1 ВАРІАНТНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ДЕРЕВЯНИХ МОСТІВ
1.1 Визначення орієнтовній довжини й висоти мосту
Виконання проекту починається з нанесення на міліметровий папір (формат 594 мм на 841 мм) заданих профілів мостового переходу, у масштабі 1:100 ÷ 1:200. Викреслюється не весь профіль, а тільки його частина, протягом, що перевищує заданий отвір на 20...40 метрів. Праворуч на аркуші залишається місце для схем поперечних перерізів моста (близько 15 см). Вертикальний і горизонтальний масштаби профілів повинні бути однаковими. Умовний обрій профілю вибирається так, щоб показати геологічний розріз на глибину 5...10 м. На профілі показуються всі задані рівні води, льоду, а також шпари й нашарування ґрунтів.
На розрахунковому рівні води відзначаються границі заданого отвору моста Lо, з урахуванням стиснення русла проміжними опорами. Стиснення русла опорами орієнтовно приймається рівним (0,05 ÷ 0,10)Lо. Границі отвору моста звичайно вибираються так, щоб глибина води на обох границях була приблизно однакова.
Призначаються ґрунти підхідних насипів, вид зміцнення укосів конусів моста і їхній обрис. Крутість укосів конусів повинна задовольняти наступним вимогам технічних умов [1]:
а) на висоту до 6 м і нижче брівки насипу - не крутіше 1:1,25;
б) на висоту наступних 6 м - не крутіше 1:1,5;
в) крутість затоплюваних укосів при глибині води ≤ 2,5 м - 1:1,75;
г) крутість затоплюваних укосів при глибині води > 2,5 м - 1:2 ÷ 1:2,5.
Обрис конусів намічається з нижньої частини, для чого лінії укосів проводять через середину глибини води на вертикалях границі отвору.
Сполучення дерев'яного моста з насипами звичайно виконується із застосуванням прольотних будов довжиною не більше 3...6 метрів. Будівельна висота таких прольотних будов hбуд ≈ 40…50 см. Тому орієнтовну мінімальну відмітку проїзної частини ( РПЧ) у в'їздів на міст можна визначити з умови:
(1.1)
де РУВ - розрахунковий рівень води;
hв – мінімальне піднесення низу прольотної будови над рівнем води;
hбуд – висота прольотної будови;
РВЛ - рівень високого льодоходу;
hл – мінімальне піднесення низу прольотної будови над рівнем льодоходу.
Довжина головних прольотів визначається із трьох умов:
1) Проліт у світлі l0 повинен бути не менш ширини підмостового габариту [2], а довжина прольотної будови кратним трьом метрам. На ріках VII класу найменша довжина прольотної будови, з урахуванням умов його обпирання, становить 24 м; на ріках VI класу – 42…45 м, на ріках V класу – 63…66 м.
2) Прольоти повинні забезпечувати безпечний пропуск льоду. По досвіду експлуатації мостів найменші прольоти, що рекомендують, наведені в таблиці 1.2 [3].
Таблиця 1.2 – Залежність довжини прольотів від інтенсивності льодоходу
|
Товщина льоду |
Швидкість льодоходу, м/с |
Найменші прольоти мосту, м |
|
|
у головному руслі |
на заплавах |
||
|
Більше 60 см (сильний льодохід) |
> 2 |
40 |
25 |
|
≤ 2 |
30 |
20 |
|
|
30...60 см (середній льодохід) |
> 2 |
25 |
20 |
|
≤ 2 |
20 |
15 |
|
|
Менш 30 см (слабкий льодохід) |
> 2 |
20 |
15 |
|
≤ 2 |
15 |
10 |
|
3) Проліт повинен бути економічним, тобто таким, вартість якого, без вартості проїзної частини й тротуарів, повинна бути рівний середньої вартості однієї опори. По досвіду проектування дерев'яних мостів можна попередньо орієнтуватися на наступні залежності економічних прольотів Lе від висоти опор h0:
при h0 ≤ 5 м Lе ≈ h0;
при 5 м < h0 < 7 м Lе ≈ (1,5 ÷ 2,0) h0; при 7 м < h0 < 9 м Lе ≈ (2,0 ÷ 3,0) h0;
при 9 м < Н0 < 12 м Lэ ≈ (3,0 ÷ 4,0) h0.
Висоту опори можна визначити за наступною формулою:
,
(1.2)
де ВСР - високий суднохідний рівень;
РМВ - рівень меженної води;
НП.Г. - висота підмостового габариту згідно [2, 3].
Наведені залежності рекомендуються для мостів з дерев'яними опорами на палях. У випадку застосування залізобетонних опор економічні прольоти збільшуються приблизно в 1,5 рази.
З отриманих по зазначених умовах трьох величин головних прольотів L варто прийняти найбільшу величину.
Орієнтовні відмітки проїзної частини над головними прольотами складуть:
,
(1.3)
де с
- орієнтовне відношення довжини прольоту
до висоти головних балок або до теоретичної
висоти ферм із їздою поверху: для
дощато-цвяхових і ригельно-розкісних
ферм с
= 6…7; для ферм Гау-Журавського с
= 8…9; для клеєних балок с
= 10…12; для деревобетонних і дерево-металевих
конструкцій с
= 15…18; для ферм із їздою понизу
;
h1 - конструктивний запас для елементів, що виступають нижче головних балок або осі нижнього пояса ферм, для дерев'яних ферм h1 ≈ 50 см, для нових конструкцій із застосуванням дерева h1 ≈ с + 25 см;
h2 – піднесення рівня проїзної частини над віссю верхнього пояса ферм або над верхи головних балок для дерев'яних ферм із їздою поверху h2 ≈ 70…80 см; для ферм із їздою понизу h2 ≈ 110…120 см; для клеєних балок h2 ≈ 30…40 см; для деревобетонних балок h2 ≈ 10…25 см.
Підрахунки за формулами (1.1…1.3) дозволяють намітити на профілі переходу (тонкими лініями м'яким олівцем) профілі проїзної частини моста для варіантів з їздою поверху й для варіантів з їздою понизу.
Продовжуючи лінії утворюючі конуси моста до перетинання з лініями профілю проїзної частини, одержуємо початок моста (м1) і кінець моста (м2), а, отже, і два варіанти довжини моста Lм (з їздою поверху й з їздою понизу).
Довжину мосту можна визначити за наступною формулою:
,
(1.4)
де h - різниця у відмітках переломів профілю укосів конусів вище РРВ;
m - крутість укосів (відношення закладення укосу до його висоти).
У випадку проектування шляхопроводу через залізницю, автомобільну дорогу, або через вулицю, наведені методичні вказівки по суті залишаються тими ж, але варіанти довжини й висоти шляхопроводу проектуються виходячи з габаритів наближення будов для дороги, що пропускається під шляхопроводом [3, 4].
1.2 Оцінка інженерних умов проектування
Після визначення варіантів довжини й висоти моста необхідно обґрунтувати наступні основні рішення:
- найважливіші вимоги, пропоновані до моста що проектується;
- вибір матеріалів для опор і прольотних будов;
- вибір способів спорудження моста;
- розбивка отвору моста на прольоти;
- вибір конкуруючих конструкцій опор і прольотних будов для наступної розробки варіантів.
Виділення найважливіших показників моста (або вимог, пропонованих до моста) має велике методологічне значення для подальшого процесу проектування. Задані категорія дорогі, габарити моста, підмостові габарити, тимчасові навантаження, а також віднесення моста до класу малих, середніх або більших мостів дозволяють зробити висновок про характер моста що проектується: сільський або міський, капітальний або тимчасовий. Студент вправі поставити сам перед собою завдання на елементи дослідження в проекті (удосконалювання якого - або розрахунку, застосування оригінальних конструкцій і т.п.).
На підставі такого висновку й поставлених перед собою завдань необхідно зробити вивід про найважливіші вимоги, пропонованих до моста. Такими вимогами можуть виявитися економічні, технічні, виробничі, естетичні (якщо міст пішохідний або міський), експлуатаційні, або сполучення 2-3 вимог з перерахованих.
Для дерев'яних мостів мало ймовірні експлуатаційні вимоги як найважливіші, тому що традиційні мости зі звичайної деревини мало задовільні щодо цього взагалі, а мости з облагородженої деревини й композитні - поки мало вивчені.
Основними матеріалами звичайно призначаються лісоматеріали із сосни. Для мостів на місцевих дорогах частіше вибирається круглий ліс. Для умов коли особливо важливі вимоги індустріального збірного будівництва, з елементів заводського виготовлення варто вибирати пиляний ліс, клеєну деревину й бакелизировану фанеру. Для опор моста із клеєних дощок кращі клеєні палі й бруси. Для мостів капітального типу, особливо міських (для пропуску важкого навантаження НК-80), рекомендуються клеєфанерні або інші композитні мости: деревобетонні, дерево-металеві й ін. [5-8]. Опори в цьому випадку доречні залізобетонні або бетонні.
Відповідно до характеру й розмірами мосту, а також відповідно до обраних матеріалів, вибирається орієнтація на спосіб спорудження моста: господарський, з виготовленням конструкцій на місцевому полігоні (для тимчасових мостів і мостів на сільських дорогах), або спорудження моста спеціалізованою мостобудівною організацією яка оснащена відповідними засобами по антисептуванню деревини, по механізації виготовлення й монтажу конструкцій, або спорудження мосту спеціалізованою монтажною організацією зі збірних елементів заводського виготовлення. Орієнтація на спосіб будівництва моста необхідна для подальшого відбору конкуруючих варіантів, повинна враховуватися в процесі конструювання, а іноді і в процесі розрахункових перевірок граничних станів конструкцій.
Оцінка геологічних і інших умов переходу може бути представлена нижче, при обґрунтуванні варіантів схем моста.