Профиль мостового перехода
Продольный профиль по оси мостового перехода дает расположение наибольших глубин по ширине реки.
На продольном профиле наносится геологический разрез горизонты воды в паводок и межень, горизонты высокого и низкого ледохода.
На профиль наносятся линии общего и местного размывов. В курсовом проекте коэффициент общего размыва можно определять приближенно по формуле
(1.1)
По найденному коэффициенту размыва наносят линию общего размыва, пользуясь формулой
Н1=К× Н2 (1.2)
Величину местного размыва у опор принимаю ориентировочно 2 м в зависимости от коэффициента общего размыва, типа грунта, скорости течения и формы поперечного сечения опоры.
Выбор длины пролетов
Длина пролетов (если она не задана) выбирается в основном из двух условий: пропуска ледохода и минимальной стоимости моста.
Минимальная длина пролета для беззаторного пропуска ледохода [3] определяется по формуле
(1.1)
где bоп – ширина опоры на расчетном уровне ледохода, bоп =1 м;
Kл – удельное расчетное давление льда на опору, Kл;=34
Vл – средняя скорость движения ледохода, Vл = 1,5 м/с;
Pл – отношение площади, занятой льдом ко всей площади водной поверхности, Pл = 0,7;
Bл – ширина реки при расчетном уровне ледохода Bл =111,6 м;
Lл – средний поперечный размер льдин, Lл = 11,16.
Длина пролёта из условия минимальной стоимости моста будет такой, при которой стоимость одного пролета моста равна стоимости опоры. Стоимость опоры зависит от высоты моста.
Длина пролёта из условия минимальной стоимости определяется по графику (рисунок 1.2).
Из двух значений минимальной длины пролета, определенных из условий беззаторного пропуска ледохода и экономичности, выбирают наибольшее т.е. lmax=17м.
Рисунок 1.2 - Область применения разрезных пролётных строений
Разбивка моста на пролёты
Высота предварительно напряжённых балок по типовому проекту 3.503-12 для использования одинаковой опалубки при разных длинах балок принята: 17,18,21 и 24 м - 1,2 м.
Возвышение низа пролётных строений над горизонтом высокого ледохода принимается в зависимости от наличия наледных явлений и карчехода от 0,5 м до 1,5 м.
Длины пролетов следует назначать с соблюдением принципов модульности и унификации конструкций. Длины типовых пролётных строений принимаются кратными 3,0 м: 18,м.
Длину моста по настилу Lн перекрывают балками выбранной длины. При этом, как правило, целое число балок выбранной длины не помещается на длинеLн. Принимается целое число балок с увеличением или уменьшением длины моста по настилу не более чем на 10-20 % от требуемой длины. Если это условие не удовлетворяется, то в пределах конусов располагают доборные пролёты меньшей длины.
Желательно, чтобы глубина воды у левого и правого конусов была бы одинакова.
После разбивки на пролёты определяют фактическое отверстие моста. Оно равно сумме длин пролётов в свету, отсчитанной по горизонту высокой воды. В крайних пролётах расстояние отсчитывается от конуса до грани опоры.
Рисунок 1.3 - К определению длины моста по настилу
Выбор типа фундаментов
По заданным геологическим условиям и глубине воды в межень определяют тип фундамента.
1.4. Фундаменты мелкого заложения
Фундаменты мелкого заложениярационально применять при прочных (скальных, крупнообломочных, валуногалечниковых) грунтах, близко расположенных к поверхности дна русла и небольшой величине размыва. Высота фундамента обычно не должна превышать 5-6 м. Подошва фундамента должна быть заглублена ниже линии местного размыва на величину не менее 2,5 м. В скальных грунтах подошва фундамента заглубляется в скалу на 0,25 м, так как верхний слой скалы часто имеет трещиноватую или выветрившую структуру пониженной прочности. Верхний обрез фундамента располагается на 0,5 м ниже ГМВ в русле, а на поймах ниже уровня поверхности грунта после его размыва. При грунтах, подверженных морозному пучению (т.е. во всех случаях, кроме скальных, гравелистых и крупнопесчанных грунтов) подошва фундамента должна быть расположена на 0,25 м ниже глубины промерзания.
Выбор типа опор
Промежуточные опоры
Тип опор выбирается в зависимости от высоты опоры, толщины льда и длины пролёта.
Гибкие свайные или стоечные опоры применяют при малой высоте опор, малой длине пролета и небольшой толщине льда. Для свайных опор необходимо учитывать вид грунта для возможности забивки свай.
Столбчатые безростверковыее опоры применяют при толщине льда до 1,0 м. Как правило, столбы выполняют из оболочек. При большой высоте опор столбы могут выполняться ступенчатыми из оболочек разного диаметра. В зависимости от интенсивности ледохода диаметр столбов принимают от 1,0 до 2,0 м. При малой ширине моста опоры и малой интенсивности ледохода опоры могут быть одностолбчатыми. На столбы устанавливается железобетонный ригель с консолями. Расстояние между столбами и длины консолей выбираются из условия равенства положительных и отрицательных изгибающих моментов, то есть около 0,6 от длины ригеля. Расстояние между столбами, как правило, не превышает 6 м.
Опоры-стенки применяются при длине пролетов до 30 м. Они могут быть сборными из вертикальных блоков, монолитными и сборно- монолитными.
В Казахстане широкое применение нашли сборно- монолитные опоры конструкции Каздорпроекта.
Массивные монолитные, сборные и сборно-монолитные опоры применяются при значительных длинах пролетов и больших продольных горизонтальных нагрузках на опору, в частности в неразрезных пролетных строениях, когда на опоре расположена шарнирно неподвижная опорная часть.
При значительной высоте опор и большой толщине льда применяют облегченные опоры со столбчатой надстройкой.
Массивные опоры часто применяются на несудоходных реках, а также на реках низких судоходных категорий при большой толщине льда.
Ширину опор балочных мостов можно принимать ориентировочно для пролета 20 м – 1,2 м; 40 м – 1,5 м; 60 м – 1,6 м; 100 м – 2,5 м.
Длина опоры (или ригеля) поперек моста превышает расстояние между осями крайних балок на 1,4 – 2,0 м.
Обрезы фундаментов выполняют шире опоры не менее чем на 0,5 м в каждую сторону.
1.5.2 Береговые опоры
Береговые опоры (устои) могут быть необсыпные и обсыпные. При устоях необсыпного типа конус располагается в пределах длины самого устоя и его подошвы. Для обсыпных устоев конус насыпи входит в пролет. Обсыпные устой требуют меньшего расхода бетона, однако при этом увеличивается длина моста при заданном отверстии.
В качестве необсыпных устоев часто применяются устои с обратной стенкой. Они могут быть целесообразны при высоте насыпи до 6 м. Для удержания бокового активного давления грунта устраивают обратные стенки, опирающиеся на фундамент.
Могут применяться также сборные железобетонные устои в виде подпорной стенки, закрепленной анкерной плитой, которая расположена за пределами конуса обрушения.
В качестве обсыпных устоев для небольших крайних пролетов могут применяться свайные и стоечные опоры. При больших пролетах и высотах насыпи применяются обсыпные монолитные устои. Однако, в настоящее время стремятся применять сборные устои. В качестве таковых применяются устои с вертикальными стенками и столбчатые из свай оболочек или стоек. Применение таких устоев значительно уменьшает активное давление грунта на опору. Поверх стенок или столбов укладывается железобетонный ригель. При значительных высотах насыпи кроме вертикальных стоек применяют наклонные стойки меньшего поперечного сечения. Устои диванного типа применяют в случае разрезных пролетных строений и малой осадке насыпи.
При проектировании фасада монолитного обсыпного устоя определяют положение и размеры подферменной площадки по строительной высоте пролетного строения, размеров подферменников и опорных частей. Откос конуса необсыпных устоев проводится с уклоном 1: 1,25 на первых 6 м, 1:1,5 на вторых 6 м и 1:1,75 на следующих 6 м. На подтопляемых откосах уклон должен быть не более 1:1,5. При высоте насыпи более 12 м уклон должен быть не более 1: 1,75 в пределах всего конуса.
Откосы конусов обсыпных устоев в пределах подтопления должны быть не круче 1:1,5. Откосы конусов должны проходить ниже подферменной площадки или верха боковых стенок, ограждающих шкафную часть, не менее чем на 0,4 м.
Для удержания бокового, активного давления грунта устраивают в обсыпных устоях открылки, а в не обсыпных обратные стенки (рисунок 1.5). Открылки и обратные стенки должны входить в конус на величину не менее 0,75 м при высоте насыпи до 6 м и не менее 1,00 м при высоте насыпи более 6 м. Для уменьшения длины открылков используют боковые щиты.
В обсыпных устоях линия пересечения поверхности конуса с передней гранью устоя должна быть расположена выше ГВВ не менее чем на 0,5 м.
Для плавного въезда на мост и для уменьшения нагрузки на устой от давления грунта устраивают переходные плиты.
Конуса насыпи за устоями отсыпается из дренирующих грунтов. Длина такой отсыпки должна быть поверху не менее высоты насыпи плюс 2 м, по низу не менее 2 м.
Откосы конусов должны быть укреплены на всю высоту насыпи.
Ширина насыпи на протяжении 10 м от задней грани устоев должна быть не менее расстояния между перилами плюс 0,5 м с каждой стороны моста.
Рисунок 1.5 –Схема сопряжения моста с насыпью для обсыпного устоя