Типы искусственных сооружений

Для обеспечения устойчивости земляного полотна на косого­рах, в местах пересечения автомобильной дороги с реками, ов­рагами или балками, по которым стекает вода от дождей и та­яния снега, а также при пересечении существующих дорог устраивают различного рода искусственные сооружения. К ним относят: подпорные стенки, трубы, мосты, путепроводы, виаду­ки, эстакады и др. Большею часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют мосты и трубы.

1— насыпь 2 — пролетное строение, 3— устои (крайняя опора), 4— промежуточная oпора, l0 -расстояние между гранями опор l- расчетный пролет

С точки зрения требований автомобильного транспорта наи­лучшим является то сооружение, которое не меняет условий движения автомобилей не требует изломов в плане и профиле проектной линии автомобильной дороги, не стесняет проезжую часть и обочины, а также не нуждается в изменении типа до­рожного покрытия.

Этим условиям наиболее отвечают трубы, которые можно применять при любых сочетаниях продольного профиля и плана дороги и при любой высоте насыпи. Поэтому количество труб на автомобильных дорогах составляет 85% от общего количест­ва водопропускных сооружений.

Трубы представляют собой простейшие искусственные соору­жения (рис. 41,а), которые устраивают для пропуска воды под земляным полотном автомобильной дороги при пересечении пе­риодически или постоянно действующих водотоков с расходом до 10—15 м³/с.

На современных автомобильных дорогах трубы монтируют из отдельных железобетонных звеньев круглого или прямоуголь­ного сечения. Железобетонные круглые трубы устраивают одно- очковыми и многоочковыми диаметром от 0,75 до 2 м. Прямо­угольные железобетонные трубы применяют при большом рас­ходе воды.Так как сверху трубы засыпают грунтом насыпи, на поверх­ности которой устраивается такое же покрытие, как и на смеж­ных участках дороги, то проезжающие по дороге автомобили не испытывают никаких изменений в условиях движения над трубой по сравнению с другими участками.

Мосты представляют собой искусственные сооружения, пре­рывающие земляное полотно дороги (рис. 41, б); движение авто­мобилей происходит по пролетному строению моста, поддержи­вающему ездовое полотно и расположенному на опорах, которые передают давление пролетных строений на грунт.

Мосты бывают однопролетными с двумя опорами и многопро­летными, когда, кроме крайних опор, устраиваемых в местах сопряжения моста с берегами, называемых устоями, имеются и промежуточные опоры.

Уровень воды в реках колеблется в течение года. Большую часть года реки имеют низкий уровень — уровень межени (УМВ). В период весеннего половодья, а на некоторых реках и в летний период приток воды резко увеличивается и уровень воды повы­шается. Этот наивысший уровень воды называют уровнем высо­ких вод (УВВ). Расстояние от поверхности проезда на мосту до уровня меженных вод называют высотой моста Н1 Расстоя­ние от низа пролетного строения до уровня высоких вод или расчетного судоходного уровня (РСУ) называют свободной высо­той под мостом Н (см. рис. 41,б). Свободная высота под мостом должна быть достаточной для безопасного пропуска высокой воды, а на судоходных реках — для пропуска судов. Расстояние от поверхности проезда на мосту до низа пролетного строения называют строительной высотой моста h. Расстояние между центрами опорных точек l называют расчетным пролетом. Сум­ма расстояний между внутренними гранями опор называется отверстием моста. Отверстие, высота и ширина моста, а также величина пролетов и свободная высота под мостом — основные размеры моста.

В зависимости от расположения уровня проезда по отноше­нию к пролетному строению моста различают: мосты с ездой поверху и мосты с ездой понизу. Проезжая часть может быть расположена также в пределах высоты пролетного строения. В этом случае сооружение носит название моста с пониженной ездой, или ездой посередине.

По материалу пролетных строений мосты могут быть деревян­ные, каменные, бетонные, железобетонные, металлические и ком­бинированные, по назначению-автодорожные, железнодорож­ные, пешеходные, а также совмещенные для нескольких видов движения и специального назначения (для пропуска трубопро­водов, кабелей и т. п.).

В зависимости от своих конструктивных особенностей и усло­вий обеспечения движения судов мосты разделяют на высоковод­ные, разводные и наплавные. Мосты обычно строят высоководными, т. е. свободно пропускающими высокие воды при паводках и проходящие по реке суда (рис. 42,а). При отсутствии на реке судоходства или сплава леса возвышение низа пролетного строе­ния над УВВ определяется безопасностью пропуска под мостом высоких вод.

При невозможности или нецелесообразности возведения высо­ких насыпей (подходов к мосту) строят разводные мосты. Для пропуска судов в таких мостах устраивают разводной пролет (рис. 42,б). Представителями мостов этой группы являются мосты через р. Неву в Ленинграде.

Наплавными называют мосты на плавучих опорах (понто­нах). Их применяют при пересечении широких н многоводных рек в тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах требует больших затрат, которые не оправдываются предпола­гаемым грузооборотом по мосту (рис. 42,в).

Встречаются и другие искусственные сооружения, аналогич­ные мостам: путепроводы, эстакады, виадуки. Путепроводы пред­назначены для пересечения дорог в разных уровнях (рис. 42,г); эстакады — для размещения дороги над поверхностью земли, с тем чтобы нижележащее пространство можно было использо­вать для проезда (рис. 42, д). В городах эстакады устраивают и для пропуска автомобильного движения. Виадуки устраивают при пересечении дорогой глубоких лощин, оврагов или суходолов (рис. 42,е). Постройка виадука обходится дешевле возведения насыпи при глубине пересекаемого препятствия более 20-25м.

Многочисленные конструкции современных мостов по усло­виям их работы под нагрузкой могут быть разделены на четыре основные группы: балочные, арочные, рамные и висячие.

В балочных мостах пространство между опорами перекрыто сплошной балкой или решетчатой балочной фермой. При дейст­вии вертикальных нагрузок пролетное строение моста работает на изгиб, передавая на опоры только вертикальные реакции (рис. 43,а).

Рис 43. Основные системы конструкций мостов

В арочных мостах основным несущим элементом является криволинейный брус, называемый аркой, концы которой упира­ются в опоры (рис. 43,б). Вертикальная нагрузка вызывает сжа­тие и частично изгиб арки. Давление арки, передаваясь на опо­ры, кроме вертикальной нагрузки, создает также горизонтальный распор, стремящийся раздвинуть опоры.

В рамных мостах (рис. 43,в) пролетные строения и опоры жестко связаны между собой в монолитную конструкцию. При такой связи пролетное строение, находясь под нагрузкой, вовле­кает в работу на изгиб и опоры, что существенно улучшает усло­вия работы пролетного строения и моста в целом.

В висячих мостах несущими элементами являются тросы или цепи, перебрасываемые через высокие стойки (пилоны) и заанкериваемые по концам жестких балок пролетного строения (рис. 43,г). Висячие мосты весьма экономичны и легки, обычно их применяют для перекрытия больших пролетов (1—1,5 км).

Любой мост, как ответственное инженерное сооружение, дол­жен удовлетворять ряду требований, заключающихся в первую очередь в том, что въезд на мост и движение по мосту должны быть удобными и безопасными (с учетом перспективы роста движения). Основными причинами, снижающими безопасность движения автомобилей на искусственных сооружениях являют­ся: неудачное расположение мостов и подходов к ним в плане и профиле; недостаточная ширина мостов и малая высота бор­дюров; неудачная конструкция и расположение ограждений на подходах к искусственным сооружениям.

В настоящее время мосты проектируют с шириной пролетно­го строения, равной ширине земляного полотна. Во избежание съездов автомобилей на железобетонных мостах бордюры устраи­вают высотой не менее 40 см.

На подходах к мостам и путепроводам применяют огражде­ния балочного типа, которые устанавливают по плавным, расши­ряющимся от перил моста кривым, сопрягая их с бровкой зем­ляного полотна.

Мосты с ездой поверху лучше отвечают производственным эксплуатационным и архитектурным требованиям. Они проще по конструкции и по условиям возведения. При проезде по тако­му мосту элементы конструкции не затемняют окружающего пейзажа, а в городских условиях эти мосты не нарушают общего вида окружающей застройки.