі технічні, економічні й архітектурні показники мостового переходу .

Складання схеми моста необхідно починати із задоволення вимог судноплавства (п. 2.5), а для шляхопроводів – вимог габаритів наближення будов (п. 2.6), чим визначаються розміри й кількість основних параметрів споруджень. У розбивці на прольоти іншої частини моста слід використовувати принцип мінімальної вартості. При цьому слід мати до уваги, що найменша вартість балкового моста буде досягатися приблизно при рівності вартостей прогонової будови ( без проїзної частини) і опор. Також слід ураховувати геологічну будову русла, режим ріки, кліматичні особливості району будівництва й інші місцеві умови

Судноплавні прольоти розміщають у найбільш глибокій частині русла. Рівень межені ( РМВ) дозволяє правильно розмістити судноплавні прольоти для забезпечення судноплавства при низьких рівнях води.

Слід уникати розташування опор моста в найглибшім місці ріки, тому що така опора піддається найбільш сильним ударам льоду, а в судноплавних ріках буде перешкодою судноплавству. Крім того, у глибокому місці можливий найбільший зосереджений розмив дна і вартість такої опори найбільша.

Для рік з сильним льодовим режимом величина прольотів повинна співвідноситись з імовірною величиною крижаних полів і швидкістю руху льоду; так як більша частина льоду йде по головному руслу то руслова частина ріки повинна перекриватися найбільшими прольотами. Заплавні частини моста, де кількість льоду і його швидкості менше, можна перекривати меншими прольотами.

Найбільш раціональної за вартістю є схема спорудження, у якій більші прольоти розташовуються в найглибших місцях рік (вартість опор буде високою), а заплавні ділянки перекриваються меншими прольотами (з більш низькою вартістю опор).

По можливості мостовий перехід перекривається прольотами однакової довжини, бажане, щоб типорозміри застосовуваних блоків не були більше двох.

При виборі величини прольотів можна застосовувати розміри як типових, так і уніфікованих прогонових будов.

При розбивці потребуємої довжини моста ( п. 2.9) на прольоти, слід враховувати, що в довжину входить довжина залізобетонних крил устою l_у (рис. 3.1), яка приймається в залежності від довжини крайніх прольотів моста l_n:

при l_n = 12 – 15 м……………… l_y = 2,39 м;

при l_n = 18 – 24 м……………… l_y = 2,79 м;

при l_n = 33 м…………………… l_y = 3,53 м;

при l_n = 42 м…………………… l_y = 4,09 м.

Рисунок 3.1 – Схеми крил устою

За довжину моста приймається відстань між внутрішніми гранями шафових стінок. У випадку, коли шафові стінки відсутні, довжиною моста вважається відстань між крайніми торцями прогонових будов моста. Після розбивки на прольоти визначається фактична повна довжина моста за формулою

, (3.1)

де l_ni – сума повних довжин усіх прольотів моста;

n – число прольотів;

0,05 м – зазори між торцями прогонових будов і між торцем і шафовою стінкою.

Довжину перехідних плит в довжину моста не включають.

Фактична повна довжина моста може бути більше потрібної повної довжини моста на 2-4 м через неточність розрахунку отвору моста.

Системи моста

Вибір системи моста є завдання творче, що вимагає теоретичних і практичних знань в області мостобудування, знання будівельних матеріалів, будівельної механіки. Проектувальник повинен мати елементарні поняття архітектурної композиції, умінням вписати проектований міст у ландшафт і прилягаючі будови.

Вибір системи моста в кожному конкретному випадку залежить від місця його будівництва, характеру живого перетину водотоку, генеральних розмірів спорудження прольотів, підмостових габаритів, геологічної будови, фізико-механічних характеристик ґрунтів основи, виробничих і інших міркувань.

Нижче наведені системи залізобетонних мостів які найчастіше використовуються в вітчизняному містобудівництві. Балочно-розрізна система найпоширеніша для мостів з прольотами до 42 м. Зусилля в розрізних прольотах не залежать від осадки фундаментів і їх можна зводити при слабких ґрунтах.

Балочні мости температурно-нерозрізної системи застосовують при прольотах від 12 м до 33 м. На дію вертикальних навантажень прольотна будова працює як розрізна, а на дію температури й горизонтальних навантажень – як нерозрізна.

Мости балочно-нерозрізної системи застосовують для прольотів від 24...42 м і до 150 м та більше. Для прольотів до 84 м прогонові будови роблять з постійною висотою, а для прольотів більш 84 м висоту балок роблять змінною. Нерозрізні прогонові будови досить чутливі до осадок опор, тому застосовуються тільки при надійних ґрунтах і фундаментах.

Консольно-балкова система перекриває прольоти до 150-160 м. Будучи статично визначеною системою може застосовуватися на будь-яких основах.

З рамних мостів найбільше поширення одержали рамно-нерозрізні системи для міських естакад і шляхопроводів із прольотами до 63 м і рамно-підвісні тарамно-консольні з прольотами до 140 м. Рамні мости можуть бути застосовані в шляхопроводах, естакадах і малих мостах при відсутності значного льодоходу. На багатоводних ріках і в умовах міської забудови доцільно застосування рамно-підвісних систем.

Аркові мости застосовуються в прольотах від 60 до 300 м. Аркова система з їздою поверху або посередині особливо доцільна при перекритті глибоких долин, ярів і рік з високими берегами й надійною основою. Аркові мости з їздою понизу доцільні при перекритті прольотів 60-120 м поза населеними пунктами, а також на гірських ріках із блукаючим руслом і з більшими швидкостями руху води, де будівництво проміжних опор вкрай небажане.

Вищеперелічені системи мостів наведено в табл. 3.1 – 3.7 та на рис. 3.2 – 3.4

Фундаменти

У загальному обсязі робіт з будівництва мостів на улаштування фундаментів доводиться до 40% часу і витрат праці і до 30% вартості споруди. Тому вибір типу фундаменту, його ув'язка з місцевими геологічними та

Таблиця 3.1 – Види конструкцій прогонових будов мостів

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Балочно - розрізна	Пустотні плити	L = 6 м Р = 31 кН
Пустотні плити	L = 9 м; Р = 56 кН
Пустотні плити	L = 12 м Р = 85 кН L = 15 м Р = 107 кН
Пустотні плити	L = 18 м Р = 143 кН

Продовження табл. 3.1

Балочно - розрізна	Сводчата плита	L = 12 м; Р = 118 кН L = 15 м; Р = 145 кН L = 21 м; Р = 240 кН
Двохребристий П-образний блок	L = 12 м; Р = 95 кН L = 15 м; Р = 119 кН
Двохребристий П-образний блок	L = 12 м; Р = 95 кН L = 15 м; Р = 119 кН

Продовження таблиці 3.1

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Балочно - розрізна	Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	L = 12 м Р = 168 кН L = 15 м Р = 209 кН
Таврові попередньо напружені балки     2000…2500	L = 18 м Р = 234 кН L = 21 м Р = 331 кН L = 24 м Р = 377 кН
Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	L = 33 м Р = 575 кН
Таврові попередньо напружені балки 2000…2500	L = 42м Р = 784 кН

Продовження таблиці 3.1

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Балочно - розрізна	Балки з каркасною арматурою	Крайній блок
Балки з каркасною арматурою	L = 12 м; H = 0,9 м; Р = 118 кН
Балки з каркасною арматурою	L=15м; H=0.9 м; Р=147кН
Балки з каркасною арматурою	L=18м; H=1,05 м; Р=189кН

Таблиця 3.2 – Види конструкцій прольотних будов мостів

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Температурно- нерозрізна	Пустотні плити	L = 12 м; Р = 85 кН L = 15 м; Р = 107 кН
Пустотні плити	L = 18 м Р = 143 кН
Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	L = 12 м; Р = 168 кН L = 15 м; Р = 209 кН L = 18 м; Р = 234 кН

Продовження табл. 3.2

Температурно- нерозрізна	Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	L = 21 м; Р = 331 кН L = 24м; Р = 377 кН
Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	L = 33 м; Р = 575 кН

Таблиця 3.3 – Види конструкцій прольотних будов мостів

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Балочно- нерозрізна	Пустотні плити	12 + п х 18 +12 м 15 + п х 21 +15 м
Пустотні плити	18 + п х 21 + 18 м 15 + п х 24 + 15 м 21 + п х 24 + 21 м
Коробчасті блоки	28,5 + п х 33 + + 28,5 м L = 28…33 м
Плитно-коробчасті балки	L до 42 м. 33+n x 42 +33

Продовження таблиці 3.3

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Балочно- нерозрізна	Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	18 + n х 24 + 18 м
Таврові попередньо напружені балки   2000…2500	24 + n х 33 + 24 м
Таврові попередньо напружені балки 2000…2500	33 + n х 42 + 33 м

Продовження таблиці 3.3

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Балочно- нерозрізна	Плитно-ребристі блоки	21+ n х 33 + 21 м; hпост = 1,5 м 23+ n х 42 + 33 м; hпост = 2,1 м
Коробчасті блоки	33+ n х 42 + 33 м; hпост=2,1 м 36,5 + n х 63 + +36,5 м; hпост=3,0 м 44,5 + n х 84 + +44,5 м; hпост = 3,0 м   По ширині мосту для габаритів Г-8 та Г-9 дві балки, а для Г-14 – три. Ширина короб-чаcтих балок 3 м.

Таблиця 3.4 – Види конструкцій прогонових будов мостів

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови
Балочно- консольна		Балочно консольна без подвісних прольотів     l = 60-150 м; l1 = (0,5-0,7)∙l; h=(1/40-1/70)∙l; H=(1/12-1/17)∙l.
	Балочно кон-сольна з подвісним прольотом l1 = 60-150 м; довжина підвіски l2=(0,2-0,35)∙l1; h=(1/40-1/70)∙l1; H=(1/12-1/17)∙l1.

Таблиця 3.5 – Види конструкцій прогонових будов мостів

Рисунок 3.2 – Рамно-балочні залізобетонні мости

Рисунок 3.3 – Схеми рамно-підвісних мостів

Приклади компоновки:

а) 24,73 + 33 + 24,73 = 82,46 м;

24,73 + 33 + 33 + 24,73 = 82,46 м;

б) 30,23 + 44 + 30,23 = 104,46 м;

30,23 + 44 + 44 + 30,23 = 104,46 м;

в) міст з прольотів 33 і 44м з перехідними прольотами між ними рівними:

8,23 + 0,04 + 16,46 + 0,04 + 13,73 = 38,5 м;

24,73 + 33 + 38,5 + 44 + 38,5 + 38 + 24,73 = 238,46 м;

24,73 + 33 + 38,5 + 44 + 44 + 38,5 + 38 + 24,73 = 282,46 м.

Таблиця 3.6 - Види конструкцій прогонових будов мостів

Система прогонових будов	Тип несучої конструкції прогонової будови	Довжина прогонової будови, вага блоків
Рамно- нерозрізна	Пустотні плити	При прольотах 24...27 м.
Таврові попередньо напружені балки 2000…2500	При прольотах до 63 м. При прольотах 42...63 м конструкцію роблять комбінованою по довжині: у серед- ній частині попе- редньо напружені блоки до 33 м, а в над опорною- блоки з каркасною арматурою, жорстко з’єдна-ною з опорами
Коробчасті блоки	При прольотах 42...126 м.

Рисунок 3.4 - Залізобетонні арочні мости

Таблиця 3.7 – Основні характеристики арочних мостів

виробничими умовами, з конструкцією прогонових будов і опор має вирішальне значення при складанні варіантів моста. Велику роль в цей час при будівництві фундаментів грають питання охорони навколишнього середовища і скорочення обсягів ручної праці.

Фундаменти, що найбільш часто зустрічаються в містобудівництві, приведені в табл. 3.8. Детальні відомості по фундаментам є в [3, 4, 7, 9].

Таблиця 3.8 – Типи фундаментів опор залізобетонних мостів

№ з/п	Тип фундаменту і умови його застосування	Загальний вид фундаментів
	Фундаменти мілкого закладання на природній основі гнучкого типу. Вживають при міцних і середніх грунтах, на грунтах які не піддаються осадкам
	Фундаменти мілкого закладання на природній основі жорсткого типу: а – на заплаві; б – в руслі. Вживають при прочних середніх грунтах, не підвержених осадкам (скеля, мергель, піски, щільні глини та інші)
	Пальовий фундамент із ростверком, розташованим в грунті (із низьким ростверком): а – на заплаві; б – в руслі. Використовують при слабких та середніх грунтах

Продовження таблиці 3.8

	Пальовий фундамент з ростверком, що знаходиться над грунтом (з високим ростверком)   Вживають при глибині води більше 5 м.
	Пальовий фундамент з ростверком, який знаходяться над рівнем меженних вод (РМВ).   Вживають при глибині води більше 4…5м. Потрібне збільшення длин судохідних прольотів на 1,5м.
	Безростверкова опора: 1 – забурений стовп; 2 – ригель.

Обрізи фундаментів мілкого закладання руслових опор звичайно влаштовують нижче рівня межені на 0,5 м, а заплавних опор – на рівні поверхні ґрунту після розмиву. Якщо задан рівень місцевого розмиву, то верхній обріз фундаменту (для зменшення кубатури останнього) доцільно призначати на 0,5 м нижче рівня місцевого розмиву. У опор судноплавних прольотів повинна бути забезпечена мінімальна глибина води для вільного проходу суден у районі опор.

Глибину закладення фундаментів на природній основі призначають в залежності від інженерно-геологічних умов і вибору несучого шару ґрунту. Підошва фундаменту заглиблюється нижче лінії місцевого розмиву не менше ніж на величину, яка визначається за формулою

2,5 + 0,1∙(h₁ + h₂). (3.2)

де h₁ + h₂ – сумарна величина місцевого та загального розмивів.

При цьому необхідно дотримуватися вимог про мінімальні глибинизакладання фундаменту, які повинні бути:

- при ґрунтах, підвержених морозному здіманню (тобто у всіх випадках, крім скельних, гравелистих і крупнопіщаних ґрунтів) – на 0,25 м нижче розрахункової глибини сезонного промерзання;

- при ґрунтах, підвержених розмиву – 2,5 м починаючи від поверхні грунту після розмиву;

- при скельних ґрунтах – 0,25 м від відмітки, на якій розрахунковий опір не нижче величини тиску фундаменту;

- при будь-яких ґрунтах, крім скельних, при відсутності розми- ву – 1,0 м починаючи від данної поверхні або дна водотоку.

Площа підошви фундаменту обумовлена розрахунковими опорами грунту основи. Орієнтовно напруги від нормативного (експлуатаційного) навантаження при глибині закладення до 2,5 м не повинні превищувати значення (R):

Скельний грунт.………………………..……1,5...2,0 МПа (15...20 кг/см²);

Напівскельний грунт……………………………………0,8МПа (8 кг/см²);

Гравій, пісок крупний..……………………………..….0,6МПа (6 кг/см²);

Сухий мергелястий та щільний глинистий грунт….....0,5МПа (5 кг/см²);

Вологий мергелястий грунт..…………………………...0,3МПа (3 кг/см²);

Щільний сухий пісок ………………………………….. 0,4МПа (4 кг/см²);

Вологий щільний глинистий грунт..…………………...0,2МПа (2 кг/см²);

Необхідна площа основи опори орієнтовно приймається

А ≈ k∙N / R, (3.3)

де R – умовний опір ґрунту основи під підошвою фундаменту ;

k – коефіцієнт, що наближено враховує навантаження від власної ваги фундаменту та наявність згинаючого моменту, приймається k = 1,3...1,6;

N – максимальне вертикальне зусилля у рівні обрізу фундаменту:

N = G_п..б + G_м..п + Р_тимч , (3.4)

де G_п.б – власна вага прольотної будови (табл. 3.1) або за формулою

G_п.б= V_п.б·ρ·γ_f , (3.5)

V_п.б – об’єм збірного і монолітного залізобетону в прогонових будо- вах (п. 4.2.2), м³;

ρ – щільність залізобетону (ρ = 25 кН/м³) чи бетону (ρ = 24 кН/м³);

γ_f – коефіцієнт надійності, (γ_f = 1,25);

G_м.п – власна вага мостового полотна з урахуванням ваги тротуарів і сталевої перильної огрожі

кН (3.6)

де Г – ширина габариту моста, м;

Т – ширина тротуару, м;

L – довжина прольоту, м;

G_оп – власна вага опори, кН;

(3.7)

V_оп – об’єм опори моста (п.4.2.3), м³;

ρ – щільність залізобетону (ρ = 25 кН/м³) чи бетону (ρ = 24 кН/м³);

γ_f – коефіцієнт надійності, (γ_f =1,25);

Р_тимч – максимальне опорне навантаження від тимчасового навантаження А-15 на двох прольотах (L₁ і L₂) по всій ширині проїзної частини, визначається за формулою

(3.8)

де ω₁= L₁/2 і ω₂ = L₂/2 – площа трикутних ліній впливу опорної реакції;

L₁ і L₂ – довжини прольотів, м;

і – ординати лінії впливу;

V = 15 кН/м – інтенсивність рівномірно розподіленого навантаження;

= 150 кН – тиск на вісь візка;

– коефіцієнт надійності для рівномірно розподіленого навантаження, дорівнює 1,5;

– коефіцієнт надійності візка, дорівнює 1,5;

– динамічний коефіцієнт, для тандему АК =1,3, для розподіленого навантаженя =1,0;

n – кількість смуг руху навантаження (табл. 2.11).

При визначенні максимального вертикального зусилля в рівні обрізу фундаменту рекомендуєтся керуватись «Методичними вказівками до виконання курсової роботи по проектуванню основ і фундаментів мостових опор».

Розміри та форма фундаменту в плані залежать від розмірів і форми опори у рівні обрізу. Ураховуючи, що фундамент в плані звичайно має прямокутну форму, призначають його розміри у рівні обрізу за формулами:

, (3.9)

де а₀і b₀- розміри опори у розрахунковому рівні;

Δ = 0,2... 1,0 м - ширина обрізу.

Розмір підошви фундаменту у поперечному напрямку приймається а=а_min, тоді розмір підошви уздовж осі мосту

, (3.10)

Якщо b<b_min, то приймають b=b_min. Якщо b>b_min, то фундамент конструюють за рекомендаціями §IV 2 [7], надаючи йому ступінчасту форму та додержуючись умови жорсткої масивної конструкції.

При ступінчастій формі фундаментів відстані між уступами по висоті можна призначати рівними 1,0…2,0м, а ширину уступів – 0,2…0,3м.

Слід зазначити, що основними недоліками фундаментів мілкого закладання є великий об'єм земляних робіт, значна потреба в ручній праці і серйозне порушення довкілля.

Найбільшою мірою сучасним вимогам відповідають пальові фундаменти, які володіють високою надійністю, універсальністю, економічністю і можуть споруджуватися індустріальними методами (табл. 3.8, п. 3, 4, 5, 6.).

Найбільш поширені фундаменти на забивних залізобетонних призматичних палях перетином 35х35см, завдовжки 6, 8, 10, 12, 14, 16 і 18м. Застосовуються також потужніші палі перетином 40х40см і трубчасті палі діаметром 0,4; 0,6 і 0,8м.

Водночас із забивними палями все ширше використовуються фундаменти на оболонках діаметром 1; 1,6; 2 і 3 м, що опускаються на глибину до 50 м шляхом віброзанурення.

Освоєні також буронабівні палі діаметром 0,6....1,7м занурювані на глибину до 50 м. Бурові палі можуть мати розширену нижню частину діаметром 2...3,5 м.

Довжина паль і оболонок приймається кратною 2м.

Пальові фундаменти з плитою, розташованою в грунті (з низьким ростверком), застосовують для заплавних опор, а також для руслових при невеликій глибині води (2...3 м) (табл. 3.8, п. 3.).

Для закладання і руслових опор при глибині води 5 м і більш доцільно розташовувати підошву ростверка над грунтом або поверхнею дна (табл. 3.8, п. 4.).

Намітилась тенденція зведення руслових опор з пальовим фундаментом, ростверк якого розташований над рівнем меженних вод (табл. 3.8, п. 5). При цьому скорочуються терміни зведення опор в 1,5 рази і на 40% зменшуються трудовитрати.

Найбільш прогресивними є безростверкові опори із стійками з паль, оболонок і стовпів (табл. 3.8, п. 6.).

При виборі типу паль необхідно мати на увазі, що якщо на глибині до 20-25 м залягає достатньо міцний грунт, то доцільно палі-стояки, оперті на цей грунт, несуча здатність таких паль залежить головним чином від опору цього грунту. В цьому випадку рекомендується приймати палі великих діаметрів для зменшення працеємності і кількості робіт. Можуть бути запроектовані бурові палі з пристроєм пальового поширення.

Якщо на велику глибину залягають слабкі ґрунти, то використовують «висячі» палі, опір яких залежить від сил тертя по довжині палі. У цьому випадку доцільно застосування паль з невеликими розмірами поперечного перерізу, щоб збільшити сумарну поверхню тертя.

При ескізному проектуванні фундаменту руслової опори треба враховувати наступне:

- довжина паль у грунті після розмиву не повинна бути менше 4м;

- ростверок, в який закладаються голови паль, повинен мати товщину не менше 2 м;

- розміри ростверку в плані призначають так, щоб відстані між палями в рівні підошви ростверку були не менш 1,5 діаметра паль;

- у рівні вістря висячих паль відстані між ними повинні бути не менше 3 діаметрів;

- похилі палі (з нахилом до 3:1) застосовують для сприйняття горизонтальних сил і для розосередження висячих паль;

- при дії на опору значних горизонтальних сил (розпірні системи) похилі палі слід вважати обов’язковими.

Попередні розміри плити ростверку в плані призначаються аналогічно фундаментам мілкого закладання за формулами (3.9, 3.10), ∆, в цьому випадку, дорівнюватиме 0,2…1,0 м.

Кількість паль фундаменту опори орієнтування можна визначити за формулою

, (3.11)

де N – найбільший вертикальний тиск, визначається за формулою

, (3.11)

де G_р – власна вага ростверка, визначаэться за формулою;

, (3.12)

– об’єм плити ростверку, м³;

r – щільність залізобетону (r = 25 кН/м³) або бетону (r = 24 кН/м³);

g_f – коефіцієнт надійності, g_f = 1,25 ;

k = 1,2…1,5 – коефіцієнт що враховує взаємодію горизонтальних навантажень та вигин паль;

f – несуча здатність однієї палі (табл. 3.9).

Таблиця 3.9 – Орієнтовна несуча здатність однієї палі

Висоту тіла опори від верху ригеля до обрізу фундаменту (рис.3.5) визначають за формулою

Н_О = РСР – РМВ + h_суд + h₅ – h_оп, (3.13)

де РСР – відмітка розрахункового судноплавного рівня, м;

РМВ – відмітка рівня меженної води;

h_суд – висота підмостового судноплавного габариту;

h₅ – глибина закладання обрізу фундаменту, 0,5м;

h_оп – зазор між балкою та опорою для влаштування підферменних площадок і встановлення опорних частин, попередньо: h_оп = 0,20 м при гумових опорних частинах; h_оп = 0,60 м при сталезалізобетонних катках.

Довжина паль нижче плити ростверку заздалегідь дорівнює

h_палі = РСР – РМВ + h_суд + h₀ + 1,1·(h₁ + h₂)+ h₃ – h_оп – Н₀ – h₄, (3.14)

h₃ – глибина забивки паль нижче лінії місцевого розмиву;

h₄ – висота плити ростверку, орієнтовно 2…2,5м;

h₁ , h₂ – величини загального та місцевого розмивів (рис. 3.5).

Повна довжина палі з урахуванням її закладання в плиті ростверку

, (3.15)

де ∆ – довжина закладення, ∆ = 2d;

d – діаметр палі.

Величину h_п.п округляють до цілих метрів (10, 12, 14, 15м).

Після цього уточнюють довжину палі

, (3.16)

та глибину забивки палі

h₃ = h_палі –РСР + РМВ – h_суд – h₀ – 1,1·(h₁ + h₂) + h_оп + Н₀ + h₄.

Повна висота опори дорівнює

H = H_O + h₄ + m∙h_палі, (3.17)

де m – коефіцієнт приведення довжини паль до товщини умовного суцільного фундаменту.

m = 0,2 – для суцільних залізобетонних паль;

m = 0,25 – для порожнистих залізобетонних паль d = 0,4 і d = 0,6 м;

m = 0,30 – для оболонок d = 1,0 м;

m = 0,60 – для оболонок d = 2,0 м.

При природній основі висота опори дорівнює

H = H_O + h₆, (3.18)

де h₆ – висота фундаменту;

Н_О = РСР – РМВ + h_суд + 0,5 – h_оп,

(при розташуванні верхнього обрізу фундаменту нижче відмітки рівня місцевого розмиву на 0,5 м).

Рисунок 3.5 – Схема до визначення висоти опори та довжини паль

Опори мостів

Конструкція опор мостів приймається залежно від прольотів і системи прольотної будови, геологічних і гідрологічних умов, товщини льоду, умов судноплавства, виробничих, архітектурних і інших міркувань.

У мостах через більше судноплавні річки (при значних глибинах води) руслові опори, які розташовані в межах межового русла і схильні до дії льоду і навалу судів, застосовують, як правило, масивного типа. Заплавні опори, розташовані в естакадних частинах моста (при незначних глибинах води), у зоні рідкого затоплення або на сухому місці, проектують полегшеного типа. Устої балочних мостів, які сприймають окрім вертикальних навантажень горизонтальний тиск грунту та забезпечують надійне сполучення моста з насипом, в даний час проектують полегшеного типа. У малих балочних мостах і шляхопроводах застосовує гнучкі пальові і стоїчні опори.

Основні види конструкцій проміжних опор і устоїв приведені в таблицях 3.10 – 3.11. Детальніші відомості про конструкції опор і їх фундаментів можна знайти в джерелах [3, 4, 15, 19, 22, 25].

При складанні схем варіантів проміжним опорам задають розміри, достатні для нормального обпирання на них прольотних будов. В разі розташування на ригелі двох опорних частин в розрізних і температурно-нерозрізних схемах його ширину можна прийняти орієнтовно такою:

при довжині балок 12 м .........................................................................1 м;

при довжині балок 18 м ....................................................................1,65 м;

при довжині балок 33 м ....................................................................1,70 м;

У нерозрізних мостах при розташуванні на проміжній опорі лише однієї опорної частини ширину оголовка роблять менше, ніж в розрізних на 20...25%. При великих прольотах цей розмір можна приймати приблизно рівним:

прольот 42 м – 1,2 м;

прольот 63 м – 1,4 м;

прольот 8 4м – 3,2 м.

Таблиця 3.10 – Конструкція опор балочних мостів

Умови використання	Конструкція опори
При прольотах до 12 м, льодохід слабкий або відсутній. Висота опори до 8м.	Пальові однорядні

Продовження таблиці 3.10

При прольотах 15 – 21 м. Висота опори до 8 м, льодохід слабкий або відсутній.   При прольотах до 33 м льодохід слабкий. При прольотах до 15 м стояки встановлюють з шагом 3,5 – 4 м, при прольотах 21 – 33 м стояки встановлюють під балками     При прольотах 12...24 м, на суходолах при відсутності льодохіда. Висота опори до 6 м. В якості паль використовують: оболонки: d = 1,2 м; 1,6 м бурові палі: d = 1 м;1,2 м; 1,5 м;1,7 м.

Пальові двохрядні   Стоїчна опора hp = 0.6…0.8 м   Безростверкова опора d = 1.2...1,6 м; D = 2…3 м; а = 5...6 м.

Продовження таблиці 3.10

При прольотах до 42 м. Одностовпчаті доцільно використовувати при косих перетинах водотоків та доріг. Габарит n ap, м a1,м Г-8 10,2 5,0 Г-9 11,5 6,5 Г-11.5 13,5 4,5 Г-16.55 17,5 4,0     При великих прольотах hp не менше 6м. Габарит n ap, м a1, м Г-8 10,2 5,0 Г-9 11,5 6,5 Г-11.5 13,5 4,5 Г-13,5 17,5 4,0	Стовпчата опора L hp, м d, м bp, м 1,2 0,8 1,4 1,25 1,0 1,6 1,3 1,2 1,8   Опора з полегшеною верхньою частиною L hp, м d, м bp, м 1,2 0,8 1,4 1,25 1,0 1,6 1,3 1,2 1,8 1,4 1,6 2,6

Продовження таблиці 3.10

При великих прольотах і висоті опори до16м. Габарит ap, м a, м Г-8 10,2 7,0 Г-9 11,0 7,0 Г-11.5 13,0 9,0 Г-16.55 17,0 13,0   При великих прольотах. Габарит ap, м а2, м а3, м Г-8 10,0 7,6 8,2 Г-9 10,5 8,1 8,7 Г-11.5 10,0 9,8 10,6 Г-16.5 17,0 14,5 15,5   H, м ap, м а2, м а3, м 6-8 4,0 - 8-10 5,0 - 12-13 4,0 4,0 a1= a2 - b2 + 0,2	L hp, м b, м bp, м 1,0 1.2 1,4 1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 1,8 1,8 2.0 2,2 Масивна опора L bp, м b1, м b2, м b3, м hp, м 1,4 1.2 1,5 1,8 1,0 1,6 1,2 1,5 1,8 1,3 1,6 1,4 1,7 2,0 1,5 2.2 1,8 2,1 2,4 1,8

Таблиця 3.11 – Основні види конструкцій обсипних устоїв

Основні умови вживання	Конструкція опори
Лежневий устой. При довжині балок до 12 м.
Пальові однорядні або двохрядні устої Для прольотних будов малої довжини(12…15м)
Пальовий козловий устой Для прольотних будов L=13…33м і при висоті опори до низу рігелю менше 6м.
Пальовий устой з поздовжніми стінками Для прольотних будов великих прольотів.

Продовження табл. 3.11

Пальовий однорядний устой При довжині прольотних будов до 33 м і висоті насипу до12 м
	Козловий стоїчний устой Для прольотних будов довжиной 18…33 м
	Безростверковий обсипний устой Для прольотних будов довжиною 12…24 м і при висоті до верху ригелю до 6 м.

Продовження табл. 3.11

Підпірна стінка При висоті насипу до 12 м.
Підпірна стінка з анкером Для прольотних будов малої дов-жини (12..15м)
Устой з зворотніми стінками Для прольотних будов будь-якої довжини

Довжина оголовку чи ригеля поверху поперек моста дорівнює:

B₁=B₀+b+(0,4…0,5)·2, (3.19)

де В₀ – відстань між вісями крайніх балок чи опорних частин в ко- робчастих прольотних будовах, м;

b – ширина підферменника, м (0,6…1,2м);

0,4…0,5 м – відстань від краю підферменника до краю опори, м.

Прогонові будови

Тип поперечного перерізу прогонових будов визначається в основному системою моста й величиною, що перекривається прольотом.

Як правило, при проектуванні мостових споруджень використовують типові конструкції прогонових будов з ненапруженою і з попередньонапруженою арматурами.

Типи поперечних перерізів прогонових будов наведені в табл. 3.1-3.7 і на рис. 3.1 – 3.4

Воронежська філія Гіпродорніі розробила технічне рішення прогонових будов завдовжки 12,15 і 21 м із склепінчастих плит шириною 1,4 м з незамкнутими порожнечами (табл. 3.1 – сводчата плита та двохребристий П-образний блок). Вони мають малу будівельну висоту, зручні при монтажі і транспортуванні, дозволяють порівняно просто утворювати нерозрізні і косі прольотні будови. Заслуговує на увагу застосування замість балок таврового перерізу двохребристих блоків П-образного перерізу. По витраті матеріалів вони еквівалентні типовим уніфікованим ребристим балкам таврового перерізу, але перевершують їх по збірности, зручності монтажу і транспортування. Блоки П-образного перерізу вимагають складнішого об'єднання в поперечному напрямі або за допомогою поперечного натягнення попередньо-напруженої арматури, або бетонуванням балок із спеціально передбаченими площинними діафрагмами по аналогії з плитами, що мають поперечні порожнечі.

«Союздорпроектом» була розроблена і впроваджена в практику будівництва рамно-нерозрізна конструкція прогонової будови, що складається з окремих балок, поверх яких укладають збірні плити (рис. 3.6).

Рисунок 3.6 – Типове рішення рамно-нерозрізного шляхопроводу

Надопорна ділянка, що являється одночасно і ригелем опори, виконується з монолітного бетону і сприймає згинаючі моменти в поперечному напрямі як ригель опори. Довжина монолітної ділянки не перевищує 0,5-1 м. Збірні балки збирають на риштованнях і об’єднують з надопорною частиною за допомогою арматурних випусків. Переваги даної конструкції прогонової будови – простота форм елементів і мала їх вага, гарний зовнішній вигляд.

При компоновці поперечного перерізу прогонової будови його ширина (без роздільної смуги) може бути визначена за формулою:

(3.20)

де Г – ширина проїзної частини що включає дві полоси безпеки;

Т – ширина тротуару;

О – ширина огорожі проїзду, приймається 0,25...0,40 м;

– ширина, необхідна для встановки перил, орієнтовно 0,2...0,3 м.

Вибираючи схеми і генеральні розміри прогонових будов – довжини прольотів, співвідношення між ними, висоти поперечних перетинів необхідно керуватися рекомендаціями і описами побудованих споруд, наявними в літературі [4, 10, 15, 21, 22, 25].

Мостове полотно

Конструкція мостового полотна має забезпечувати комфортну їзду та безпеку руху транспорту, мати необхідну міцність, надійний захист несучих елементів прольотної будови від несприятливих впливів, забезпечувати проектний строк служби та ремонтоздатність. Необхідно передбачити можливість виконання робіт при утриманні та ремонтах сучасними механізованими засобами.

На мостах для суміщеного руху рейкового транспорту та автомобілів рейкові колії метрополітену та швидкісного трамваю мають бути відокремленими і захищеними огорожею від автопроїзду. Трамвайні колії на міських мостах можуть бути не відокремленими.

Верхній шар покриття має бути однотипним по всій ширині проїзної частини. Проїзну частину незалежно від конструкції огорожі безпеки слід огородити піднятим над проїзною частиною тротуаром із бордюром заввишки не менше ніж 8 см із природного каменю або бетону, здатного функціонувати протягом проектного строку служби в агресивному середовищі. У разі відсутності на мосту тротуарів або службових проходів проїзну частину слід огородити піднятим над проїзною частиною бортом заввишки не менше ніж 20 см.

Відмова від улаштування піднятого тротуару або борту допускається, як виняток (але не в містах), при поверхневому водозборі поздовжніми відкритими лотками. При цьому падіння сміття, щебеню, бруду та неорганізований водоскид у підмостовий простір не допускається.

Конструкція і матеріали гідроізоляції для захисту монолітної залізобетонної плити проїзної частини залежать від конструкції покриття. Гідроізоляція може бути рулонною, наливною (мастиковою) або напиленою за умови збереження водонепроникності та міцності протягом проектного строку служби. Проектний строк служби гідроізоляції має бути не менший ніж покриття.

У разі застосування в якості покриття безусадочного бетону (класу міцності В40 з водонепроникністю W12 і морозостійкістю F300 товщиною не менше 50 мм) гідроізоляція під цим бетоном може бути відсутня. Але слід забезпечити водонепроникність конструкції плити в інших місцях: на тротуарах, біля бордюрів та водозливних трубок тощо.

Плиту проїзної частини залізобетонних мостів слід виконувати монолітною, товщиною не менше ніж 20 см. У разі застосування збірних залізобетонних прогонових балок їх поверхню слід вкрити шаром монолітного залізобетону завтовшки не менше ніж 14 см. Застосовувати вирівнювальний шар бетону завтовшки 3-5 см для монолітної залізобетонної плити не рекомендується. Допускається застосування вирівнювального шару на монолітній плиті при проведення ремонтних робіт. Улаштування збірної залізобетонної плити з вирівнювальним шаром бетону завтовшки 3-5 см для постійних мостів не допускається.

Покриття проїзду на сталевій плиті не дозволяється виконувати із застосуванням звичайного асфальтобетону. Для покриття завтовшки від 4 см слід застосовувати водонепроникні конструкції з мастикасфальту, гуссасфальту, епоксиасфальту або інші з проектним строком служби 15 років і більше.

Тонкі покриття проїзду (10-20 мм) можуть бути застосовані при реконструкціях мостів та для мостів із розвідними прогонами. Тонкі покриття, як правило, виконуються на основі епоксидів, поліуретанів, метакрилатів, поліестерів.

Конструкція гідроізоляції плити пов'язана з конструкцією покриття проїзду і має прийматись за окремими рекомендаціями. Проектний строк служби гідроізоляції має бути не меншим ніж прийнятий проектний строк служби покриття.

Конструкція покриття на сталевих тротуарах, як правило, має бути виконана з застосуванням полімерів. Обов'язковим є те, щоб верхній шар покриття був шорстким і зносостійким, а також стійким до сольового розчину, озону та ультрафіолету.

Для конструкцій покриття, що фільтрує через себе воду (наприклад, асфальтобетон), слід влаштовувати дренажі для полегшення відведення води до водозливних трубок та біля деформаційних швів. Дренажі мають бути приховані під верхнім шаром покриття і витримувати наїзд колеса розрахункового автомобіля.

У місцях приєднання покриття до перешкоди (бордюру або деформаційного шва) має бути утворено температурний шов (10-15 мм), заповнений герметизуючою сумішшю.

Огорожу безпеки має бути встановлено по краях їздового полотна та на розділових смугах мостів. На розділових смугах завширшки менше ніж 4 м установка огорож безпеки є обов'язковою. Рейкові колії слід відокремити від автопроїзду огорожами безпеки, якщо замовником не передбачено інше.

Для запобігання з'їзду дорожнього транспортного засобу до небезпечної зони на мостах та інших штучних спорудах встановлюється дорожня огорожа бар'єрного або парапетного типу згідно з ДСТУ В.2.3-10 та ДСТУ В.2.3-12 відповідно.

Допускається застосовувати огорожі іншої конструкції за умови, що стримувальна здатність буде не менше ніж визначена в ДСТУ В.2.3-10 та ДСТУ В.2.3-12.

Для запобігання виходу пішоходів у небезпечну зону на мостах та інших штучних спорудах встановлюється дорожня огорожа перильного типу, параметри якої приймаються за вимогами ДСТУ Б В.2.3-11. Для міських мостів, як правило, перильна огорожа має бути індивідуальною.

На мостах, розділених під окремі напрямки руху, тротуари (службові проходи) мають бути влаштовані лише з правого боку (по ходу руху). Просвіт між розділеними прогоновими будовами рекомендується приймати не менше 1,0 м. При відповідному обґрунтуванні просвіт допускається зменшувати.

Сталеві елементи проїзної частини (бар'єрних огорож, перил, шумових огорож, стовпів освітлення на висоті не менше 2 м від покриття тощо), мають бути захищені від корозії шаром гарячого цинку завтовшки не менше 80 мкм. Всі з'єднувальні метизи також мають бути захищеними металізацією.

Застосування збірних накладних тротуарів на автомобільних дорогах загального користування не допускається.

Покриття проїзду на залізобетонній проїзній частині може мати різні конструкції, які забезпечують безремонтний строк служби гідроізоляції та покриття.

Конструкція покриття проїзду з гідроізоляцією. Монолітна залізобетонна плита, яка вирівняна відповідно до вимог підготовки поверхні під гідроізоляцію, або, за необхідності, вкрита вирівнювальним шаром бетону завтовшки 30-50 мм, класу В30 за міцністю, W8 за водонепроникністю, F300 за морозостійкістю (з випробуванням у соляному середовищі), покривається шаром гідроізоляції – рулонним, наливним (мастиковим) або напиленим, який зберігає міцність та водонепроникність протягом проектного строку служби.

У разі використання асфальтобетону для покриття проїзду (тобто покриття, що фільтрує через себе воду) застосовується конструкція з трьома шарами завтовшки не менше ніж 30 + 2 × 40 = 110 мм або з двома шарами загальною товщиною не меншою за 110 мм:

1) 30 + 2 × 40 = 110 мм;

2) 50 + 60 = 110 мм.

У разі застосування для покриття проїзду епоксиасфальту, мастикасфальту або гуссасфальту конструкція покриття приймається за окремими рекомендаціями.

При виборі типу гідроізоляції є обов'язковою перевірка її теплостійкості під впливом гарячого нижнього шару покриття асфальтобетону.

За відсутності в проекті вирівнювального шару поверхня монолітної залізобетонної плити має відповідати умовам укладання гідроізоляції.

Покриття на троту