Старые и новые типы пути и полотна на мостах 11 глава

В более сложных случаях ремонт подводной кладки целесооб­разно выполнять с устройством временного, предпочтительно ин­вентарного ограждения вокруг опоры и подводным бето­нированием днища для откачки воды из ограждения. Ремонт осу­шенной опоры лучше подводного ремонта.

Глава VII КАМЕННЫЕ И БЕТОННЫЕ МОСТЫ

1 Область применения

Каменные мосты, как и деревянные, наиболее древние. Объяс­няется это тем, что возводят те и другие из природных местных ма­териалов. Но в отличие от деревянных мостов, каменные долговеч­ны. Некоторые из них сохраняются веками.

Для каменных мостов характерна сводчатая конструкция с ми­нимально возможным растяжением (стр. 50). В своде основное уси­лие — сжатие.

В этом легко убедиться на модели свода, сложенной из клинообразных эле­ментов даже без раствора, насухо (рис. 137, а). Под действием собственного веса или даже дополнительной нагрузки, равномерно распределенной по проле­ту, такой свод не расходится в швах и не разваливается. Это указывает на отсутствие растягивающих усилий между камнями.

Но в своде может возникнуть и растяжение, если, например, излишне загрузить одну половину его пролета по сравнению с другой. Односторонне перегру­женная модель свода искривится (рис. 137, б), и раскрытие швов укажет на рас­тяжение между элементами свода.

Понятно, что при значительной массе свода относительно небольшая односторон­няя нагрузка может и не вызвать растяже­ния. Растяжение меньше,вкрутых (подъе­мистых) сводах, чем в более пологих. По-этому для определенного соотношения по­ездной нагрузки и массы свода назначают такое очертание его оси, которое исключа­ло бы появление недопустимого для кладки растяжения.

Нельзя забывать и того, что при более пологом своде возрастает распор, а это ве­дет к удлинению опор. Наконец, в сводах больших пролетов даже при соблюдении указанных условий возникает значительное сжатие, превышающее допускаемое. Поэто­му пролеты каменных мостов под железную дорогу обычно не превосходят 60 м ограничение величины пролетов, а главное, большая тру­доемкость изготовления по сравнению с другими капи­тельными мостами привели к сокращению строительства каменных мостов.

Бетонные мосты, во многом сходные с каменными, проще в из­готовлении, но имеют свои особенности и недостатки, ограничива­ющие их применение (стр. 148).

Тем не менее на дорогах немало каменных и бетонных мостов прежних лет постройки. Из-за большой массивности они наименее чувствительны к происходящему утяжелению поездов и далеко не исчерпали своей грузоподъемности.

2. Конструкция каменных и бетонных мостов

Основным элементом каменного моста, помимо опор, является свод (рис. 138). На своде до уровня проезда возвышается над­сводное строение часто в виде щековых стен. Пазухи между стенами снизу заполнены обычно бутовой или бетонной кладкой с изоляцией и водоотводом, а над ними — балластом для пути. Свод сплошной на всю ширину моста и непрерывный от опоры до опоры. Его выкладывают из отдельных камней на растворе раз­мещаемых своими основаниями («постелями») нормально продоль­ной оси свода (рис. 138). Такое расположение камней соответствует сжимающему усилию в своде, действующему в направлении той же оси.

Толщина свода (по высоте) около ¹ /₂₀ пролета; при проле­тах более 20 м она уже превышает 1 м. Поэтому поперечные ряды кладки состоят из нескольких камней по толщине свода и его ши­рине (поперек моста). Для равнопрочности кладки соблюдают пе­ревязку (несовпадение) швов между камнями в смежных рядах. В бетонных (монолитных) сводах кладка сплошная.

Свод опирается на опоры пятами. С них начинают кладку сво­да и ведут ее снизу вверх до серединного, замыкающего ряда — замка. Возвышение замка над уровнем пят (стрела подъ­ема) характеризует кривизну свода при данном пролете между серединами пят: меньшей стреле подъема соответствуют более по­логие своды. Они отличаются от подъемистых увеличенным рас­пором, большей силой сжатия вдоль свода. Сжатие, а значит, и по­перечное сечение свода в еще большей мере, возрастают с увеличе­нием пролета.

Под поездом овод несколько прогибается. Деформация происхо­дит и от изменения температуры. С похолоданием свод, укорачи­ваясь, прогибается, а с потеплением приподнимается. Со сводом деформируется и надсводное строение. Чтобы эти деформации не повреждали кладку между щековыми стенами и опорами, остав­ляют деформационные швы (см. рис. 138). При пролетах до 15 м деформации ничтожны, поэтому такие швы не обязательны.

Наряду со сплошными щековыми стенами можно встретить и сквозное надсводное строение—с проемами, перекрытыми также сводами (рис. 139) или балками из железобетона. То и другое об­легчает постоянную нагрузку, сокращает расход материалов.

Балластное корыто моста оклеивают гидроизоляцией (рис. 140, а). Для отвода воды корыту придают уклоны (рис. 140, б). В пониженных его местах располагают чугунные водоотводные трубки, прикрытые сверху решетчатыми колпаками с обсыпкой

из камней от засорения балластом. Низ трубок выпускают за по­верхность свода для предотвращения смачивания кладки. Для гидроизоляции применяли обычно джутовое полотно, пропитанное битумом, но позднее получили распространение гидро- и металлоизол, стеклоткань, а также полихлорвиниловые и другие пластики. Любой из этих материалов наклеивают битумной мастикой на изо­лируемую поверхность (предварительно выровненную цементным раствором) и друг на друга в два-три слоя. Полотна материала размещают внахлестку с перекрытием швов. Изоляцию с поверх­ности корыта заводят внутрь трубок. Сверху изоляцию покрыва­ют битумной мастикой и защищают слоем цементной смазки с проволочной сеткой внутри. Помимо битумно-рулонной гидроизоля­ции, теперь применяют и тиоколовую со стеклосеткой.

Более сложно устройство гидроизоляции над деформационным швом, так как надо обеспечить подвижность и в то же время водо­непроницаемость. Изоляцию над швом укладывают с опущенной складкой — компенсатором раскрытия шва, а сверху защищают нержавеющими листами внахлестку, закрепленными к кладке (рис. 141). В повышенных местах корыта, на водоразделе шов достаточ­но перекрыть только листом от засорения балластом.

Опоры каменных мостов из-за распора длиннее, чем у балоч­ных мостов. Больше это относится к устоям (см. рис. 140, б). Фор­ма устоя соответствует направлению передачи опорного давления свода на грунт. Устой как бы продолжает свод, постепенно уширя­ясь книзу для передачи давления грунту. В быках распор от сводов

смежных пролетов вза­имно уравновешивается. Это сокращает размер быка по сравнению с ус­тоем.

Опорные подуш­ки, воспринимающие давление от свода, вы­полняют, как и свод, из прочных пород камня, а при бетонной кладке — из бетона повышенной прочности.

Сопряжение пят с подушками в каменных мостах непосредственное, без опорных частей. Прокладка из листового свинца, применявшаяся в старых мостах, предназначалась для уплотнения и более равномерной передачи опорного давления.

Путь на каменных мостах, как и на других с балластным коры­том, не отличается от пути вне моста. Добавляются лишь охран­ные приспособления — контррельсы. С боков по длине моста имеются каменные или металлические перила с подвижными вставками над деформационными швами.

3. Разновидности каменных и бетонных мостов

Врассмотренных мостах свод составляет как бы одно целое с опорами. Поэтому такие бесшарнирные своды в наибольшей сте­пени связаны с положением опор. Неодинаковые осадки опор, лю­бые наклоны и сдвижка их в стороны изменяют очертание оси сво­да, вызывая опасные усилия, разламывающие свод, в связи с рас­тяжением, неблагоприятным для кладки.

Отрицательное влияние деформации опор снижается при сво­дах, опертых на опоры шарнирно. Шарниры позволяют своду по­ворачиваться в пятах так, что давление свода на опоры даже при их осадках сохраняется центральным по оси свода. В таких двух­шарнирных сводах, т. е. с шарнирами у пят, неодинаковая, разли­чающаяся на небольшую величину осадка опор почти не изменяет очертания оси свода и потому не вызывает в нем опасного растяже­ния.

Но в двухшарнирных сводах напряжения все же зависят от смещений опор, в частности, при раздвижке их распором свод уполаживается и в кладке возникает растяжение. Подобным же обра­зом влияет изменение температуры воздуха. С ее понижением со­кращается длина, а следовательно, и кривизна оси свода. При по­вышении, наоборот, удлинение свода увеличивает его кривизну. Связанные с этими деформациями дополнительные напряжения возрастают с увеличением пролета, но они в двухшарнирных сво­дах меньше, чем в бесшарнирных.

Дополнительные напряжения в своде обусловлены тем, что деформация опор и колебания температуры изменяют кривизну сво­да. Если же к двум шарнирам у пят добавлен третий шарнир в замке, то кривизна таких полусводов изменяться не будет; при изменении пролета или длины трехшарнирный свод может под­няться или опуститься в замке за счет поворота в шарнирах. Благо­даря этому трехшарнирные своды допускают смещение опор и в широких пределах изменение температуры, не испытывая при этом дополнительных напряжений.

Однако, шарниры, как всякое подвижное сопряжение, ослож­няют конструкцию и уход за ней.

Разновидностью массивных мостов являются мосты с бетонны­ми сводами. Монолитные бетонные своды, т. е. бетонируемые на месте строительства в опалубке, неудачны тем, что из-за усад­ки при твердении бетона они испытывают растяжение и растрес­киваются.

Усадка снижается в сборных бетонных сводах, монтируемых из блоков, как из камней. Но и в этом случае бетонные своды боль­ше, чем каменные, чувствительны к изменению температуры ввиду большего коэффициента расширения. Из-за этого, а также более высокой упругости деформационные швы в надсводном строении над опорами в бетонных мостах требуется устраивать при проле­тах уже более 10 м (вместо 15 м для каменных).