книги / Примеры проектирования мостовых переходов

Т а б л и ц а

VI-1

Технико-экономические

показатели

вариантов

мест

перехода через

реку

В арианты

Наименование показателей

I

II

/. Т е х н и к о - э к с п л у а т с щ и о н н ы е

Длина

трассы ,

к

м

....................................................................................

5

22,74

27,45

Коэффициент

удлинения

(отнош ение

длины

трассы -—

трассы к длине

прямой,

So

начальный и конеч­

соединяю щ ей

1,39

ный п у н к т ы ) .........................................................................................

....

3,15

Число углов поворота трассы в плане, шт...............................

4

5

Наименьший

радиус

закругления

трассы в плане,

м . .

1000

800

Наибольший

продольны й

уклон на т р а ссе,°/00 .......................

31

42

Суммарная длина

участков

с наибольшим

и близкими

к

1,6

2 ,3

нему продольными уклонами, к м

........................................................

Условия

эксплуатации

земляного

полотна

п о дходов

к

мосту:

1 ,7 4

длина

насыпей

с

подтопляемы ми

откосами, к м . . . .

5 ,15

наличие участков

с оползневыми

к о со г о р а м и ...................

Н ет

И ме­

ется

на

ле­

вом

б е р е ­

гу

реки

Длина

мостов

на

реке,

м . . . . . . .

.« . . . .

350,1

260,6

Количество малых искусственных сооружений, шт.

34

50

Условия

прохода

судов

и

плотов под

мостами .

Л уч ­

Хуж е

ше

То

ж е

Ледовые

условия . . .

• / -j -i

То ж е

II. Объемно-строительные

Объем

земляных

работ,

тыс. ж3

*

s

856

551

В том

числе:

пойменные

насыпи

подходов

и

регуляционных сооруже­

615

ний,

тыс.

ж3

. 1

.

.■•. j . i . • .

. . I. i . i . , .

*. j . . .

j . i . . . . . .

191

за пределами

разлива

высоких

вод, тыс. ж3

............................

241

360

Объем

железобетонной

и

бетонной

кладки

(мосты

и тру­

3102

бы) , Ж 3 . .

. , . .! . !

. .

. ■. I . . . ........................

3049

Расход

арматурной

стали

(мосты

и

трубы),

т

.......................

602

557

Площадь

проезжей

части

дороги

с

асфальтобетонным

156,7

покрытием,

тыс.

ж2 .. .

. г. i .

. ■. -. ■. *.

. -.

. <............................

190,3

Площадь укрепительных работ (укрепление железобетон­

ными и бетонными плитами), тыс. ж2

......................

.....

.

39,1

13,5

Условия

снабжения

и доставки

строительных

материалов

Одинаковые

Продолжительность

строительства,

лет . .....................................

Я 1

3

261

П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы V I - 1

									Варианты
				Наименование показателей					I	п
				I I I . Э к о н о м и ч е с к и е
Размеры	капиталовложений					(сметная	строительная		сто­	3310
имость), тыс.		руб .		• . . .	...................................................................... 3952
В том	числе		на участок п ер ехода в				п р едел ах	разлива
высоких вод,		тыс.		р у б ..........................		.......................................................			2001	1050
Транспортны е				расходы		(перевозк а	гр узов)	за двад-		19270
цатилетиий			срок. тыс. р у б ............................................................						15930
Д орож ны е		расходы (амортизация и ремонт) за двадцати ­								572
летний срок,		тыс. р у б .....................................................................................							623
Полная стоимость затрат					за	двадцатилетний срок,			тыс.	23152
									20505
Срок окупаемости дополнительны х капиталовложений на										—
строительство по				варианту	I, л е т ........................................................				2 ,8

§ 23. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ НАЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН ОТВЕРСТИЯ МОСТА

Определяемая при проектировании мостового перехода стои­ мость вариантов с различной величиной отверстий в значитель­ ной степени зависит от стоимости моста. При изменении величины отверстия стоимость моста также изменяется. Например, при увеличении отверстия стоимость моста возрастает в связи с уве­ личением длины моста. С другой стороны при увеличении отвер­ стия уменьшается размыв под мостом, и по этой причине может снизиться стоимость моста.

В итоге стоимость длинного моста при меньшей величине раз­ мыва может оказаться меньше стоимости более короткого моста при большей величине размыва. Поэтому будет неправильным, как это иногда считается, оценивать во всех случаях, как более экономичные, варианты с меньшей величиной отверстия.

Правильная экономическая оценка вариантов с различной величиной отверстия моста может быть сделана только на осно­ вании сравнения вариантов по стоимости с учетом того, что стоимость 1 пог. м мостов в вариантах с различной величиной отверстия может быть неодинаковой.

Пример 2. Сравнение вариантов назначения отверстия моста на переходе через несудоходную равнинную реку.

Исходные данные. Мостовой переход пересекает несудоход­ ную равнинную реку с односторонней правобережной поймой. Ширина разлива реки при РГВВ 1680 м. Ширина коренного рус­ ла 80 м. Река меандрирующая.

РГВВ — на отметке 82.40 м, ГМВ — на отметке 79.00 м. Мак­

262

симальная глубина воды в коренном		русле до размыва при
РГВВ — 4,5 м.
Схематические план перехода и профиль живого сечения реки
приведены на рис. VI-3.		вероятности превышения
Расчетный	расход — 2-процентной
Q= 900 м3/сек.	В бытовых условиях	через главное русло при

РГВВ проходит 360 м3/сек, что составляет 40% расчетного рас­ хода.

Рис. VI-3. Схематический план мостового перехода (я) и профиль живого се­ чения реки ( б )

Русло и пойма реки сложены аллювиальными отложениями (песок и супесь) мощностью от 10 до 15 м. Аллювиальные отло­ жения подстилаются песчаником средней прочности, который мо­ жет служить хорошим основанием для фундаментов мостовых опор. Геологические разрезы по руслу реки и прилегающему к руслу участку поймы показаны -на рис. VI-4.

Расчетная высота набега волны на откосы с крутизной 1 : 2ч- ч-1 : 2,5 Лцаб = 0,5 м.

Ледоход на реке сильный, минимальная величина пролетов, при которой обеспечивается беззаторный пропуск ледоходов,—

15 м.
Категория дороги — IV.	I. Назначена минимальная
Описание вариантов. В а р и а н т
величина отверстия моста, равная	ширине коренного русла,
/м = 80 м. Мера стеснения водотока

На основании исходных данных определена величина макси­ мального подпора у подходной насыпи ДЛя=0,95 м, коэффициент

263

общего размыва P/ip=l,97 и глубина воронки местного размыва у опор 1гв = 3,1 м. При этих данных максимальная величина смы­ ваемого слоя грунта в русле составит 7,5 м.

89А 4

§Глина

| РА 70.40х

Песок

Гравий с валунами

/ 35.89

ШШ

песчанику _ _ _ ________________________

Песок	крупный Гравий с валунапи		Гравий с валунами
	.	785.99
18 78	ОМ 16 76 ОМ	16 78 0 09 .ОМ 16,Лв Ш 16,76 №

84.18

Лесок крупный fpaOuu с валунами

Рис. VI-4. Схемы мостов в вариантах назначения величины отверстия:

/ —железобетонные сваи-оболочки

1,6 м; 2 — железобетонные сваи

30x35 C J A

В связи с тем что река меандрирующая, максимальный размыв возможен на любой вертикали отверстия. Поэтому линия размы­ того дна в пределах отверстия моста будет иметь постоянную расчетную отметку:

V P - Д .= 8 2 ,4 0 — 4,60 — 7 ,5 0 = 7 0 ,4 0 м .

При такой величине размыва дна устройство опор моста на свайных фундаментах невозможно, так как не будет обеспечена минимальная допустимая глубина погружения свай в неразмы­

264

тый грунт (см. рис. VI-4). Опоры можно устроить на сваях-обо­ лочках, забуриваемых в песчаник.

Как показал расчет, при устройстве опор на фундаментах из свай-оболочек экономически выгодным является пролет величи­ ной 20 ж. Из этих соображений отверстие моста перекрыто че­ тырьмя 20-метровыми железобетонными пролетными строениями из предварительно напряженного железобетона по типовому про­ екту Союздорпроекта, выпуск 122.

В связи с наличием на реке ледохода промежуточные опоры моста назначены массивными из монолитного бетона по типовому проекту Союздорпроекта, выпуск 143—144. Ростверки опор при­ няты прямоугольной формы высотой 2 м, размером в плане 2,5X10 ж. Фундамент под каждую промежуточную опору принят из трех железобетонных свай-оболочек диаметром 1,6 м, запол­ ненных бетоном, забуриваемых на 1 ж в слой песчаника. Берего­ вые опоры моста приняты лежневого типа по типовому проекту Союздорпроекта, выпуск 143—144. В соответствии с категорией дороги габарит моста принят равным Г-7. Схема моста показана на рис. VI-4.

На правом берегу запроектирована струенаправляющая дам­ ба протяжением 190 ж. Крутизна откосов дамбы принята 1:2,5 и 1 : 2. Ширина дамбы поверху 3 ж.

Мост и правобережная подходная насыпь запроектированы на горизонтальной площадке. Отметка на оси проезжей части на мосту и на подходной насыпи принята одинаковой — 84.50 м с учетом подпора, высоты набега волны и необходимого возвыше­ ния низа пролетных строений над уровнем воды.

Ширина земляного полотна подходной насыпи принята равной 10 м, крутизна откосов 1 : 2 и ширина проезжей части 6 ж. По­ крытие проезжей части на мосту принято асфальтобетонное, на подходной насыпи — черное щебеночное покрытие на грунтоце­ ментном основании. Во избежание размыва предусмотрено укреп­ ление левого берега бетонными плитами на площади 1000 ж2.

Откосы струенаправляющей дамбы с речной стороны и головы также укрепляются бетонными плитами. Площадь укрепления 2650 ж2. Откосы дамбы с береговой стороны укрепляются сплош­ ной дерновкой. Площадь укрепления 850 ж2.

Откосы подходной насыпи на участке, примыкающем к мосту* на протяжении 190 ж укрепляются бетонными плитами, осталь­ ные — сплошной дерновкой. Площадь бетонного укрепления 3500 ж2, площадь дерновки — 19 000 ж2.

В ар и ант II. Величина отверстия моста увеличена по срав­ нению с вариантом I и принята равной /м=120 ж. Мера стеснения водотока

Q

Величина максимального подпора у подходной насыпи Д1гн = = 0,6 м, коэффициент общего размыва Р/1р=1,32, глубина ворон­ ки местного размыва у опор hB= 2,3 м. Максимальная величина смываемого слоя грунта — 3,7 м. Отметка размытого дна.

V Р.Д. = 82,40 —4,50 —3,70 = 74,20 м.

Размыв до этой отметки возможен на любой вертикали в пре­ делах отверстия моста. При этой величине размыва возможно устройство опор на свайных фундаментах с погружением свай в слой неразмываемого песчаного грунта на глубину более 6 м.

Очевидно, что стоимость опор на свайных фундаментах будет меньше стоимости опор на оболочках, принятых в варианте I. Поэтому экономически выгодная величина пролета уменьшится, и целесообразно в данном случае вместо 20-метровых пролетных строений применить 15-метровые.

Из этих соображений отверстие моста перекрыто восемью 15-метровыми железобетонными пролетными строениями из обычного железобетона по типовому проекту Союздорпроекта, выпуск 56.

Промежуточные опоры моста назначены массивными, как и в варианте I, по типовому проекту Союздорпроекта, выпуск 143—144. Ростверки опор приняты прямоугольной формы высотой 2 ж, размером в плане 2,5 X6,5 ж.

Фундамент под каждую промежуточную опору принят из 15 железобетонных свай прямоугольного сечения 30X35 см, по­ гружаемых ниже линии размытого дна на 5 м.

Береговые опоры приняты лежневого типа, как и в варианте I.

Всвязи с уменьшением меры стеснения правобережная струе­ направляющая дамба принята меньшей длины, чем в варианте I,— 170 м. Остальные размеры дамбы сохранены прежними.

Всвязи с меньшей величиной подпора и меньшей строитель­ ной.высотой пролетных строений отметка оси проезжей части на мосту и на подходной насыпи принята равной 84.10 м, на 0,4 м ниже, чем в варианте I. Это уменьшит объем кладки опор и объем подходной насыпи.

Мост и подходная насыпь запроектированы на горизонтальной площадке.

Конструкция земляного полотна подходной насыпи и проезжей части принята такой же, как и в первом варианте.

Объемы укрепительных работ приведены в табл. VI-2.

В а р и а н т	III. Величина отверстия моста увеличена до
165 м, что еще	уменьшит размыв под мостом. Мера стеснения
водотока

= 1,8.

Q„

266

Величина максимального подпора у подходной насыпи A'hH=\0,4 м, коэффициент общего размыва Р/1р= 1,19, глубина воронки местного размыва у опор /iB= 2,1 м. Максимальная вели­ чина смываемого слоя грунта 3,0 м. Отметка размытого дна

V Р. Д .= 82,40 — 4,50 — 3,00= 74,90 м.

Отверстие моста перекрыто одиннадцатью 15-метровыми же­ лезобетонными пролетными строениями по типовому проекту Союздорпроекта, выпуск 56, как и во II варианте.

Конструкция промежуточных опор—тела опор и фундамен­ тов— принята такой же, как и во II варианте. В связи с умень­ шением глубины размыва глубина погружения свай уменьшена на 0,7 м.

Береговые опоры — лежневого типа.

Длина правобережной струенаправляющей дамбы 160 м. Ос** тальные размеры.струенаправляющей дамбы и подходной насыпи оставлены такими же, как и во II варианте.

Отметка оси проезжей части на мосту и на подходной насыпи принята, как и во II варианте,— 84.10 м.

Объемы укрепительных работ приведены в табл. VI-2.

Определение технико-экономических показателей вариантов„

Технико-экономические показатели определяем по конструктив­ ным схемам мостов, струенаправляющих дамб и подходных насы­ пей, описанных выше для каждого варианта назначения отвер­ стия моста.

Объемы работ по пролетным строениям мостов и по опорам выше обрезов фундаментов определены по данным типового про­ екта. Объемы работ по фундаментам опор, объемы земляных и укрепительных работ по подходной насыпи и струенаправляющей дамбе и объемы работ по устройству проезжей части на мос­ ту и на подходной насыпи определены по геометрическим размерам.

По объемам работ, пользуясь укрупненными ценами (прило­ жение 6), определена строительная стоимость каждого варианта (см. табл. VI-2).

Длины мостов и подходных насыпей вариантов приняты по схеме на рис. VI-4.

Величины коэффициентов общего размыва, глубины воронок местного размыва, максимальные толщины смываемого слоя грунта и величины максимального подпора у подходной насыпи определены в зависимости от принятой величины отверстия моста по расчетам, методика которых изложена в § 7 и 8.

Размер капиталовложений, необходимых для осуществления мостового перехода по рассмотренным выше вариантам, принят равным строительной стоимости вариантов.

Основные технико-экономические показатели трех сравнивае­ мых вариантов приведены в табл. VI-3.

267

Т а б л и ц а VI-2 Объем работ и стоимость вариантов перехода

Наименование сооружений и работ

	I	вариант	II вариант		III вариант
Единичная стоимость в руб.	объем	стоимость, тыс. руб.	объем	стоимость, тыс. руб.	объем	стоимость, тыс. руб.

				Мост
Железобетонные						сборные
балочные			пролетные				строе­
ния из предварительно								нап­
ряженного железобетона про­									260	240	62,4
летом 20 м, м3					............................	сборные
Железобетонные
балочные пролетные							строе­
ния из		обычного				железобе­			230			300	69,0	413	95,0
тона	пролетом				15 м , м3 ,			. .
Опоры выше обрезов фун­
даментов из монолитного бе­									35	62	2,2	146	5,1	208	7,3
тона,	м3		ростверков.................................				из	мо­
Кладка									30	150	4,5	228	6,8	325	9,8
нолитного бетона, м3							. .	. .
Железобетонные						сваи-обо­
лочки		диаметром				1,6 м ,		за-	200	208	41,6
полненныеТбетоном, м3 .								. .
Забуривание свай-оболочек
диаметром				1,6 *'м		в	скалу,		400	9	3,6
пог. м	............................................................
Сваи железобетонные пря­									170	_	_	85	14,5	110	18,7
моугольного сечения,							м3 . .
Береговые лежневые опо­									160	23	3,7	15	2,4	15	2,4
ры из железобетона, м3								. .
Покрытие проезжей							части
из асфальтобетона						толщиной			7,5	626	4,7	945	7,1	1298	9,7
5 см и гидроизоляции,							л*2 . .
		Ит о г о ..................									122,7		104,9		142,9
Подходная					насыпь
и струенаправляющая дамба
Земляные				работы			по от­
сыпке		насыпи и дамбы при
разработке				грунта экскава­
торами и возке					автомобиля­							15	15,0	11	11,0
ми, тыс. м3				.............................	разработке и				1000	20	20,0
То же,			при
перемещении грунта скрепе­									300	71	21,3	58	17,4	58	17,4
рами,		тыс. м3 .........................					сбор­
Укрепление откосов
ными		бетонными					слабо
армированными						плитами,			14000		86,8	4,8	67,2	3,9	54,6
тыс. Л*2....................................										6 ,2

268

Наименование сооружений и работ

			Продолжение		табл. VI-2
	I	вариант	II вариант		III	вариант
Единичная стоимость в руб.	объем	СТОИМОСТЬ, тыс. руб.	& объем	стоимость, тыс. руб.	объем	стоимость тыс. руб.

Укрепление откосов сплош­			SOO	20	18,0	18	16,2	18	16,2
ной дерновкой, тыс.		. . .
Черное щебеночное покры­
тие проезжей части толщиной
6 см на основании из грунта
толщиной 30 см, укрепленно­			5 9540		47,7	9270	46,4	8970	44,9
го	цементом, м2......................
	И т о г о ...................				193,8		162,2		144,1
	Берегоукрепление
Укрепление откосов левого
берега сборными бетонными
слабо армированными		плита­	14000	1	14,0	1	14,0	1	14,0
ми,	тыс. м ^ ..........................
	В с е г о				330,5		281,1		301,0
	Сравнение приведенных в табл. VI-3 технико-экономических
показателей позволяет сделать следующие выводы.								оказался
	По размеру капиталовложений				наиболее дорогим

I вариант при величине отверстия /м = 80 м. Его дороговизна об­ условлена большой стоимостью опор моста, вызванной значитель­ ной величиной размыва под мостом, и большой высотой подход­ ной насыпи из-за значительного подпора.

Наиболее экономичным по размеру капиталовложений ока­ зался II вариант, при величине отверстия /м = 120 м. В этом варианте стоимость моста меньше, чем в первом, несмотря на то, что длина его на 46 м больше. Эта экономия достигнута за счет уменьшения величины размыва под мостом. В этом варианте и стоимость подходной насыпи уменьшена по сравнению с I ва­ риантом за счет уменьшения высоты ее в связи с изменением величины подпора.

По этим же причинам и стоимость III варианта оказалась меньше первого, несмотря на то, что мост в III варианте в 2 раза длиннее, чем в I.

Разница между II и III вариантами в величинах допускаемого размыва под мостом небольшая.

Объем бетонной и железобетонной кладки во II варианте на 297 ж3 меньше, чем в III.

269

Т а б л и ц а V I- 3

Основные технико-экономические показатели вариантов назначения отверстий

						мостов
								Варианты
Наименование показателей							I	II	ш
				«1
I. Технико-эксплуатационные
Длина	моста,	м ..............................					89	135	185
Длина	подходных			насыпей		в	1,59	1,54	1 ,49
пределах разлива высоких вод, км
Величина коэффициента					общего		1,97	1,32	1,19
размыва	дна под мостом Р Лр, м . .
Глубина воронки			местного раз­				3,1	2,3	2,1
мыва hn,	м ..........................................
Максимальная толщина					смывае­
мого слоя грунта (общий, местный							7,5	3,7	3,0
и сосредоточенный			размывы), м .
Величина максимального					подпо­		0,95	0,60	0,40
ра у подходных насыпей,					м . . .
Ледовые условия...........................							Удовлетво­	Хорошие	Хорошие
							рительные
II. Обьемно-строительные
Объем	бетонной и			железобетон­			683	774	1071
ной кладки, мА ................... ...
Объем земляных работ, тыс. м3							91	73	69
Площадь укрепительных					работ:		6,2	4,8	3,9
бетонными		плитами, тыс.				.
дерновкой,		тыс.		...................			20	18	18
Расход	арматурной			стали, г . .			120	140	180
Размер	капиталовложений (стро­						330,5	281,1	301,0
ительная	стоимость),			тыс. руб. . .

П р и м е ч а й и е. Значения коэффициентов	формы опоры	взяты по данным
И. А. Ярославцева и Ю. А. Коваленко (для опор с	фундаментами	на оболочках). При

расчете местного размыва у опор с фундаментами на оболочках (типы 9 и 10) в форму­ лы (II-16) и (11-17) следует подставлять вместо ширины опоры Ь\ диаметр D.

По расходу арматурной стали II вариант выгоднее третьего. Разница между II и III вариантами в объемах земляных ра­

бот небольшая —4 тыс. мъ.

По площади укрепления откосов бетонными плитами II ва­ риант выгоднее I, но уступает III варианту.

По этим соображениям из рассматриваемых трех вариантов величин отверстия моста II вариант с /м= 120 м следует признать наиболее выгодным и рекомендовать его к осуществлению.