Сопряжение моста с насыпью содержит пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что шкафная часть выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения. Технический результат полезной модели состоит в повышении долговечности конструкции сопряжения моста с насыпью подходов.
Полезная модель относится к области мостостроения и может быть использована при сооружении мостов малых пролетов.
Известно сопряжение моста с насыпью, содержащее пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи (Г.К.Евграфов. Мосты на железных дорогах. М., 1955, с.180, рис.243).
Недостатком технического решения являются значительные затраты железобетона, поскольку шкафная часть совмещена с опорной и выполнена большой длины по направлению продольной оси моста и соответствует горизонтальной проекции конуса насыпи.
Известно сопряжение моста с насыпью, содержащее пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи. Опора и шкафная часть выполнены совместно и являются маломассивными, требующими небольшого расхода материала. (Б.П.Назаренко. Железобетонные мосты. М., Высшая школа, 1970, рис.128, б).
Недостатком конструкции является то, что между шкафной частью и торцом пролетного строения предусмотрен зазор, что требует устройства в этом месте деформационного шва. Однако деформационный шов быстро выходит из строя и его лучше устраивать за пределами моста.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения долговечности конструкции сопряжения моста с насыпью подходов.
Для достижения указанного технического результата в конструкции сопряжения моста с насыпью, содержащей пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи, шкафная часть выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения.
Сущность полезной модели пояснена чертежами, где
на фиг.1 представлен разрез по продольной оси ребра пролетного строения (разрез А-А на фиг.2);
на фиг.2 представлен разрез по задней грани шкафной части (разрез Б-Б на фиг.1).
Сопряжение моста с насыпью содержит пролетное строение 1, полотно проезжей части, состоящее из железобетонной плиты 2 и асфальтобетона 3, опору, состоящую из лежня 4 и опорного бруса 5, шкафную часть 6 и подходную часть насыпи 7. Шкафная часть 6 выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения, например, с помощью анкеров 8. Железобетонная плита 2 полотна проезжей части продолжена за пределы моста и опирается на лежень 9, на который опирается и плита 10 проезжей части со стороны подходной части насыпи. Шкафная часть 6 имеет выемку в месте опирания на лежень 4.
Сопряжение моста с насыпью работает следующим образом. Нагрузка, воспринимаемая грунтом 7 от давления плит 2 и 10, передается на нижележащие грунты основания а горизонтальная составляющая
передается на шкафную часть 6. Последняя предохраняет торцевую часть пролетного строения от засыпки грунтом и обеспечивает возможность осмотра в процессе эксплуатации торцевой части пролетного строения, опорного бруса 5 и лежня 4.
Основным преимуществом предложенной конструкции является отсутствие зазора между шкафной частью и пролетным строением, что неизбежно потребовало бы устройства деформационного шва. Однако деформационный шов в пределах моста быстро разрушается. Устройство этого шва за пределами моста (как это показано на фиг.1) позволяет существенно упростить шов и сделать его более долговечным.
Эффективность данной конструкции достигается в мостах малых пролетов, когда мост и насыпь работают как единая геотехническая система. В этом случае отпадает необходимость в классических опорных частях, а температурные деформации воспринимаются упругостью системы «мост - насыпь».
Эффективность предложенного решения выражается в повышении долговечности системы.
Сопряжение моста с насыпью, содержащее пролетное строение, полотно проезжей части, опору, шкафную часть и подходную часть насыпи, отличающееся тем, что шкафная часть выполнена отдельно от опоры и жестко присоединена к торцу пролетного строения.
5.70 Земляное полотно на протяжении 10 м от задней грани устоев у больших железнодорожных мостов должно быть уширено на 0,5 м с каждой стороны, у автодорожных и городских мостов - иметь ширину не менее расстояния между перилами плюс 0,5 м с каждой стороны. Переход от увеличенной ширины к нормальной следует делать плавным и осуществлять на длине 15-25 м.
В местах примыкания насыпи к устоям железнодорожных мостов следует предусматривать меры для удержания балластной призмы от осыпания.
5.71 В сопряжении автодорожных и городских мостов с насыпью следует предусматривать укладку железобетонных переходных плит, опираемых одним концом на шкафную стенку устоя, а другим - на лежень.
Переходные плиты укладывают на полную ширину сооружения. В пределах ширины тротуаров укладывают плиты укороченной длины.
Длину плит следует принимать в зависимости от высоты насыпи и ожидаемых осадок грунта под лежнем плиты в диапазоне от 4 до 8 м.
На мостах с устоями, опирающимися непосредственно на насыпь (диванного типа), длину переходных плит следует назначать, учитывая необходимость соблюдения принятого профиля проезда при возможной разности осадок опорных площадок плиты, и принимать не менее 2 м.
Щебеночная подушка под лежнем плиты должна опираться на дренирующий грунт или на грунт насыпи ниже глубины промерзания. Щебеночная подушка должна быть отделена от грунта насыпи разделительным материалом, хорошо фильтрующим и не подверженным быстрому заиливанию. При слабых грунтах в основании насыпи лежни переходных плит и устоев диванного типа следует укладывать на армогрунтовое основание.
Щебеночную подушку устраивают из фракционного щебня по способу заклинки. Нижний слой толщиной 50 мм втрамбовывают в грунт.
Поверхности переходных плит и лежня должны иметь гидроизоляцию преимущественно обмазочного типа.
Переходные плиты следует выполнять, как правило, сборно-монолитными из бетона класса В30, маркой по водонепроницаемости W6 с морозостойкостью, соответствующей району строительства.
Покрытие проезжей части в пределах переходных плит следует выполнять одновременно с устройством покрытия на мостовом сооружении.
5.72 При сопряжении конструкций мостов с насыпями подходов необходимо выполнять условия:
а) после осадки насыпи и конуса примыкающая к насыпи часть устоя должна входить в конус на величину (считая от вершины конуса насыпи на уровне бровки полотна до грани, сопрягаемой с насыпью конструкции) не менее 0,75 м при высоте насыпи до 6 м и не менее 1,00 м при высоте насыпи свыше 6 м;
б) откосы конусов должны проходить ниже подферменной площадки (в плоскости шкафной стенки) или верха боковых стенок, ограждающих шкафную часть, не менее чем на 0,50 м - для железнодорожных и на 0,40 м - для автодорожных и городских мостов. Низ конуса насыпи у необсыпных устоев не должен выходить за переднюю грань устоя. В обсыпных устоях мостов линия пересечения поверхности конуса с передней гранью устоя должна быть расположена выше уровня воды расчетного паводка (без подпора и наката волн) не менее чем на 0,50 м;
в) откосы конусов необсыпных устоев должны иметь уклоны на высоте первых 6 м, считая сверху вниз от бровки насыпи, - не круче 1:1,25, на высоте следующих 6 м - не круче 1:1,50, при высоте насыпи выше 12 м - не менее 1:1,75 в пределах всего конуса или до более пологой его части. Крутизну откосов конусов насыпей следует определять расчетом устойчивости конуса (с проверкой основания);
г) откосы конусов обсыпных устоев должны иметь уклоны не круче 1:1,5.
Для устройства более крутых откосов допускается применять армогрунтовые системы или устои с раздельными функциями.
Устойчивость концевых участков насыпей и конусов с захватом основания следует проверять по круглоцилиндрическим или иным (обусловленным геологическим строением склона) поверхностям скольжения.
При расположении опор на потенциально оползневых склонах должны быть приняты конструктивно-технологические мероприятия, исключающие активизацию оползневого процесса.
Для сейсмических районов уклоны откосов конусов следует назначать в соответствии с требованиями СП 14.13330 .
5.73 Крайний ряд стоек или свай устоев деревянных мостов должен входить в насыпь не менее чем на 0,50 м, считая от оси стойки до бровки конуса, при этом концы прогонов должны быть защищены от соприкосновения с грунтом.
5.74 Отсыпку конусов, а также насыпей за устоями мостовых сооружений на длину поверху - не менее высоты насыпи за устоем плюс 2,0 м и понизу (в уровне естественной поверхности грунта) - не менее 2,0 м следует предусматривать из песчаного или другого дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации (после уплотнения) не менее 2 м/сут. Дренирующую засыпку необходимо уплотнять до коэффициента уплотнения не менее 0,98.
В особых условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применение песков с коэффициентом фильтрации менее 2 м/сут при обеспечении с помощью конструктивных и технологических мероприятий (в том числе с применением укрепляющих и армирующих материалов и сеток) требуемой надежности и долговечности устоев, конусов и насыпей за устоями.
При сопряжении мостов с подходами разрешается также применение армогрунтовых конструкций без конусов.
5.75 Откосы конусов у мостов и путепроводов должны быть укреплены на всю высоту. Типы укреплений откосов и подошв конусов и насыпей в пределах подтопления на подходах к мостам и у труб, а также откосов регуляционных сооружений следует назначать в зависимости от их крутизны, условий ледохода, воздействия волн и течения воды при скоростях, отвечающих максимальным расходам во время паводков: наибольших - для мостов на железных дорогах общей сети и расчетных - для остальных мостов. Отметки верха укреплений должны быть выше уровней воды, отвечающих указанным выше паводкам, с учетом подпора и наката волны на насыпь:
у больших и средних мостов - не менее 0,50 м;
у малых мостов и труб - не менее 0,25 м.
Главным требованием к зоне сопряжения моста и насыпи является «незаметность» для транспорта перехода с одного сооружения на другое. Основным недостатком существующих мостовых сооружений является именно «заметность». Она проявляется в результате двух основных причин: разные просадки этих двух сооружений и разномодульность материалов проезжей части на мосту и на насыпи.
Просадки грунтов насыпи непосредственно перед въездом на мост имеют разную природу и являются весьма распространенным дефектом. Это приводит к дискомфорту движения транспорта, возникновению опасности управления автомобилем и является провоцирующим фактором для развития иных деградационных процессов на контакте между мостом и насыпями.
Исследования Л.И. Иосилевского, И.Н. Матысеки др. показали, что просадки участков перед въездом на мост выявлены примерно в 25% случаев после 5-50 лет их эксплуатации.
На железнодорожном участке Беркакит-Томмот длиной 360 км после 10-15 лет рабочего движения было досыпано 20% грунта и балласта перед сдачей этого участка в эксплуатацию. Наибольшие дефекты имеют участки насыпи, примыкающие к мосту. Это связано в основном с трудностью использования в этой зоне грунтоуплотняющих механизмов. На участке длиной 59 км железнодорожной линии Улак-Эльга после 4 лет безнадзорности (после приостановки строительства) путь в целом выглядел удовлетворительно и мог эксплуатироваться, однако перед мостами имело место зависание рельсов высотой до 1 м над насыпями.
Просадки образуются в виде плавной кривой на длине, приблизительно равной высоте насыпи подхода, но не более 10 м. Максимальное значение просадки находится посередине этой зоны или сдвинуто ближе к устою. Осадки во времени протекают неравномерно. Наиболее интенсивно они происходят в первый год формирования земполотна и составляют 70-80% от конечной величины.
Просадки зависят от многих техногенных и природных воздействий. По длине насыпи они носят стохастический характер. Их основные причины следующие:
- различная деформативность моста и насыпи: просадки насыпи могут достигать 10-13% от ее высоты, а просадками моста практически можно пренебречь;
- просадки коренных грунтов, подстилающих насыпь;
- упругие просадки моста и насыпи от временной нагрузки;
- наличие динамической составляющей от воздействий экипажей, вызываемой неровностями и просадками проезжей части перед въездом на мост. Этот фактор вызывает на мосту также дефекты в виде поперечных наплывов на асфальтовом покрытии на длине до 5 м от ДШ;
- смещение верха гибких устоев в сторону пролета до упора шкафных стенок в торцы балок (рис. 5.8). Одной из причин этого дефекта является расширение мерзлого грунта засыпки при его промораживании. Такие деформации невозможны при устройстве засыпки из дренирующих крупнообломочных и гравийно-щебеночных пород, а также крупнофракционных песков. Но они весьма значительны для мелкодисперсных суглинистых и пылеватых грунтов, особенно загрязненных в процессе эксплуатации сооружения.
Рис. 5.8.
Под воздействием многократно повторяющейся нагрузки грунт насыпи возле устоя уплотняется. Усилия передаются на устой и смежные участки подходов. На устоях обсыпного типа грунт выпирает на конусы и обочины, на устоях мостов распорного типа грунтовые массы стремятся переместиться в сторону насыпи (рис. 5.9). Глубина динамических воздействий составляет около 3 м. Горизонтальная силовая схема напряженного состояния в теле насыпи несколько иная, но она также действует на глубине до 3 м.
Рис. 5.9. Напряженное состояние в зоне обсыпного устоя (а) и устоя распорного моста (б)
Более детально эти вопросы изучены применительно к железнодорожным насыпям.
Под движущимися поездами рельсошпальная решетка передает упругие колебания через балластный слой на земляное полотно. Оно воспринимает низкочастотные силовые воздействия от каждой оси (или группы осей) и высокочастотные из-за неровностей на пути и на колесных парах.
Наибольшие воздействия поездная нагрузка оказывает на земляное полотно непосредственно под рельсошпальной решеткой. Максимальные напряжения по вертикали достигают здесь от 0,8 до 1,5 кгс/ см 2 . По другим данным, при нагрузке от маневрового локомотива ТЭМ2 с давлением на ось 210 кН и скорости движения 80 км/ч напряжения в грунте достигают 3 кгс/см 2 , а по горизонтали - в шесть раз меньше.
Напряжения практически ощутимы до глубины 1,5-2 м от уровня основной площадки, а в горизонтальном направлении - до 0,5- 1 м от концов шпал. В соответствии с другими экспериментами на глубине 1 м упругое сжатие грунта составляет 46-48% от максимального значения, на глубине от 1 до 2 м - 24-27%, на глубине до 3 м - до 85%. На глубине 4-6 м динамику можно не учитывать.
Таким образом, и под железнодорожной нагрузкой максимальная ощутимая зона влияния составляет около 3 м (в глубину).
Важной причиной просадок насыпи перед въездом на мост является ее обводненность. Она является сравнительно более высокой на малых мостах, чем на больших мостовых сооружениях. Об источниках избыточного увлажнения подходной насыпи более подробно шла речь в п. 3.2.
С учетом изложенного формируется конструкция сопряжения моста и насыпи.
В случае применения дискретно-консольной плиты проезжей части на балочном мосту, имеющем схему, показанную на рис. 3.1,6, условия проезда непосредственно по мосту и на подходах к нему выравниваются. При этом отпадает необходимость в устройстве ДШ в пределах моста. Температурные сокращения-удлинения концов плиты проезжей части моста можно компенсировать с помощью стыков, вынесенных на подходы. Эти стыки могут быть открытого и закрытого типа.
Стыки открытого типа наиболее целесообразны для железобетонной дискретно-консольной плиты. Они находятся во время эксплуатации в более выгодном положении, чем традиционные ДШ, расположенные над устоями, не испытывают колебаний пролетного строения и угловых поворотов опорного сечения при проходе транспорта по мосту. Стыки просты по своей конструкции. Они полностью исключают возможность попадания на устои и опорные части воды и грязи (в отличие от ДШ). Стыки в любом случае, даже для косых в плане мостов и путепроводов, выполняются по наугольнику. Это упрощает их изготовление и работу во время эксплуатации.
Некоторые варианты конструктивного исполнения стыков на подходах показаны на рис. 5.10. Устройство открытого стыка упрощается в том случае, когда конструкция консольной части плиты проезжей части моста и плиты на подходах одинакова. Такая конструкция плиты на подходах утяжеляет дорожную одежду, однако это оправдано ростом осевых нагрузок автомобильного транспорта и увеличением грузопотоков.
Рис. 5.10. Схемы стыков открытого типа: а, б - одинаковая конструкция плиты проезжей части на мосту и подходах к нему; в - то же, разная конструкция; 1 - консольная часть плиты проезжей части пролетного строения; 2 - дорожная плита на подходной насыпи; 3 - опорная плита; 4- металлический лист; 5 - анкерная арматура; 6- плита на подходной
Стыки закрытого типа устраивают при наличии асфальтобетонного покрытия (рис. 5.11). Стык работает за счет упругости слоев, расположенных под асфальтом либо вместо него. Слои являются эластичными и обладают повышенными характеристиками по деформируемости. Такие стыки могут быть выполнены как при наличии консоли, так и без нее. Максимальные напряжения в асфальтобетоне соответствуют моменту наступления минимальных температур. Для обеспечения низкотемпературной трещиностойкости асфальтобетонного покрытия его не следует укладывать непосредственно на цементо-бетонное основание, это основание рекомендуется выполнять из щебня. Предпочтителен наиболее мощный слой асфальта - до 120 мм. Эффективно его армирование фибрами либо армирующими сетками и тканями из пластмасс и стекловолокна. Целесообразным признано отделение демпфирующего слоя алюминиевой фольгой.
Рис. 5.11. Конструкции сопряжения моста и насыпи: а - опора стоечного типа; б - опора лежневого типа (размеры даны в миллиметрах);
- 1 - асфальтобетон; 2 - армированный асфальтобетон; 3 - щебеночная засыпка, пропитанная мастикой; 4 - уплотненная каменно-щебеночная смесь; 5 -лежень; 6- покрытие проезжей части моста;
- 7- пролетное строение
В процессе ремонта, реконструкции или переустройства существующих мостов могут возникнуть различные сложные случаи сопряжения их с насыпями. В определенном смысле речь идет о мостах переходного типа: от типовых к бесшовным. Для таких случаев могут оказаться полезными переходные устройства, показанные на рис 5.12.
Рис. 5.12. а - удлиненный лежень; б - лежень с открылками
За счет упругой работы плиты, защемленной в грунте насыпи, от временной нагрузки с пролета передается меньшее давление на основание под плитой. Как показали расчеты, максимальные прогибы лежня размером в плане 8 х 6 м смещаются в сторону насыпи по мере удлинения лежня.
Вариант лежня с открылками позволяет получить эффект «грунта в обойме». Эта конструкция препятствует сползанию грунта из-под лежня по откосам. Сползание балласта на железнодорожной насыпи (перед мостом) является серьезным и часто встречающимся дефектом. Он приводит к необходимости уширения земполотна у мостов на
1,5 м с каждой стороны на длине до 20 м вместо нормируемых 0,5 м. Переходное устройство «грунт в обойме» позволяет избежать лишних затрат, связанных с уширением насыпи. Упрощается задача организованного отвода воды с проезжей части.
В том случае, когда пролетное строение выполнено в виде плиты высотой до 500-600 мм засыпка за устоем может быть выполнена гравием или щебнем с последующим уплотнением (рис. 5.13).
Рис. 5.13.
Этот способ использован при строительстве ряда однопролетных городских мостов в г. Якутске (рис. 5.14).
Рис. 5.14.
Для пролетов с высотой более 1 м применима конструкция сопряжения, показанная на рис. 5.15 и 5.16.
Рис. 5.15.
Рис. 5.16.
/ - пролетное строение; 2 - лежень; 3 - опорный брус;
4 - переходная плита; 5 - дренаж
Один из вариантов сопряжения моста и насыпи в соответствии проектом Киевского филиала Союздорпроекта (1983 г.) показан на рис. 5.17.
Рис. 5.17. Сопряжение плитами поверхностного типа длиной 8 м: / - лист гофрированного металла; 2 - упругий материал;
3 - плита для скольжения; 4 - сопрягающая плита
Аналогичные варианты показаны на рис. 5.18.
Рис. 5.18.
Варианты сопряжения железнодорожного моста и насыпи показаны на рис 5.19. В одном случае шкафные блоки моста применены в виде переходных плит. В другом случае переходные плиты расположены ступенчато.
Рис. 5.19.
1 - пролетное строение; 2 - оголовок; 3 - упор для пролетного строения и опорный брус для шкафного блока; 4 - шкафной блок; 5 - гибкие стойки; б - лежень; 7- путевой брус; 8- связи пролетного строения с опорами
Ряд вариантов сопряжения моста и насыпи показан на рис. 5.20 и 5.21.
Рис. 5.20.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ
ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ СОПРЯЖЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ И ПУТЕПРОВОДОВ С НАСЫПЬЮ
Москва-1971
Рассматриваются необходимые условия проектирования сопряжений мостов и путепроводов с насыпью, даются указания по их конструкции и технологии строительства. В приложении приведены пояснения по причинам деформации дорожного покрытия возле мостов и экономический эффект от внедрения предложенных Союздорнии типов сопряжений.Предисловие
В последние 15-20 лет заметно возросли скорости движения на автомобильных дорогах, при этом обнаружилось, что наиболее резкие толчки автомобили испытывают на подходах к мостам и над водопропускными трубами, где, как правило, наблюдаются просадки покрытия.По данным некоторых исследователей, неровности дороги и связанные с ними колебания автомобилей приводят к резкому снижению скорости движения производительности транспортных средств, а также к увеличению себестоимости перевозок. Учитывая, что в среднем на каждый километр дороги приходится мост или труба, значительную долю приведенного ущерба следует отнести за счет деформаций насыпи возле искусственных сооружений.Просадки у мостов и над трубами небезопасны для транспорта, движущегося с большой скоростью. Поэтому при строительстве мостов и путепроводов на автомобильных дорогах особое внимание должно быть уделено сопряжениям их с насыпью.В связи с этим Союздорнии последние годы проводил исследования по совершенствованию конструкций сопряжений мостов с насыпью с производством инструментальных обследований существующих сооружений.Настоящие "Методические рекомендации по устройству сопряжений автодорожных мостов и путепроводов с насыпью" составлены на основе этих исследований, в них приводятся необходимые мероприятия по совершенствованию конструкций сопряжений мостов и путепроводов с насыпью и технология их строительства; причины деформаций дорожных покрытий возле мостов."Методические рекомендации" разработаны канд. техн. наук М.М. Журавлевым.Необходимые условия проектирования и строительства сопряжений
1. Главнейшим условием устройства сопряжений моста с насыпью является обеспечение плавности въезда автомобилей с подходов на мост на весь период эксплуатации дороги.Критерием обеспечения плавности покрытия у моста являются допустимые вертикальные ускорения, которые испытывает автомобиль при проходе неровности. Величины этих ускорений связываются с физиологией человека и с сохранностью перевозимых грузов. Так, при ускорении (0,2 ¸ 0,5) q , где ( q - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек 2 ) работа в автомобиле невозможна; такое ускорение терпимо в течение одной минуты. Сохранность груза в кузове автомобиля обеспечивается при ускорении, не превышающем (0,6 ¸0,7) q. При одной и той же неровности величина ускорения будет разной в зависимости от типа автомобиля (легковой, автобус, грузовой), степени его загрузки и скорости движения. Наибольшие ускорения (0,7 ¸1,0) q допускают для грузовых автомобилей, эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях.2. Неровность характеризуют углами перелома профиля покрытия. В частности, при въезде на мост по наклонной переходной плите автомобиль испытывает толчки на двух переломах профиля: у начала переходной плиты (вогнутый угол перелома) и у конца ее - на устое (выпуклый угол перелома). При скорости движения легкового автомобиля 60 км/час вогнутый угол перелома допустим до 12 ‰; при скорости 100 км/час он не должен превышать 5 ‰. * Причины деформаций дорожного покрытия возле мостов пояснены в приложении 1.3. Для обеспечения плавного въезда автомобиля на мост при устройстве сопряжения его с насыпью необходимо:а) обеспечить надлежащую плотность грунтов земляного полотна (коэффициент уплотнения грунтов при оптимальной влажности не должен быть менее 0,98-1,0);б) устроить надежный отвод поверхностных вод с покрытия и из тела земляного полотна, что достигается применением дренирующей засыпки за опорами и в конусах, дренажных слоев под покрытием, устройством бортовых лотков и противофильтрационной защиты покрытия и обочин в пределах сопряжения;в) выдержать земляное полотно до укладки покрытия не менее года, в течение которого произойдут основные осадки тела и основания насыпи;г) уложить переходные плиты длиной, достаточной для перекрытия зоны образования местных просадок и для обеспечения плавного сопряжения проезжей части моста с дорожным покрытием.4. Сопряжения проектируют в соответствии с "Проектом конструкций сопряжений мостов и путепроводов с насыпью", разработанным ГПИ "Союздорпроект" (рабочие чертежи, инв. № 20296-М) и утвержденным Минтрансстроем для опытного применения в 1971-1973 гг. Могут быть также использованы "Нормали сопряжений", разработанные Гипроавтотрансом Министерства строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР в 1969 г. (серия 3.503-16).Рекомендуется пользоваться проектом Союздорпроекта 1970 г, имеющим более полные данные об условиях применения переходных плит и о технологии строительных работ.5. Для проектирования сопряжения необходимы следующие данные:инженерно-геологический разрез грунтов, слагающих основание насыпи вблизи моста, с физико-механическими характеристиками их (в том числе компрессионные кривые), необходимыми для прогноза осадки основания;высота насыпи, ширина ее поверху и заложение откосов;физико-механические характеристики грунтов, применяемых для отсыпки насыпи (в том числе для дренирующей засыпки за опорами и конусов);конструкция дорожной одежды.6. Конечную осадку уплотненного земляного полотна принимают в зависимости от грунтов и высоты насыпи по табл. 1 (данные В.Д. Казарновского и Н.И. Вельмакиной), а конечную осадку основания насыпи рассчитывают по известным способам механики грунтов ("Методические указания по проектированию земляного полотна на слабых грунтах", М., Оргтрансстрой, 1968).Таблица 1
При расчетах осадок на второй год после отсыпки земляного полотна можно принимать осадку тела насыпи 50 %, а основания - 75 % от полной.Конструкции сопряжений
7. В конструкцию сопряжений входит часть земляного полотна за береговой опорой моста (отсыпаемая из дренирующего грунта), заканчивающаяся объемлющим опору конусом. Дорожное покрытие в этом месте устраивают в виде переходных плит.8. В зависимости от материала покрытия подходов применяют три типа переходных плит: при цементобетонном покрытии - поверхностные плиты (рис. 1, а), при асфальтобетонном - полузаглубленные и заглубленные (рис. 1, б, в).9. Полузаглубленные плиты применяют при асфальтобетонных покрытиях, устраиваемых на жестком и полужестком основаниях. К жесткому относится цементобетонное основание; к полужесткому - основания из каменных материалов, укрепленных цементом, гранулированным доменным шлаком, молотым шлаком, золой уноса и др.10. Заглубленные плиты укладывают при асфальтобетонных покрытиях, устраиваемых на нежестких основаниях: основания из битумоминеральных материалов, из слабых каменных материалов или щебня из шлака, обработанных жидким битумом, из каменных материалов или щебня из шлака с розливом битума или обработанных битумом методом пропитки.11. Глубину укладки от поверхности покрытия до верха переходной плиты у опирания ее на шкафную стенку (а) и на конце плиты (б) принимают по табл. 2.Таблица 2
Рис.1. Конструкция сопряжения моста с насыпью:
а - при цементобетонном покрытии: б и в - при асфальтобетонном покрытии (б - полузаглубленная,. в - заглубленная плита); 1 - промежуточная плита; 2 - переходная плита; 3 - крупно- и среднезернистый песок; 4 - дренирующий грунт, 5 - гравийно-щебеночная подушка; 6-укрепленный грунт или асфальтобетон12. Длину переходных плит назначают в зависимости от ожидаемых осадок тела и основания земляного полотна.При недостаточности данных о физико-механических характеристиках грунтов длину плит принимают в зависимости от высоты насыпи и гидрогеологических условий ее основания по табл. 3.
Таблица 3
|
Высота насыпи, м |
Длина плит, м, при грунтах основания насыпи |
малосжимаемых |
повышенной сжимаемости |
Таблица 4
|
Наименование элементов конструкции |
Объем работ при длине плит, м, для типа покрытия |
асфальтобетонного |
цементобетонного |
Сборный или сборно-монолитный железобетон М-300, м 3 . |
Покрытие проезжей части, м |
Гравийно-щебеночная подушка под лежень, м 3 |
Укрепленный грунт обочин, м 3. |
Технология работ
23. Строительство береговых опор мостов и путепроводов должно опережать возведение земляного полотна, устройство которого производится без разрыва потока линейных земляных работ. Это требование распространяется и на крупные мосты с длительными сроками производства работ.24. При свайно-эстакадной конструкции моста рекомендуется предварительно (до забивки свай) отсыпать часть насыпи из дренирующего грунта. Это позволит сократить разрыв между сроком окончания сооружения земляного полотна подходов и сроком строительства моста. Размеры призмы из дренирующего грунта поверху должны быть достаточными для обеспечения фронта работ уплотняющих машин и установки копра.25. Сопряжения строят в четыре этапа:I этапа) При свайных опорах (рис. 2) отсыпают призму из дренирующего грунта с послойным уплотнением до коэффициента 0,98-1,0 м и забивают в нее сваи береговой опоры. При высоте насыпи до 3 м высота призмы принимается на 2 м меньше, т.е. Н нас - 2 м, а при высоте насыпи 4 - 6 м высота призмы на 3 м меньше, т.е. Н нас - 3 м.При высоте насыпи более 6 м высота призмы определяется наличием копрового оборудования - возможностью погружения концов свай на глубину не менее 4 м ниже подошвы призмы.б) При стоечных опорах (рис. 2, б) и опорах других конструкций возводится фундамент и основная часть стоечной опоры. II этап. Земляное полотно подходов на всю высоту возводят сразу же после сооружения береговых опор. Вблизи моста земляное полотно и конуса отсыпают из дренирующего грунта с послойным его уплотнением малогабаритными механизмами, в удалении (2 м и более) - местным грунтом, уплотняемым тяжелыми машинами.
Рис. 2. Схемы технологической последовательности работ при устройстве сопряжений:
а - при свайных береговых опорах моста; б - при стоечных опорах;
1-стреловый кран с копровым оборудованием; 2-дренируюшнй грунт; 3-переходная плита; 4-подушка под лежень; 5-временное щебеночное покрытие; 6-зона уплотнения малогабаритными механизмами; 7-то же тяжелыми уплотняющими машинами
Одновременно отсыпают и уплотняют гравийно-щебеночную подушку под лежень переходных плит. Осуществляют систематический контроль за уплотнением, отбором проб и определением влажности и плотности грунта вблизи моста, на конусе и в 50 м от моста и регистрируют в "Журнале контроля уплотнения".После возведения земляного полотна на всю высоту дальнейшую последовательность работ в III и IV этапах принимают в зависимости от типа покрытия (типа переходных плит). III этапа) Цементобетонное покрытие - поверхностные плиты. В пределах плит плюс 8 м устраивают временное покрытие из щебня или каменной мелочи, эксплуатируя его в течение года.б) Асфальтобетонное покрытие - полузаглубленные и заглубленные плиты. Роют траншеи под опорный лежень и котлован под переходные плиты. Укладывают лежень; втрамбовывают в котлован 5-см слой щебня и укладывают переходные плиты. В пределах переходных плит плюс 10 м устраивают временное покрытие из щебня или каменной мелочи, эксплуатируя его в течение года. IV этапа) Цементобетонное покрытие - поверхностные плиты. Удаляют верхний загрязненный слой временного покрытия; при необходимости досыпают основание дорожной одежды до проектной отметки и уплотняют его до К = 0,98 ¸1,0. Роют траншеи под опорный лежень и котлован под переходные плиты. Укладывают лежень; втрамбовывают в котлован 5-см слой щебня, укладывают переходные и промежуточные плиты и постоянное цементобетонное покрытие. Устраивают водоотводные лотки и укрепляют обочины.б) Асфальтобетонное покрытие - полузаглубленные и заглубленные плиты. Удаляют верхний загрязненный слой временного покрытия; досыпают основание дорожного покрытия до проектной отметки и уплотняют его до К = 0,98 ¸1,0. Укладывают постоянное асфальтобетонное покрытие. Устраивают водоотводные лотки и укрепляют обочины.Составляют акт на скрытые работы по устройству сопряжений (приложение 2).26. Строительство береговых опор в прогалах земляного полотна допускается как исключение при надлежащем технико-экономическом обосновании такого решения. При этом размеры прогала в насыпи для обеспечения равномерной осадки основания земляного полотна на подходах к мосту должны быть достаточно большими - не менее двух высот насыпи в каждую сторону от моста. Грунт для засыпки прогала (за пределами дренирующей засыпки) должен быть однородным с грунтом прилегающей насыпи.27. Грунт дренирующей засыпки и конусов уплотняют при оптимальной влажности послойно до коэффициента уплотнения 0,98 ¸1,0. Толщину слоев принимают в зависимости от используемых механизмов (см. табл. 22 ВСН 97-63). При ручном уплотнении толщина слоев должна быть не более 10-15 см.При наличии водоемов вблизи трассы целесообразно грунт дренирующей засыпки и конусов перед уплотнением поливать водой, увеличивая влажность грунта против оптимальной на 20 %. При этом можно несколько увеличить толщину уплотняемых слоев.Систематически контролировать уплотнение путем отбора проб и определения плотности и влажности грунта. Плотность грунта определяют методом кольца с режущим краем, а влажность - методом высушивания до постоянного веса.Плотность и влажность грунтов с каждой стороны моста определяют на каждом метре высоты отсыпанной насыпи в трех местах: 1) на расстоянии 2-3 м от береговой опоры; 2) на конусе и 3) на расстоянии 50 м от моста. В последнем случае плотность и влажность определяют по двум пробам, взятым на горизонте, примерно равным половине высоты насыпи, и на 0,7 м от ее верха.28. При устройстве щебеночной подушки под лежень переходных плит и щебеночного основания под плиты особое внимание следует обратить на тщательное уплотнение щебня. Нижний слой щебня толщиной 6 см должен быть втрамбован в грунт. Контроль качества уплотнения щебеночных оснований осуществляют в соответствии с указаниями § 6,6 - 6,9 СНиП III-Д.5-62.29. Поверхностные переходные плиты укладывают одновременно с устройством покрытия, т.е. через год после возведения земляного полотна.Полузаглубленные и заглубленные переходные плиты укладывают в один год с возведением земляного полотна, а покрытие в пределах плит - через год. В случае постройки моста в прогале насыпи, возводимой на грунтах повышенной сжимаемости, полузаглубленные и заглубленные плиты укладывают через год после засыпки прогала.При возведении насыпей на сжимаемых грунтах и необходимости открыть движение до истечения годовой выдержки земляного полотна с разрешения инстанции, утвердившей проект, допускается:устройство гравийного или щебеночного покрытия на подходах к мосту (на длине не менее двух высот насыпи) с укладкой переходных плит после досыпки и доуплотнения верхней части насыпи через год;временная укладка переходных плит поверхностного типа с последующей съемкой их через год для досыпки и доуплотнения верхней части насыпи и установкой плит в проектное положение.В обоих случаях в сметах на строительство объектов должны быть предусмотрены средства на окончание работ по устройству сопряжения моста (путепровода) с насыпью.30. Отдельные этапы устройства сопряжения моста с насыпью регистрируют в журнале работ. После окончания работ по устройству сопряжений составляют акт на скрытые работы (см. приложение 2), в котором указывают плотность грунтов земляного полотна, тип и конструкцию переходных плит (поверхностные, заглубленные, полузаглубленные, сборные, сборно-монолитные плиты), длину плит и соответствие выполненных работ проекту.К акту прикладывают выписку из журнала контроля уплотнения грунта и нивелировочные профили в пределах длин переходных плит плюс 10 м (с каждой стороны моста), в отметках, увязанных с репером строительства.Нивелировочные профили прокладывают по оси каждой из полос движения; отметки (в мм) берут на каждом метре длины профиля.Конструкция сопряжения моста с насыпью должна быть показана на исполнительном чертеже общего вида моста (путепровода).После сдачи моста в эксплуатацию строительные, эксплуатационные и проектные организации в течение 3 лет и более ведут наблюдения за состоянием конструкций сопряжений. Материалы наблюдений и предложения по совершенствованию конструкций для обобщения направляются в Союздорнии.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
ПРИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИЙ ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ ВОЗЛЕ МОСТОВ
Земляное полотно автомобильных дорог испытывает деформации, возникающие вследствие уплотнения (консолидации) грунтов как самого тела насыпи, так и ее основания. Этот вид деформаций, проявляющихся на всем протяжении дороги, принято называть общими осадками земляного полотна.Кроме деформаций консолидации под действием колесной нагрузки, при определенных условиях в верхней части насыпи возле мостов образуются местные просадки (рис. 1).
Рис. 1. Деформация насыпи возле моста: ΔН =Δ h H + Δ h 0 ;
обычно Δ h 0 > Δ h H ,где ΔН - полная осадка насыпи;Δ h H и Δ h 0 - осадка тела и основания насыпи;Δ h М - местная просадка насыпи возле мостаОбщие осадки земляного полотна зависят от рода грунтов, слагающих и подстилающих насыпь, высоты насыпи, дорожно-климатической зоны, степени уплотнения грунтов насыпи, интенсивности обращающихся нагрузок и срока эксплуатации дороги. Местные просадки земляного полотна зависят от тех же факторов и, кроме того, от формы продольного профиля и типа покрытия дороги, от типа береговых опор и крутизны откосов конусов * .В величинах общих осадок земляного полотна превалирующее место занимают осадки основания насыпи. При существующих требованиях к плотности грунтов насыпи осадки ее основания могут превосходить осадки тела более чем в 3 раза. Так, насыпь высотой до 6 м, сложенная из суглинистых грунтов, уплотненных до К = 1,0, даст осадку около 0,5 % от высоты насыпи, в то время как ее основание, сложенное из твердопластичных суглинков, даст осадку 1,5-2 % от высоты насыпи.Местные просадки земляного полотна возле мостов меньше общих осадок. В их возникновении, помимо срока эксплуатации дороги, существенную роль играет водно-тепловой режим земляного полотна. На длительно эксплуатирующихся дорогах (10-15 лет), когда деформации консолидации грунтов закончены, величины местных просадок составляют от 0,3 % в IV дорожно-климатической зоне до 1 % от Н нас во II зоне. Форма местных просадок близка к синусоиде, а длина их колеблется от 0,5 до 2,0 от Н нас. На вогнутом профиле дороги, когда сток воды с покрытия направлен к мосту, местные просадки больше, чем на выпуклом. Это свидетельствует о необходимости обязательного водоотвода с покрытия и с обочин дороги возле моста. * Журавлев М.М. Сопряжение моста с насыпью. - "Автомобильные дороги", 1968, № 11.Местные просадки зависят от типа береговых опор моста, они больше при массивных устоях с обратными стенками или при устоях со сплошными заборными стенками. Это объясняется нарушением дренирования воды из тела насыпи в сторону отверстия моста, которое создает такие опоры.Менее устойчивые конуса, с крутым заложением откосов, также увеличивают местные просадки.Формирование общих и местных деформаций земляного полотна возле мостов связано со временем.Общие осадки тела и основания земляного полотна происходят неравномерно, они более интенсивны в первые месяцы после возведения насыпи, затем интенсивность их падает. При наиболее часто употребляемых в дорожном строительстве грунтах (пылеватые супеси и суглинки) общие осадки в первый год после возведения насыпи достигают 70-80 % от полной величины осадки. На 2-й год осадка насыпи и основания составляет примерно 15-20 %, а оставшиеся 5-10 % приходятся на 3-5-й год эксплуатации дороги.На слабых глинистых основаниях, насыщенных водой, осадки насыпи могут растянуться на значительно больший срок, иногда исчисляемый десятилетиями.В противоположность общим осадкам земляного полотна местные просадки возникают периодически (обычно весной), что объясняется максимальной влажностью оттаивающего грунтового основания покрытия в этот период года.В результате общих и местных деформаций насыпи, если не принимать необходимых мер, дорожное покрытие возле мостов разрушается, образуя просадки и неровности.Эксплуатационные организации ликвидируют просадки укладкой дополнительных слоев асфальтобетона. На следующий год или через год просадки возобновляются. По мере ремонта покрытия асфальтобетон погружается в тело земляного полотна. На некоторых длительно эксплуатирующихся дорогах общая толщина асфальтобетона возле мостов достигла 50-100 см (рис. 2) * .
Рис. 2. Местная просадка насыпи возле одного из мостов на дороге Москва-Симферополь:
1-асфальтобетон (за срок эксплуатации 17 лет толщина слоя достигла 50 см); 2-буровые скважины
До настоящего времени сопряжения мостов и путепроводов с насыпью устраивали либо с применением коротких (1,5-2,0 м) переходных плит, либо без переходных плит - с устройством клинообразного утолщения щебеночного основания покрытия. Плиты такой длины недостаточны для перекрытия активной зоны образования местных просадок, а клинообразные утолщения основания покрытия быстро деформируются, образуя перед мостом порожек. * Журавлев М.М. Исследование причин расстройства сопряжений автодорожных мостов с насыпями. - Сб. "Труды Союздорнии", вып. 42, М., 1970.Во многих случаях подходы к мостам отсыпаются из местных недренирующих грунтов без надлежащего их уплотнения. Часто нарушается технологическая последовательность строительных работ: земляное полотно возводится с опережением строительства моста, т.е. мост строится в прогале насыпи. Такая последовательность работ вызывает возле моста неравномерные осадки основания земляного полотна.Грубейшим нарушением технологии работ является устройство переходных плит и покрытия на подходах к мостам сразу после отсыпки насыпи (или засыпки прогала), когда деформации консолидации грунтов наиболее интенсивны. В результате этого переходные плиты своим наружным концом резко опускаются и теряют свое назначение.Бортовые лотки на обочинах земляного полотна при вогнутом профиле дороги устраиваются лишь в редких случаях. При отсутствии таких лотков поверхностные воды устремляются по покрытию к мосту, увлажняют земляное полотно, размывают его откосы и конуса, чем нарушается устойчивость насыпи возле моста.Таким образом, почти единственной мерой предупреждения просадок покрытия возле мостов до настоящего времени являлось применение переходных плит длиной 1,5 - 2 м и в последнее время Г-образных плит длиной 3 м X . Последний тип плит, помимо недостаточной длины, дает также значительные раскрытия деформационного шва на береговой опоре.Отмеченные недостатки конструктивных решений и технологии работ приводят к деформации узла сопряжения моста с насыпью. В особенности деформации покрытия велики у мостов, сопряжения которых выполнены без переходных плит, с устройством лишь щебеночного клина. Например, на подготовленной в 1968 г. к сдаче дороге Тамбов-Первомайский из-за больших деформаций покрытия возле мостов пришлось выставить предупреждающие знаки о неровностях на дороге, а затем производить реконструкцию узлов сопряжений путем укладки переходных плит. X Исключение составляет применение переходных плит длиной 5,0 м на шести мостах второй очереди строительства Московской кольцевой дороги (1961 г.), что по сравнению с плитами длиной 2 м значительно повысило ровность покрытия.
Приложение 2
на скрытые работы по устройству сопряжений с насыпью моста через реку_____________на км _______пк ________ дороги ______________________«___»______19 ____ г Поселок___________________________________________________Мы, нижеподписавшиеся, представители ________________________________ составили настоящий акт в том, что «____»__________с.г. произведено освидетельствование и испытание грунтов земляного полотна на подходах к мосту, в результате установлено следующее:1. Насыпь подхода со стороны _________________отсыпана в ___________ (месяц) ___________19 ____ г. из грунтов ______________________________. Возле береговых опор часть насыпи отсыпана ____________ 19 ____г. из дренирующего грунта ________________________________(наименование грунта) с коэффициентом фильтрации ______________________ м/сут.Уплотнение грунтов производилось слоями по ____ см ________________ (наименование механизма) __________________________________.Коэффициент уплотнения не менее: в расстоянии 2-3 м от береговой опоры ____________; на конусе______________ в расстоянии 50 м от моста ______________ (см. прилагаемую выписку из журнала контроля уплотнения).2. Насыпь подхода со стороны ________________________________________________(аналогичный текст, как в п. 1)________________________________________________Уплотнение щебеночной подушки под лежень и щебеночного основания под переходные плиты осуществлялось _______________________________________(наименование механизма).На основании произведенного освидетельствования считать полотно подходов к мосту подготовленным для укладки переходных плит.3. Переходные плиты длиной _______ м поверхностного, полузаглубленного, заглубленного типа (ненужное зачеркнуть), уложены _________________19 __ г.
______________________________________________________________________________
(отразить установку штырей, заделку швов и омоноличивание элементов).
Приложения: 1. Выписка из журнала контроля уплотнения грунта на _______листах.2. Нивелировочные профили сопряжений на _________ листах.Подписи:
Приложение 3
При устройстве рекомендуемых типов сопряжений снизится себестоимость перевозок грузов за счет повышения скоростей на подходах к мостам. Годовой выигрыш себестоимости перевозок на один мост ΔЭ 1 , можно определить, используя формулу В.Ф. Бабкова *
где коэффициент K б - отношение скорости на участке снижения к средней скорости автомобиля ( V m =50 км/час) принят равным 0,6;
N - средняя интенсивность движения, равная 2000 авт/сутки; L - длина подходов к мосту, равная 0,3 км; r - стоимость пробега 1 автомобиля, принятая 0,20 руб/км (при средней грузоподъемности, средних значениях коэффициентов использования грузоподъемности и пробега автомобилей γβq = 2,9 и себестоимости перевозок - 5,3 коп/ткм);Т раб.= количество рабочих дней автомобиля в году, равное 275.В связи с ускорением доставки грузов будет получен эффект в сфере народного хозяйства. Этот эффект можно оценить по формуле
Принципы реконструкции дорог. - * Автомобильные дороги", 1969, № 11.где 0,6 - коэффициент, учитывающий долю товарных грузов и грузов краткосрочного хранения (по А.Б. Меерсону);Ц - средняя цена 1 т грузовой массы, равная 420 руб; Q г - годовое количество грузов- Q г = N γβqT раб - подсчитано при ранее принятых значениях; V m = 50 км/час; V 0 = 25 км/час; L = 0,3 км;Е н - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.Кроме перечисленного выше, эксплуатационные организации снизят расходы на ежегодный ремонт покрытия возле мостов ΔЭ 3 , которые, по данным обследования Союздорнии, на 1 мост составляют 90 руб/год.С другой стороны, применение новых сопряжений по сравнению со старыми типами (плиты длиной 2 м) вызовет удорожание строительства (см. таблицу).
|
Наименование материалов и работ |
Объемы работ, м 3 , при сопряжениях |
Удорожание работ, ты с. руб. при новых типах, для плит: |
новых, для плит |
Железобетон |
Подушка под лежень |
Грунт, укрепленный вяжущим |
Итого: удорожание, тыс. руб. |
где = 0,08 - норматив приведения разновременных затрат по "Типовой методике", утвержденной Госпланом, Госстроем и АН СССР в 1969 г.Коэффициент эффективности капиталовложений на расчетный год определяется зависимостью:
где ,- суммарный эффект, полученный в результате снижения транспортных расходов; - удорожание вследствие применения новых конструкций.Суммарный эффект от снижения транспортных расходов на расчетный год, с учетом возрастания интенсивности движения автомобилей на дороге, в данном случае будет равным:
где () = 2,69 (при а = 0,13и t p , = 12,5); - не зависящие от интенсивности движения автомобилей суммарные ежегодные расходы на ремонт покрытия возле моста, равные
Имея эти данные, определим коэффициент эффективности капиталовложений при сопряжении с плитами длиной 4 м:
здесь E н = 0,12 - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений согласно упоминавшейся выше "Типовой методике".Сопряжения с переходными плитами длиной 4 м окупятся в течение
Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при строительстве мостов, путепроводов и эстакад на автомобильных дорогах, в том числе в сложных инженерно-геологических условиях. Сопряжение моста с насыпью содержит устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки. Сопряжение снабжено упругим основанием, на котором расположена подпорная стенка, причем упругое основание выполнено в виде двух поясов объемных георешеток, заполненных уплотненным гравием, и расположенного между поясами слоя уплотненного дренирующего грунта, заключенного в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала с образованием по краям анкерных валиков из гравия, а нижний пояс объемных георешеток расположен на слое уплотненного гравия, при этом подпорная стенка выполнена с откосом с фронтальной стороны, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20:1, армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта, а в нижней части зазора между фронтальной стороной подпорной стенки и опорами устройства для восприятия вертикальной нагрузки расположен дренаж из гравия, причем фундамент опор содержит сваи, объединенные ростверком. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в обеспечении эксплуатационной надежности и расширении возможностей использования при одновременном снижении материалоемкости. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при строительстве мостов, путепроводов и эстакад на автомобильных дорогах, в том числе в сложных инженерно-геологических условиях. Известен устой моста (см. а.с. N 1339186, кл. E 01 D 19/00, опубл. 1987 г.) . Устой моста предназначен для сооружения основания на слабых грунтах и представляет собой объединенное в единую конструкцию устройство с совмещенными функциями восприятия вертикальной и горизонтальной нагрузок соответственно от пролетного строения и от бокового давления грунта насыпи, которое выполнено в виде армогрунтовой подпорной стенки из чередующихся прослоек геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта. На верхней прослойке подпорной стенки установлен диванный блок, на который опирается пролетное строение. На шкафной стенке диванного блока расположен один конец переходной плиты, другой конец которой опирается на щебеночную подушку и расположен на подходной насыпи. Для уменьшения осадок подпорной стенки и их выравнивания в условиях слабых грунтов основания в используется мембрана из геотекстильного материала. Однако, наличия такой мембраны недостаточно и устой имеет ограниченное применение, поскольку в сложных инженерно-геологических условиях для пролетов мостов, длина которых более 24 метров, а также при устройстве узла сопряжения моста с высокими насыпями на слабых грунтах наблюдаются различные дислокация устоя и промежуточных опор из-за их различной деформативности. За прототип выбрано сопряжение моста с насыпью, содержащее устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения, выполненное в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение, и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки (см. а.с. N 727734, кл. МКИ E 01 D 7/00,1978 г.) . Подпорная стенка для восприятия горизонтальной нагрузки от давления грунта насыпи выполнена в виде железобетонной уголковой конструкции. Это устройство устраняет влияние неравномерности дислокаций устоя и промежуточных опор. Однако устройство материалоемко и дорого по стоимости. Кроме того, устройство не может обеспечить надежной работы при больших высотах насыпи и слабых грунтах основания под ней, и для увеличения устойчивости под уголковой подпорной стенкой потребуется устройство мощного фундамента, что приведет к дополнительном расходам и ограничит область использования конструкции. Кроме того , не могут быть использованы при устройстве сопряжения моста с насыпью на геомассивах, склонных к оползневым явлениям, т.е. имеющих пониженный коэффициент устойчивости. Задачей предложенного технического решения является обеспечение эксплуатационной надежности предложенного сопряжения моста с насыпью и расширение возможностей его использования при одновременном снижении материалоемкости и стоимости. Указанная задача решена за счет того, что предложено сопряжение моста с насыпью, содержащее устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения, выполненное в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение, и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки, согласно изобретению, сопряжение снабжено упругим основанием, на котором расположена подпорная стенка, причем упругое основание выполнено в виде двух поясов объемных георешеток, заполненных уплотненным гравием, и расположенного между поясами слоя уплотненного дренирующего грунта, заключенного в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала, с образованием по краям анкерных валиков из гравия, а нижний пояс объемных георешеток расположен на слое уплотненного гравия, при этом подпорная стенка выполнена с откосом с фронтальной стороны, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20:1 армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта, а в нижней части зазора между фронтальной стороной подпорной стенки и опорами устройства для восприятия вертикальной нагрузки устроен дренаж из гравия, причем фундамент опор содержит сваи, объединенные ростверком. Кроме того, задача может быть решена за счет того, что объемные георешетки под гравий упругого основания представляют собой сложенные гармошкой ячейки из полиэтиленовых пластин, раскрывающиеся перед засыпкой гравием. Кроме того, в предложенном сопряжении моста с насыпью торцы чередующихся прослоек подпорной стенки могут быть выполнены с фронтальной стороны в виде дренажных призм из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем, например дорнитом. Кроме того, в предложенном сопряжении моста с насыпью фундамент опор может содержать дополнительные наклонные сваи. Кроме того, сопряжение может быть снабжено открылками ростверка свайного фундамента опор, которые расположены под углом относительно оси моста, составляющим 45 - 90 o . Технический результат, получаемый при использовании указанной совокупности признаков, заключается в обеспечении эксплуатационной надежности предложенного сопряжения моста с насыпью для мостов, с требуемой длиной пролетов и требуемой высотой насыпи на слабых грунтах оснований путем увеличения коэффициента устойчивости и уменьшения и выравнивания осадок основания. На фиг. 1 приведен разрез А-А конструкции предложенного сопряжения моста с насыпью вдоль оси моста. На фиг. 2 приведен поперечный разрез Б-Б опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения. На фиг. 3 раскрыт в увеличенном масштабе узел В, показан разрез конструкции торцов армогрунтовой подпорной стенки с фронтальной стороны. На фиг. 4 приведен разрез Г-Г конструкции предложенного сопряжения моста с насыпью поперек оси моста На фиг. 5 показана конструкция предложенного сопряжения моста с насыпью в плане, показано сечение Е-Е. Предложенное сопряжение моста с насыпью содержит устройство для восприятия вертикальной нагрузки 1 от пролетного строения 2, выполненное в виде установленных на фундаменте 3 опор 4 с оголовком 5, несущим пролетное строение 2, и переходную плиту 6, один конец которой расположен на шкафной стенке 7 оголовка 5, а другой конец - на щебеночной подушке 8, подпорную стенку 9 для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи 10, установленную с зазором 11 с фронтальной стороны 12 относительно опор 4 устройства для восприятия вертикальной нагрузки 1. Устройство снабжено упругим основанием 13, на котором расположена подпорная стенка 9, выполненным в виде двух поясов 14,15 (нижнего и верхнего) объемных георешеток 16, заполненных уплотненным гравием 17, между которыми расположен слой уплотненного дренирующего грунта 18, заключенный в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала 19 и образующий по краям анкерные валики 20 из гравия, а нижний пояс объемной георешетки 14 расположен на слое уплотненного гравия 21, подпорная стенка 9 выполнена с откосом 22 с фронтальной стороны 12, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20: 1, армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала 23 и уплотненного дренирующего грунта 24. В нижней части зазора 11 между фронтальной стороной 12 подпорной стенки 9 и опорами 4 устройства для восприятия вертикальной нагрузки 1 устроен дренаж 25 из гравия, а фундамент 3 опор 4 содержит сваи 26, объединенные ростверком 27. Объемные георешетки 16 под гравий упругого основания 13 представляют собой сложенные гармошкой ячейки из полиэтиленовых пластин, раскрывающиеся перед засыпкой гравием. Торцы 28 чередующихся прослоек подпорной стенки 9 выполнены с фронтальной стороны в виде дренажных призм 29 из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем 30, например дорнитом. Фундамент 3 опор 4 может содержать дополнительные наклонные сваи 31. Сопряжение моста с насыпью может быть снабжено открылками 32 ростверка 27 свайного фундамента 3 опор 4, при этом открылки 32 расположены под углом относительно оси моста, соответствующим 45 - 90 o . Устройство работает следующим образом. Сооружение сопряжения моста с насыпью осуществляется в следующей последовательности. Сначала возводится устройство для восприятия вертикальной нагрузки 1 от пролетного строения 2, устанавливается фундамент 3 опор 4 - сваи 26, объединенные ростверком 27, устраивается опора 4 с оголовком 5 и шкафной стенкой 7. Затем отсыпается и уплотняется виброкатками слой уплотненного гравия 21 толщиной 20 см, на который укладывается нижний пояс 14 объемных георешеток 16, ячейки которых заполняются уплотненным гравием 17. После этого на нижний пояс объемных георешеток 14 с уплотненным гравием 17 расстилаются перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала 19, которые по краям образуют анкерные валики 20 из гравия, обернутого геотехническим материалом 19. Затем отсыпается и уплотняется виброкатками слой дренирующего грунта 18, на который укладывается верхний ряд объемных георешетов 15, ячейки которого заполняются уплотненным гравием 17. Таким образом формируется упругое основание 13, на котором располагается подпорная стенка 9, которая выполнена армогрунтовой. Упругое основание 13 существенно уменьшает неравномерность осадок концевого участка подходной насыпи, чем и достигается долговременная сохранность дорожного покрытия и обеспечивается требуемая эксплуатационная надежность сопряжения моста с насыпью. Подпорную стенку 9 располагают на упругом основании 13 - укладывают чередующиеся прослойки геотекстильного материала 23 и уплотненного дренирующего грунта 24. С фронтальной стороны 12 подпорная стенка 9 выполнен с откосом, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20: 1, а торцы 28 прослоек выполнены в виде дренажных призм 29 из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем 30, например дорнитом. Этим достигается предотвращение суффозии грунта. После возведения подпорной стенки 9 на ее верхней прослойке укладывается щебеночная подушка 8, на которую укладываются переходные плиты 6, опирающиеся одним концом на шкафную стенку 7 оголовка 5. В нижней части зазора 11 между фронтальной стороной 12 армогрунтовой подпорной стенки 9 и опорами 4 устройства для восприятия вертикальной нагрузки 1 устроен дренаж 25 из гравия. Длина чередующихся прослоек и их количество подбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемый коэффициент устойчивости геомассива с насыпью. Если сопряжение моста с насыпью располагают на геомассиве, который после пригрузки его весом насыпи имеет коэффициент устойчивости K уст > 1,0, но меньше значения, требуемого действующими нормами, т.е. K уст < K тр, то увеличением длины прослоек или увеличением их количества можно обеспечить требуемый коэффициент устойчивости геомассива с насыпью. Для увеличения устойчивости можно также установить дополнительно наклонные сваи 31 или ввести открылки 32, расположенные под углом относительно оси моста, соответствующим 45-90 o . Технико-экономический эффект заключается в обеспечении эксплуатационной надежности предложенного сопряжения моста с насыпью при одновременном снижении стоимости и материалоемкости при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях, в увеличении длины пролетов мостов до необходимых размеров, в увеличении высоты насыпей на слабых грунтах основания под ними, в увеличении коэффициента устойчивости и в выравнивании осадок основания.
Формула изобретения
1. Сопряжение моста с насыпью, содержащее устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения, выполненное в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение, и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки, отличающееся тем, что сопряжение снабжено упругим основанием, на котором расположена подпорная стенка, причем упругое основание выполнено в виде двух поясов объемных георешеток, заполненных уплотненным гравием, и расположенного между поясами слоя уплотненного дренирующего грунта, заключенного в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала, с образованием по краям анкерных валиков из гравия, а нижний пояс объемных георешеток расположен на слое уплотненного гравия, при этом подпорная стенка выполнена с откосом с фронтальной стороны, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20: 1, армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта, а в нижней части зазора между фронтальной стороной подпорной стенки и опорами устройства для восприятия вертикальной нагрузки устроен дренаж из гравия, причем фундамент опор содержит сваи, объединенные ростверком. 2. Сопряжение моста с насыпью по п.1, отличающееся тем, что объемные георешетки под гравий упругого основания представляют собой сложенные гармошкой ячейки из полиэтиленовых пластин, раскрывающиеся перед засыпкой гравием. 3. Сопряжение моста с насыпью по п.1 или 2, отличающееся тем, что торцы чередующихся прослоек подпорной стенки выполнены с фронтальной стороны в виде дренажных призм из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем, например дорнитом. 4. Сопряжение моста с насыпью по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что фундамент опор содержит дополнительные наклонные сваи. 5. Сопряжение моста с насыпью по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено открылками свайного фундамента опор, которые расположены под углом относительно оси моста 45 - 90 o .
РИСУНКИ
,NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
