Мосты различных типов

МОСТЫ

Для проложения дороги через такие препятствия, как реки, овраги, лощины и суходолы, а также через другие дороги строят мосты.

МOCT представляет собой искусственное сооружение, состоящее из пролетных строений, поддерживающих ездовое полотно, и опор, передающих опорные давления пролетных строений на грунт. Если у моста только две опоры, то его называют однопролетным, при наличии же промежуточных опор— многопролетным. Крайние опоры, расположенные в местах сопряжения моста с берегами, называют устоями, а промежуточные опоры — быками. Расстояние между центрами опорных точек пролетного строения носит название расчетного пролета.

Свободную ширину зеркала воды под мостом по горизонту высоких вод называют отверстием моста. Расстояние от поверхности проезда по мосту до горизонта меженных вод называют высотой моста. Расстояние от низа пролетного сечения до горизонта высоких вод или наивысшего судоходного горизонта носит название свободной высоты под мостом.

В зависимости от расположения уровня проезда по мосту различают:

1) мосты с ездой поверху, когда проезжая часть расположена по верху пролетных строений;

2) мосты с ездой понизу; 3) мосты с ездой посередине, у которых ездовое полотно расположено в пределах пролетного строения.

По материалу пролетных строений мосты могут быть деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и металлические.

В зависимости от срока службы мосты могут быть временные (на срок не более 4—5 лет или не обеспечивающие круглогодичной работы—наплавные или разборные) и постоянные.

По роду обращающейся нагрузки среди мостов различают: автодорожные (для всех видов движения, осуществляемого по автомобильным дорогам), пешеходные, железнодорожные, совмещенные (для одновременного пропуска автомобильного и железнодорожного транспорта), специального назначения (для прокладки трубопроводов, кабелей и др.)

Для пропуска водных путей строят мосты-каналы, а для целей водоснабжения — акведуки.

В зависимости от своих особенностей и условий службы мосты могут быть разделены на следующие основные виды: мосты обычного типа, разводные мосты, трансбордеры, или мостовые паромы, наплавные мосты.

Кроме этих основных видов мостов применяются и другие виды сооружений, аналогичные мостам и называемые путепроводами, эстакадами и виадуками.

Мостами обычного типа, или мостами высокого уровня (высоководными), называют мосты, расположенные на такой высоте над рекой, при которой они не препятствуют пропуску высоких вод, а также судоходству или сплаву. В этих мостах величина возвышения низа пролетных строений над горизонтом высоких вод или над расчетным судоходным горизонтом не должна быть меньше величины судоходного габарита для данной реки. При отсутствии на реке судоходства или сплава леса величина возвышения низа пролетных строений определяется безопасностью пропуска под мостом вод весеннего паводка.

В некоторых случаях строят мосты, имеющие лишь небольшое возвышение над горизонтом меженных вод — это низководные мосты. Они не способны пропускать высокие воды и при паводках либо затопляются (затопляемые мосты), либо подвергаются разборке (разборные мосты).

Разводными называются мосты на постоянных опорах, имеющие подвижные пролетные строения, которые открываются (разводятся) для пропуска судов. Недостатком разводных мостов является неизбежность перерывов движения по мосту — при разведенном пролете или по реке — при закрытии разводного пролета.

Трансбордеры, или мостовые паромы, устраивают для пересечения широкого водного пространства при слабом движении между берегами. Трансбордер представляет собой легкую конструкцию, перекрывающую водное препятствие и поддерживающую пути, по которым движется тележка с подвешенной к ней платформой, предназначенной для перевозки пассажиров и грузов.

Наплавными называют мосты на плавучих опорах. Они применяются при пересечении широких и многоводных рек в тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах не оправдывается интенсивностью движения по мосту. Более примитивным способом связи между берегами многоводных рек или заливов и проливов является паромная переправа.

Путепроводы — это мостовые сооружения, предназначенные для пропуска одной дороги над другой (пересечение в разных уровнях).

Эстакадой называют мостовую конструкцию, служащую для пропуска движения на некоторой высоте над поверхностью земли чтобы нижележащее пространство могло быть использовано для проезда или для других целей. В городах эстакады часто устраивают для пропуска скоростного автодвижения, метрополитена или железной дороги.

Виадуки устраивают вместо насыпей при пересечении дорогой глубоких лощин, оврагов или суходолов.

Акведуки — это мосты-водоводы, сооружаемые для перехода канала через дороги, овраги, реки.

По условиям работы под нагрузкой могут быть выделены следующие системы пролетного строения: балочная, арочная, рамная и висячая. В последнее время в практику строительства все больше и больше входят комбинированные системы мостов, представляющие собой сочетание двух простейших систем, например балочной и арочной.

При балочной системе пролетное строение под действием на него вертикальной нагрузки работает на изгиб и передает на опоры вертикальное давление.

По конструктивным особенностям различают: балочные разрезные мосты, пролетное строение которых перекрывает только один пролет,—эти мосты легко переносят неравномерные осадки; балочные неразрезные мосты, пролетное строение которых представляет собой балку на нескольких опорах, перекрывающую ряд пролетов, — эти сооружения весьма чувствительны к неравномерным осадкам и поэтому их можно строить только на весьма прочном и несжимаемом основании; консольные мосты, у которых пролетные строения частично заходят в соседние пролеты и поддерживают соединительные балки, являются в какой-то мере промежуточными конструкциями между двумя первыми. По отношению к неравномерным осадкам они близки к балочным разрезным мостам.

Балочные мосты в настоящее время строят преимущественно из железобетона и лишь иногда из дерева.

В арочных мостах под воздействием вертикальных нагрузок возникают наклонные опорные реакции, которые могут быть разложены на вертикальные и горизонтальные. Горизонтальная составляющая либо передается на опоры, либо воспринимается специальным элементом—затяжкой. В этом случае на опоры моста будут действовать лишь вертикальные опорные реакции. Арочные мосты могут возводиться из камня, бетона, железобетона, металла и дерева.

В рамных мостах пролетные строения составляют единую конструкцию с опорами. При действии вертикальных нагрузок опорам и фундаментам рамных мостов передаются не только сжимающие, но и изгибающие моменты, а иногда и распор. Рамные мосты обычно выполняются из железобетона.

В висячих мостах пространство между опорами перекрывается поясом из тросов (канатов) или цепей, работающих на растяжение и поддерживающих балку жесткости с проезжей частью. Трос или цепи передают своими концами, заделанными в специальные анкерные опоры, наклонные усилия (вертикальная составляющая и горизонтальный распор). Балка жесткости служит для восприятия распорного давления и, кроме того, уменьшает прогиб проезжей части. Висячие мосты раньше строили главным образом из металла и реже из дерева, теперь строят из железобетона.

Комбинированные мосты представляют собой различные сочетания из перечисленных выше простых систем. Строят их в настоящее время, так же как и большинство других современных крупных мостов, из предварительно-напряженного железобетона.

По характеру опор могут быть мосты с неподвижными и подвижными (например, плавучими у наплавных мостов) опорами. Пролетное строение также может быть либо неподвижным, либо подвижным (у разводных мостов).

Мост как ответственное инженерное сооружение должен удовлетворять ряду требований: производственных и эксплуатационных, расчетно-конструктивных, экономических и архитектурных.

По производственным и эксплуатационным требованиям мост должен обеспечивать безопасное движение транспорта без снижения его скорости. Ширина его проезжей части и тротуаров должна соответствовать расчетной пропускной способности с учетом перспективы роста движения.

Полотно проезжей части должно быть изготовлено из прочного и износоустойчивого материала с хорошим отводом дождевой воды с его поверхности.

Выбор схемы моста, величины пролетов, возвышения над горизонтом воды в реке должен обеспечивать безопасный пропуск паводковых вод и ледохода, а также удовлетворять требованиям судоходства. Для путепроводов этот выбор обусловливается требованиями существующих минимальных габаритов пересекаемой дороги.

Очень большую роль в выборе схемы моста играют и геологические условия. Так, при сложных геологических условиях, когда опоры располагаются в пределах различных инженерно-геологических элементов и будут иметь различные по величине осадки, может быть выбран балочный тип моста с разрезкой балки по пролетам. При однородном и слабодеформируемом основании может быть выбрана схема неразрезной балки (фермы) на нескольких опорах и т. д. Выбор длины пролета и вообще типа моста, особенно при перекрытии глубоких долин, также в значительной мере зависит от геологических и геоморфологических условий.

Необходимо, чтобы конструкция моста была удобна для изготовления и возведения, отвечала требованиям современного индустриального производства (на заводах строительных конструкций) и механизированного сборного возведения при высоких темпах и качестве выполнения строительных работ.

Расчетно-конструктивные требования заключаются в том, что сооружение в целом и отдельные его элементы должны удовлетворять условиям прочности, устойчивости и жесткости.

Устойчивость сооружения определяется его способностью сохранять первоначальную форму и положение при действии любых расчетных внешних нагрузок.

Требования к жесткости сооружения заключаются в том, что деформации его под действием нагрузок не должны превышать допускаемых величин. Если мост или отдельные его элементы недостаточно жестки, то при движении по мосту могут возникнуть значительные вибрации, ослабляющие и расстраивающие соединения элементов конструкции. Большие прогибы пролетного строения могут привести к вредным для конструкции провесам.

Архитектурные требования заключаются в том, что мост должен иметь внешний вид, гармонически связанный с окружающей местностью и обстановкой. Особенно серьезные архитектурные требования предъявляются к городским мостам.

Проектирование ведется с учетом назначения моста, и ширина его в зависимости от того, в состав какой дороги мост входит, определяется существующими стандартными габаритами.

Проект моста составляется на основании результатов специально проводимых изысканий, в процессе которых изучаются геологическое строение участка мостового перехода, гидрогеологические условия, физико-механические свойства грунтов основания опор и т. п. Начинаются эти изыскания обычно с выбора места для пересечения того или иного препятствия, с последующей детализацией инженерно-геологических условий этого пересечения. Наряду с геологическими условиями изучаются топография берегов и самого перехода, гидравлика естественного режима потока (уровенный режим, скорости и направление течения, условия ледохода и т. п.), возможности изменения режима потока под влиянием строительства моста, вероятность возникновения размывов грунтов дна долины и т. п.

Мосты испытывают действие различных нагрузок, которые можно разделить на следующие группы: вертикальные — подвижные, или временные, и постоянные; горизонтальные— ветровые, центробежные, тормозные, поперечные толчки и удары подвижной нагрузки.

Кроме того, мосты могут испытывать нагрузки от давления грунта, от напряжений при изменении температуры, от ударов и давления льда, от навала судов и плотов на опоры, от перераспределения напряжений при неравномерных осадках опор, от сейсмического воздействия, а также в результате напряжений, возникающих в процессе строительства.

Под подвижной, или временной, нагрузкой понимают давление, возникающее в связи с прохождением по мосту всех видов транспорта (и пешеходов), для которых предназначен данный мост.

Постоянную нагрузку создает собственный вес моста, а также давление грунта, если оно имеет место при данной конструкции сооружения.

Фундаменты мостовых опор и основания являются весьма ответственными элементами сооружения, от качества и надежности которых в значительной степени зависит долговечность сооружения. Поэтому к основаниям и фундаментам мостовых опор предъявляются такие же высокие требования, как и к самим мостам.

При строительстве мостов на участках развития достаточно прочных и устойчивых грунтов используют естественное основание, а при строительстве на слабых грунтах — искусственное.

В зависимости от особенностей-геологического строения и инженерно-геологических условий мостового перехода могут быть выбраны разные схемы опирания фундамента и разная конструкция самих фундаментов. Во многих случаях это будут или массивные, или столбчатые, или свайные-фундаменты. В последнее время среди фундаментов мостовых опор получили широкое распространение крупнодиаметровые сваи-оболочки.

МОСТЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ