БЕРЕГОВОЙ УСТОЙ МОСТА

Изобретение относится к строительству, а именно к мостостроению, и может быть использовано при строительстве мостов преимущественно в районах с суровым климатом.

Известен устой моста, включающий фундамент, подферменную плиту и шкафную стенку, которая воспринимает давление насыпи, при этом обеспечивается эксплуатационное требование - наличие зазора между точкой пересечения шкафной и подферменной частей и поверхностью речного конуса насыпи подходов [1].

Недостаток этого технического решения состоит в том, что при сооружении моста в слабых грунтах размеры фундамента становятся неоправданно большими.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устой моста, включающий фундамент, состоящий из нескольких столбов, подферменную плиту, опорную часть, шкафную часть и насыпь подходов [2].

Недостаток этого устоя заключается в том, что несмотря на то, что вертикальные нагрузки могут быть переданы на прочные нижележащие слои грунта, горизонтальные силы по-прежнему передаются на верхние слои грунта. Если верхние слои грунта слабые, то трудно обеспечить достаточную несущую способность устоя. Поскольку в этом случае требуется существенно увеличить размеры фундамента, то увеличится материалоемкость и трудоемкость возведения сооружения.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении экономичности устоя.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в береговом устое моста, включающем фундамент, состоящий из одного или нескольких столбов, подферменную часть, выполненную в виде ригеля, на которую через опорные части опирается пролетное строение, шкафную часть и насыпь подходов, подферменная и шкафная части установлены раздельно на расстоянии, равном величине температурного зазора плюс 1 - 2 см, при этом шкафная часть выполнена в виде подпорной стенки, упорная плоскость которой повернута в сторону пролетного строения, а горизонтальная опорная площадка опирается на грунтовую площадку, отсыпанную над естественной поверхностью грунта, причем ширина "d" подходной стенки определяется из выражения

где b - ширина насыпи по подошве откосов, см;
a - расстояние между внешними поверхностями столбов фундамента, см;
m - коэффициент, учитывающий местные условия 0,8≅m>1,2,
при этом тело насыпи армировано нетканым синтетическим материалов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого берегового устоя;
на фиг. 2 - вид по продольной оси моста;
на фиг. 3 - общий вид устоя, принятого за прототип.

Предлагаемый береговой устой моста включает фундамент, состоящий из одного или нескольких столбов 1, подферменную часть 2, выполненную в виде ригеля, опорные части 3, на которые опирается пролетное строение 4, шкафную часть 5, выполненную в виде подпорной стенки, удерживающей давление насыпи подходов 6. Шкафная часть 5 состоит из вертикальной стенки 7, упорная плоскость которой повернута в сторону пролетного строения 4, и горизонтальной опорной площадки 8, опирающейся на грунтовую площадку 9, отсыпанную над естественной поверхностью 10 грунта. Для снижения давления насыпи тело насыпи подходов 6 может быть армировано нетканым синтетическим материалом. Подферменная часть 2 и шкафная часть 5 установлены раздельно друг от друга на расстоянии, равном величине температурного зазора плюс 1 - 2 см.

Ширина "d" подпорной стенки назначается из следующих соображений. Поскольку подпорная стенка должна выдерживать давление насыпи, максимальная необходимая ее ширина должна соответствовать ширине "b" насыпи по подошве откосов (см. фиг. 2). Однако, чтобы обеспечить раздельную работу столбов опоры и подпорной стенки, необходимо, чтобы конуса подходной части насыпи не засыпали тело столбов. В этом случае стенка по ширине не доводится до подошвы откосов: часть 11 бокового откоса насыпи остается свободной и равной
(b-d)/2.

При этом со стороны реки формируется дополнительный конус с верхней поверхностью 12, ориентированной перпендикулярно к продольной оси моста. Из условий геометрии, чтобы дополнительный откос не засыпал столбы опор, он должен иметь ширину такую же, как и поверхность 11 (с поправкой на местные условия и разницу углов наклона поверхностей 11 и 12). В этом случае в соответствии с фиг. 2

где b - ширина насыпи по подошве откоса, см (в уровне верха площадки 9);
a - расстояние между внешними поверхностями столбов 1, см;
m - коэффициент, учитывающий местные условия, 0,8≅m<1,2.

Предлагаемый береговой устой работает следующим образом. Вертикальная нагрузка от пролетного строения 4 через опорные части 3, подферменную часть 2 и столбы 1 передается на нижележащие слои грунта. Горизонтальная нагрузка от насыпи в основном воспринимается подпорной стенкой и лишь частично через нижележащие слои грунта передается на столбы. Таким образом, благодаря тому, что подферменная и шкафная части устоя установлены раздельно: передача давления от пролетного строения и от насыпи разделена, что обеспечивает устойчивость и надежность конструкции берегового устоя при сооружении мостов в условиях вечной мерзлоты.

Применение известных технических решений и их самоочевидное сочетание не приводило к желаемому эффекту.

В береговых опорах моста (устоях) действует две группы сил: от пролетного строения и от насыпи. От пролетного строения в основном действуют вертикальные силы, от насыпи - горизонтальные.

Обе группы сил, естественно, воспринимаются грунтом основания.

В прототипе обе группы сил на грунты основания передаются непосредственно через единое тело устоя, объединяющее подферменную и шкафную части. Однако передача сил далее на грунт происходит по-разному: вертикальные силы по мере снижения несущей способности грунтов передаются на все более нижележащие слои (т.е. появляется столбчатый фундамент), а горизонтальные силы все равно передаются на верхние слои грунта. Возникает техническое противоречие: с одной стороны, при слабых грунтах требуется горизонтальные силы передать на нижележащие слои, с другой стороны, горизонтальные силы действуют только вверху и при существующей конструкции не могут быть переданы вниз. Возникающее техническое противоречие решается разделением шкафной и подферменной частей.

Применение предлагаемого берегового устоя позволяет значительно снизить трудоемкость и материалоемкость сооружения мостовых конструкций на слабых грунтах, обеспечивая при этом требуемую несущую способность возводимого сооружения.

Источники информации
1. Евграфов Г. К. "Мосты на железных дорогах", "Трансжелдориздат", М, 1955, с. 180, фиг. 243.

2. Осипов В.О. "Мосты и тоннели на железных дорогах", "Транспорт", М., 1988, с. 167 - 168, рис. 16, 14.