1. Содержание курсовой работы

Курсовая работа по мостам состоит из двух взаимосвязанных разделов:

составление и анализ трех вариантов железобетонного моста под однопутную железную дорогу, как правило, через несудоходную реку с выбором наилучшего решения;

классификация по грузоподъемности одного из элементов железобетонного пролетного строения и решение вопроса об условиях дальнейшей эксплуатации сооружения в целом.

Некоторым студентам взамен рекомендуемого задания но первой части дополнительно может быть предложена разработка конкурентоспособного варианта металлического моста, а по второй — выполнение статического расчета и конструирование одного из элементов моста. В последнем случае целесообразно использовать методические разработки [1, 2].

Исходные данные для выполнения первой части курсовой работы выдаются каждому студенту на специальном бланке, в котором указаны отверстие моста, тип преодолеваемого препят­ствия, номер профиля перехода, уровни высоких и меженных вод, отметка бровки земляного полотна, проектная нагрузка и коэффициент размыва. Вторая часть курсовой работы выполня­ется на основе решений, принятых при вариантном проектиро­вании моста, и дополнительной информации (степень поражения рабочей арматуры коррозией, наличие выключенных из работы арматурных стержней, расчетные прочностные характе­ристики бетона, тип мостового полотна, толщина балласта под шпалой, величины эксцентриситетов пути и класс обращаю­щейся нагрузки), которая предоставляется студентам только по окончании вариантного проектирования.

Курсовая работа выполняется на листе формата А1 (594x841 мм), где представляются конструктивные решения и технико-экономические показатели по каждому из вариантов со степенью деталировки, показанной в прил. 1. К листу прилагается пояснительная записка, написанная чернилами па листах писчей бумаги стандартного формата 210x297 мм и содержащая 30...40 страниц. Чертеж и записку оформляют в соответствии с требованиями стандартов Системы проектной документации для строительства (СПДС) [3].

Задание на курсовую работу для студентов заочной формы обучения дано в прил. 5.

1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СООРУЖЕНИЯ

1.1. Общие замечания

Рациональная схема моста (путепровода) формируется на основе параметров пересекаемой реки (проезда) с учетом требований минимального осложнения и удорожания примыкающих к сооружению участков железной дороги.

Мосты и путепроводы на железных дорогах за редким исключением имеют балочно-разрезную систему и сооружаются из типовых пролетных строений и опор индустриального изготовления. Схема балочно-разрезного моста (путепровода) заданного отверстия (габарита) характеризуется разбивкой на пролеты и расположением езды (поверху и понизу).

Минимальная длина пролетов определяется шириной нормированных подмостовых габаритов или – для мостов – условиями пропуска ледохода, карчехода или селевых потоков. Для сооружений на кривых ограничивается также максимальная возможная длина пролетов. При отсутствии технических ограничений длины пролетов назначают оптимальными по экономическому критерию (l_опт).

Наиболее экономичное, технологичное и конструктивно простое решение моста (путепровода) обеспечивается расположением езды поверху. При пролетах до 33 м оно позволяет обойтись без применения дефицитных металлических пролетных строений. Балластное мостовое полотно на пролетных строениях с ездой поверху дает возможность расположить мосты (путепроводы) на кривых и больших уклонах. Езда поверху требует минимального развития ширины опор. При наличии двух или более путей она обеспечивает минимальные размеры междупутий, а, следовательно, и ширины земляного полотна.

Однако в равнинных условиях, когда подмостовыми габаритами задано положение низа пролетных строений, при средних и крупных пролетах (l > 30 м) расположение езды поверху приводит к нежелательно высокому уровню проезда. Это влечет за собой большие объемы подходных насыпей, а иногда даже требует искусственного развития трассы. По этой причине, несмотря на усложнение и удорожание моста (путепровода), более выгодным становится использование пролетных строений с ездой понизу, позволяющей обеспечить самую низкую отметку проезда, что во многих случаях является самым главным для улучшения трассы.

Требования к размерам пролетов и отметкам низа пролетных строений могут быть неодинаковыми в разных частях моста (путепровода), в связи с чем езду понизу обычно используют только на части длины сооружения – в судоходных пролетах больших мостов и главных пролетах больших косых путепроводов. Остальная часть сооружения решается при этом в виде эстакады с ездой поверху, в пределах которой за счет уклона иногда удается дополнительно понизить отметку проезда. При необходимости такие эстакады могут быть в плане размещены на кривых. Крайние пролеты мостов и путепроводов всегда назначаются небольшими (l_к ≤ 33 м) и с ездой поверху, чтобы не осложнять устоев.

Этими соображениями обоснованы представленные ниже схемы мостов и путепроводов, выработанные практикой современного строительства.

1.2. Характерные схемы мостов и путепроводов

1.2.1. Большие мосты через судоходные реки

Для рек не ниже V класса по судоходству при устойчивом фарватере целесообразно назначать не более двух судоходных пролетов (рис. 1.1), поскольку судоходная часть на единицу длины оказывается дороже эстакадной и требует, к тому же, дефицитных металлических пролетных строений. Эстакада при балластном мостовом полотне и достаточной протяженности может быть использована для спуска к пойменной насыпи с целью сокращения ее объема.

Рис. 1.1. Схема большого моста через судоходную реку с устойчивым фарватером

Для мостов через реки не ниже III класса по судоходству при неустойчивом фарватере судоходными пролетами принято перекрывать все отверстия моста с тем, чтобы избежать работ по принудительному удержанию фарватера в постоянном положении. На таком мосту не может быть переломов профиля и уклонов более 4‰ (рис. 1.2). К такой же схеме могут привести и другие обстоятельства – особо мощный ледоход или необычно высокая стоимость промежуточных опор, отвечающая большой длине оптимального пролета.

Мосты через судоходные реки класса VII (и класса VI при отсутствии лесосплава) могут иметь эстакадную схему с ездой поверху (рис. 1.3). При большой длине моста целесообразен его продольный профиль в виде вертикальной кривой с радиусом 10000…15000 м, позволяющий поднять до нужного по условиям судоходства уровня только часть моста над фарватером, а концы расположить значительно ниже. Может оказаться удачной компоновка моста через реку VI – VII классов по типу, представленному на рис. 1.1, с назначением одного судоходного пролета с ездой понизу, вмещающего в себя суммарную ширину габаритов для движения судов в обе стороны. В связи с различиями в уровне проезда, профиле моста и типе мостового полотна описанные возможные схемы приводят к двум решениям плана и профиля трассы. Поэтому сравнение таких вариантов следует делать с учетом разницы в стоимости и других показателей подходов.

Рис. 1.2. Схема большого моста через судоходную реку с неустойчивым фарватером

Рис. 1.3. Схема большого моста через реку класса VI – VII по судоходству

2. Большие мосты через несудоходные реки и средние мосты

В соответствии с одинаковым назначением всех пролетов моста при отсутствии судоходства логично однообразное решение его по всей длине, причем, как правило, возможны два варианта – с ездой поверху и ездой понизу (рис. 1.4). Эти два варианта подлежат сравнению в совокупности с подходами, разрабатываемыми для каждого из них в отдельности.

Для средних мостов схема с ездой понизу, как правило, однопролетная, не считая небольших крайних пролетов (рис. 1.5). Она может быть оправдана наличием таких факторов, как сильный карчеход или селевые потоки. В остальных случаях обычно предпочтительной является эстакадная схема с ездой поверху, тем более, что она нередко открывает возможности улучшения трассы за счет расположения моста на большом уклоне или кривой, эффект от которого следует учитывать при сравнении вариантов моста.

2. Малые мосты

Современные малые мосты решаются чаще всего по однопролетной или трехпролетной – в зависимости от требуемого отверстия – схеме с ездой поверху на балласте (рис. 1.6). Малые мосты в таком виде не предъявляют никаких специальных требований к трассе, тем более, что при недостаточной высоте насыпи может быть применено искусственное углубление русла.

а)

б)

Рис. 1.4. Схема большого моста через несудоходную реку

Рис. 1.5. Схема среднего моста

Рис. 1.6. Схема малого моста

2. Большие путепроводы на косых пересечениях железных и автомобильных дорог

Основными факторами, определяющими схему косого путепровода, являются габарит приближения строений для нижнего проезда и угол пересечения дорог (рис. 1.7). Наименьший размер главного пролета l_г путепровода над железной дорогой находится из условия приближения угла опоры к оси пути на 3,1 м. Одновременно должно выполняться аналогичное условие для расстояния от угла фундамента b, которое должно быть не менее 1 м. При b < 2,6 м сооружение фундаментов возможно с установкой металлических пакетов на действующем пути, а при b > 2,6 м достаточно лишь ограждения котлована шпунтом. Для путепроводов над автодорогами определяющим является условие расположения тела опор за пределами площадки земляного полотна.

Рис. 1.7. Схема большого косого путепровода

При избыточной (принятой конструктивно) длине главного пролета водоотводы вдоль нижнего проезда пропускаются без отклонения в боковые пролеты.

При значительных размерах главного пролета (l_г > 23 м) целесообразно расположение езды в нем понизу – во избежание нежелательного повышения уровня верхнего проезда. Полная длина путепровода определяется из условия размещения конусов насыпи верхнего пути вне расположения водоотводов нижнего проезда. Боковые части путепровода образуют эстакады с ездой поверху и пролетами оптимальной длины. Из – за недостаточной общей длины – тем более при балластном мостовом полотне в главном пролете – путь в пределах сооружения, как правило, располагается на площадке, и спуски с путепровода целиком размещаются на подходных насыпях.

2. Средние путепроводы на прямых пересечениях железных и автомобильных дорог

Размеры главного пролета путепровода l_г и полной его длины L определяются здесь теми же условиями, что и у косых путепроводов (см. п. 1.2.4). При углах пересечения, близких к прямому, (> 60°) величинаl_г и L становятся такими небольшими, что оказывается приемлемой трехпролетная схема с расположением езды поверху (рис. 1.8). При большой высоте и протяженности подходов к величине главного пролета l_г > 16,5 м должен быть рассмотрен вариант с ездой понизу в главном пролете (рис. 1.9). Эти варианты следует сравнивать в совокупности с подходами.

Рис. 1.8. Схема среднего путепровода с ездой поверху

Рис. 1.9. Схема среднего путепровода с ездой понизу