Результат интеллектуальной деятельности: КРАЙНИЙ УСТОЙ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА ИЗ СВАРНОГО ТРУБЧАТОГО ШПУНТА С ФУНКЦИЕЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при проектировании и строительстве путепроводов и мостов различного назначения для всех природно-климатических зон.

Известен крайний, т.е. береговой, устой моста, включающий несущий элемент - фундамент, состоящий из нескольких столбов, подферменную плиту с опорной частью для опирания пролетного строения моста и насыпь подходов (книга Осипов В.О. «Мосты и тоннели на железных дорогах», Транспорт, М., 1988, с. 167-168, рис. 16, 14).

Недостатком указанной известной конструкции является то, что хотя в ней вертикальные нагрузки от пролетного строения передаются на прочные нижележащие слои грунта, но горизонтальные составляющие, в том числе от давления грунта, особенно, если грунт слабый, воздействуют на несущие столбы фундамента. Для восприятия этих горизонтальных нагрузок необходимо существенно увеличивать размеры фундамента, что приводит к увеличению материалоемкости устоя и трудоемкости строительства.

Эта проблема частично решается в известном уровне техники за счет разделения функций восприятия вертикальных и горизонтальных нагрузок различными элементами конструкции.

Например, известен береговой (крайний) устой моста, включающий фундамент, являющийся опорным несущим элементом и состоящий из одного или нескольких столбов, подферменную часть, выполненную в виде ригеля, на которую опирается пролетное строение моста, и массивную шкафную часть, выполненную в виде подпорной стенки, упорная плоскость которой повернута в сторону пролетного строения, а ее горизонтальная опорная площадка опирается на грунт. Для обеспечения раздельной работы столбов и подпорной стенки необходимо, чтобы конуса подходной части насыпи не засыпали тело столбов. Для снижения давления грунта тело насыпи дополнительно армируют нетканым синтетическим материалом (RU №2164270, 2001 г.).

В указанной известной конструкции несущий опорный элемент, т.е. фундамент, разгружен, по крайней мере частично, от горизонтальных сил, которые в данном случае воспринимаются массивной, материалоемкой подпорной стенкой. Кроме высокой материалоемкости, указанная известная конструкция трудоемка в строительстве и не применима для работы в условиях больших эксплуатационных нагрузок.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является крайний устой моста, содержащий подпорную стенку, выполненную с возможностью осуществления функции опорного несущего элемента и выполненную из забитых в грунт свай, соединенных между собой с помощью шпунтовых замков, подферменную часть для опирания пролетного строения моста, выполненную в виде монолитного ростверка, объединяющего верхние части свай, и анкерное устройство (KR 20040034555 А, 28.04.2004, реферат).

В указанном техническом решении проблема высокой материалоемкости и трудоемкости строительства крайнего устоя моста частично решена за счет того, что функцию опорного несущего элемента выполняет подпорная стенка. Однако эта конструкция обладает недостаточной несущей способностью и неприменима для мостов, работающих в условиях больших эксплуатационных нагрузок.

Для повышения несущей способности этой известной конструкции необходима ее дополнительная анкеровка, а это увеличивает трудоемкость и сроки строительства. Кроме того, указанная известная конструкция не обладает достаточно высокой надежностью и долговечностью.

Технической задачей изобретения является создание конструкции крайнего устоя моста, не имеющей указанных недостатков.

Технический результат - снижение трудоемкости и сокращение сроков строительства с одновременным обеспечением значительно более высокой несущей способности, прочности и долговечности крайнего устоя моста за счет снижения горизонтальной нагрузки на подпорную стенку, выполняющую роль опорного несущего элемента моста.

Указанная задача решается за счет того, что в крайнем устое моста, включающем удерживающую давление грунта подпорную стенку, выполняющую функцию опорного несущего элемента и содержащую забитые в грунт сваи, соединенные между собой с помощью шпунтовых замков, и подферменную часть для опирания пролетного строения моста, выполненную в виде монолитного ростверка, объединяющего верхние части свай, согласно предлагаемому изобретению он снабжен анкерно-разгрузочной платформой, установленной в грунте на дополнительных сваях со шпунтовыми замками, закрепленными на их наружных поверхностях, обращенных к подпорной стенке, при этом по меньшей мере часть свай подпорной стенки снабжена дополнительными шпунтовыми замками, соединенными с упомянутыми шпунтовыми замками свай анкерно-разгрузочной платформы с обеспечением анкеровки подпорной стенки.

В крайнем устое моста согласно предлагаемому изобретению сваи подпорной стенки и анкерно-разгрузочной платформы могут быть выполнены из стандартного сварного трубчатого шпунта, обладающего высокой несущей способностью.

Согласно предлагаемому изобретению крайний устой моста может быть снабжен дополнительно по меньшей мере одной анкерной тягой с натяжной муфтой, при этом один конец анкерной тяги закреплен на монолитном ростверке, а другой - на анкерно-разгрузочной платформе.

Крайний устой моста может быть дополнительно снабжен по меньшей мере одной анкерной тягой с шарниром, при этом один конец анкерной тяги закреплен на свае подпорной стенки, а другой ее конец закреплен на анкерно-разгрузочной платформе.

В предлагаемом изобретении установленная в грунте для увеличения прочностных характеристик устоя анкерно-разгрузочная платформа воспринимает и передает на нижележащие слои давление столба грунта, находящегося над ней, что уменьшает горизонтальную нагрузку на подпорную стенку.

Благодаря тому, что шпунтовые замки свай анкерно-разгрузочной платформы соединены в замок с дополнительными шпунтовыми замками свай подпорной стенки, создана очень жесткая и надежная конструкция крайнего устоя, выдерживающая большие эксплуатационные нагрузки, устойчивая к переменным и вибрационным нагрузкам.

Поскольку верхние части трубчатых свай подпорной стенки омоноличены ростверком, эксплуатационные нагрузки распределяются на несколько свай подпорной стенки, включая их в работу одновременно.

В предлагаемом изобретении подпорная стенка выполняет функцию опорного несущего элемента и воспринимает все действующие на устой усилия, как вертикальные от эксплуатационных нагрузок, так и горизонтальную составляющую от давления грунта. Поэтому наиболее предпочтительным является вариант выполнения подпорной стенки из так называемого трубошпунта, т.е. стальных труб с приваренными к ним шпунтовыми замками (см. ШТС - шпунт трубчатый сварной, ГОСТ Р52664-2010).

Благодаря уникальным свойствам трубошпунта несущая способность подпорной стенки многократно возрастает, что позволяет использовать ее в качестве опорного несущего элемента для крайнего устоя моста, испытывающего значительные эксплуатационные нагрузки.

Анкерные тяги по пп. 3 и 4 придают конструкции дополнительную прочность.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг 1. - конструкция крайнего устоя моста согласно предлагаемому изобретению в разрезе;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;

на фиг. 3 - крайний устой моста в разрезе с дополнительными анкерными тягами.

Крайний (береговой) устой согласно предлагаемому изобретению содержит подпорную стенку 1, выполненную из стальных трубчатых свай 2 с приваренными к их наружным поверхностям шпунтовыми замками 3, подферменную часть в виде монолитного ростверка 4, на которую опирается балка пролетного строения 5, переходную плиту 6, опирающуюся одним концом на монолитный ростверк 4, а другим - на опорный элемент 7, причем на плиту 6 наносится дорожное покрытие, анкерно-разгрузочную платформу 8, установленную в грунте на собственных сваях 9, часть из которых также снабжена шпунтовыми замками 3, соединенными «в замок» с дополнительными шпунтовыми замками 3 свай 2, анкерную тягу 10 с натяжной муфтой и анкерную тягу 11 с шарниром.

Технология возведения подпорных стенок из ШТС хорошо отработана, поэтому строительство предлагаемого крайнего устоя осуществляется в короткие сроки.

При этом для сооружения анкерно-разгрузочной платформы достаточно лишь погружение нескольких (например, четырех) дополнительных свай со шпунтовыми замками того же типоразмера, что и шпунтовые замки свай подпорной стенки. Очевидно, что трудозатраты и время, необходимое для выполнения этих работ, минимальны.

Подпорная стенка 1 из трубошпунта ШТС обладает высокой несущей способностью и жесткостью, низким коэффициентом использования металла. Поскольку трубошпунт изготавливается фактически в заводских условиях, он коррозионно стоек, имеет высокое качество замковых элементов, поэтому удобен в применении на стройплощадке.

Конструкция предлагаемого крайнего устоя экономически эффективна, надежна, безопасна и долговечна при работе в условиях больших эксплуатационных нагрузок.