книги / Примеры проектирования мостовых переходов
..pdfа минимальная отметка бровки |
насыпи у моста по формуле |
(IV-3) |
|
^ыас(мост) == ^7мин — f = |
54,83 — 0,1 / = 54,66 м. |
По формуле (IV-5) определяем минимальную отметку бров ки подходной насыпи по величине РГВВ:
Vnac = РГВВ + |
Дйн + йнаб + |
кг = 52,97 + 0,14 + |
+ |
0,30 + 0,50 = |
53,91 м. |
Для автомобильной дороги IV категории допускаемый мак симальный продольный уклон i= 60%о* минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой 7?В1>ГГ[ = 5000 м и минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой # вог=2000 м.
Устанавливаем наименьшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли за пределами разлива высоких вод.
Район расположения мостового перехода относится к III до рожно-климатической зоне. Наименьшее возвышение низа до рожной одежды над горизонтом грунтовых вод— 1,7 м. При глу бине залегания грунтовых вод 1,3 м и толщине дорожной одеж ды 0,36 м наименьшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли
h = 1,7 — 1,3 + 0,36 = 0,76 м.
По условиям снегозаноеимости
h = 0,30 + 0,60 = 0,90 м.
Окончательно принимаем /г = 0,90 м.
На рис. IV-4 (см. вклейку) показан запроектированный про дольный профиль мостового перехода. Мост через коренное рус ло расположен на горизонтальной площадке. Мост через прото ку запроектирован на уклоне /= 20%о; за мостом на участке ПК 28 + 50 — ПК 32 принят максимальный уклон 60%о- Это вы звано необходимостью проектирования красной линии по обер тывающей с невысокой насыпью в пределах населенного пункта.
§ 16. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ПОДХОДОВ К МОСТАМ. ВЫБОР ТИПА УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ НАСЫПЕЙ
Поперечный профиль земляного полотна подходов к мостам на разных участках может иметь различное очертание.
На спуске с берега речной долины на пойму, т. е. на участке, который не попадает в зону подтопления, земляное полотно проектируется или в выемке (см. ниже рис. IV-11) или в невы сокой насыпи (см. ниже рис. IV-6) в зависимости от рельефа и гидрогеологических условий берега долины. Если грунт из вы
181
емки годен для возведения подходной насыпи, целесообразно проектировать раскрытую выемку. Это улучшает водно-тепло вой режим земляного полотна.
Между спуском с берега речной долины на пойму и подъе мом к мосту проектируется пойменная насыпь (см. ниже рис. IV-7) с минимальным допускаемым возвышением бровки над расчетным горизонтом высоких вод.
На данном участке откосы насыпи подтапливаются почти на всю высоту, поэтому их проектируют с крутизной не более 1 :2 по всей высоте, а если насыпь возводится из камня слабовыветривающихся пород, то с крутизной не более 1 : 1,5.
На участке подъема к мосту проектируется высокая насыпь, высота которой на переходах через крупные судоходные реки может достигать нескольких десятков метров. Надводная часть такой насыпи проектируется так же, как и обычная дорожная насыпь, т. е. крутизна верхней части откоса на высоте 6—8 м принимается 1: 1,5, а затем ниже через каждые 6—8 м крутизна откосов уменьшается на 74- В зоне подтопления откосы этой на сыпи проектируются как для подтопляемой пойменной насыпи. Надводная и подтапливаемая части откосов сопрягаются с по мощью берм, которые устраиваются шириной 2—3 м с уклоном 30%о в сторону от земляного полотна (см. ниже рис. IV-10).
В местах пересечения проток, староречий и озер поперечный профиль насыпи принимается таким, как показано на рис. IV-9. На уровне берегов пересекаемой протоки, староречья или озера на откосах насыпи устраиваются бермы шириной не менее 2— 3 м.
Устойчивость откосов высоких подходных насыпей проверяет ся расчетом. При этом учитываются силы тяжести, силы сцеп-
182
леиия, силы внутреннего трения и силы гидродинамического дав ления воды. Временная нагрузка заменяется весом эквивалент ного слоя грунта. Расчет устойчивости откосов производится графо-аналитическим способом.
Поверхность возможного обрушения (скольжения) откос-а принимается круглоцилиндрической, проходящей через подошву откоса. Предполагается, что центры наиболее опасных кривых скольжения лежат на некоторой прямой ОВ, положение которой зависит от высоты насыпи, крутизны ее откосов и находится при помощи построения, показанного на рис. IV-5. Значения углов (5i и Р2, необходимые для построения линии ОВ, зависят от угла наклона откоса а (табл. IV-1). Если откос ломаный, то его за меняют прямой, соединяющей точки подошвы откоса и бровки насыпи (пунктирная линия на рис. IV-14).
Намечают положение нескольких кривых скольжения. Объем грунта земляного полотна, отсеченный каждой кривой, разбива
ют вертикальными сечениями на ряд отсеков |
(см. |
ниже |
рис. |
||||
IV-14). |
стремящимися |
сдвинуть данный |
отсек, |
являются: |
|||
Силами, |
|||||||
1) сила Т — составляющая |
веса |
отсека, касательная |
к кривой |
||||
скольжения; |
2) сила |
D — сила |
гидродинамического |
давления |
|||
фильтрующейся воды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
IV-1 |
|
|
|
Значения углов pi и р2 |
|
|
|
||
|
Крутизна |
а |
|
Pi |
|
|
|
|
откоса |
|
|
|
|
||
|
1:0,58 |
60° |
|
29° |
40° |
|
|
|
1:1 |
45° |
|
28° |
37° |
|
|
|
1:1,5 |
33°4Г |
26° |
35° |
|
|
|
|
1:2 |
2б°34' |
25° |
35° |
|
|
|
|
1:3 |
18°25' |
25° |
35° |
|
|
|
|
1:4 |
14°03' |
25° |
35° |
|
|
|
|
1:5 |
11°19' |
25° |
37° |
|
|
Силами* удерживающими данный отсек от сдвига, являются: I) сила внутреннего трения F = fN\ где f — коэффициент трения между частицами грунта, равный tgcp (ср — угол внутреннего трения); N — составляющая веса отсека, нормальная к кривой скольжения; 2) сила сцепления С= с/, где с —удельная сила сцепления, приходящаяся на единицу площади поверхности скольжения; I — длина кривой скольжения в пределах данного отсека.
Для каждой из намеченных кривых скольжения определяют значение коэффициента устойчивости /с, который представляет
183
собой отношение суммы удерживающих сил к сумме сил сдви гающих:
2 F + 2 с
(IV-6),
^T + ^ D
Вразвернутом виде выражение для коэффициента устойчи вости записывается следующим образом:
|
f 2 |
^ "Ь ccLc |
cBLB |
|
|
|
(IV-7) |
|
2 |
Т “|“ Уводы-^ |
2 |
где |
cG— удельная сила сцепления сухого грунта; |
||
|
Lc —длина сухой части кривой скольжения; |
||
|
сп — удельная сила сцепления водонасыщенного грунта; |
||
|
Lu—длина водонасыщенной |
части кривой скольжения; |
Уводы — удельный вес воды; / — гидравлический градиент;
ZQn — суммарная площадь (всех отсеков) водонасыщенной части грунта. Остальные буквенные значения указа ны выше.
Численные значения физико-механических характеристик грунта (угла внутреннего трения ср, удельной силы сцепления с, объемного веса у и др.) устанавливаются на основании резуль татов инженерно-геологических изысканий и испытаний грунта в лаборатории. При отсутствии данных лабораторных исследо ваний принимаются средние ориентировочные значения физикомеханических характеристик грунта, приведенные в табл. IV-2.
Т а б л и ц а IV-2
Средние значения физико-механических характеристик грунтов
земляного |
полотна |
подходных |
|
насыпей |
|
||
|
|
У г о л |
У д е л ь н а я |
|
О б ъ е м л ы й |
У д е л ь н ы й |
|
|
н н л 'т р ен н его |
|
|||||
Н а н м е н о в з и н е г р у н т о в |
с и л а с ц е п л е |
||||||
т р е н и я о , |
в е с у , 7 ’/.к * |
в е с 6 , 77'.иа |
|||||
|
н и я Су г/ м~ |
|
|||||
|
|
гр а д |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
Песок ............... |
|
26-35 |
0 |
|
1,60—1,70 |
2,65—2,67 |
|
Супесь ....................... |
|
14-28 |
0,2—2,0 |
|
1,60-1,90 2,66-2,70 |
||
С углинок................... |
|
8—25 |
0,5 -10,0 1,60—1,95 2,68—2,71 |
||||
Гидравлический градиент / для песков равен нулю; для супе |
|||||||
сей и пылеватых песков — 0,05—0,06; |
для суглинков — 0,06— |
||||||
0,08. |
|
|
|
|
|
|
184
Найденные по формуле (IV-7) значения коэффициентов ус тойчивости откладывают из соответствующего центра перпенди кулярно к линии ОЯ, а затем графическим построением опреде ляют минимальный коэффициент устойчивости и соответствую щую ему кривую скольжения.
Минимальный коэффициент устойчивости насыпи должен быть не менее 1,3. Если в результате расчета коэффициент ус тойчивости получается менее 1,3, то уменьшают крутизну отко сов насыпи, уширяют бермы или вводят дополнительные бермы, а затем повторяют весь расчет.
Одним из основных условий обеспечения прочности и устой чивости подходных насыпей является укрепление их откосов. На выбор типа укрепления оказывают влияние разнообразные фак торы, такие, как скорость течения, высота и длина ветровой вол ны, ледоход, крутизна откоса и др. (см. гл. V).
Откосы подходных насыпей укрепляются как с верховой, так и с низовой стороны, но тип укрепления верхового и низового откосов обычно принимается разный. Причиной этого является различный характер течения воды вдоль верхового и низового откосов. Кроме того, движущиеся льдины, как правило, оказы вают сильное воздействие только на верховой откос. Волны в одних случаях могут оказывать более сильное воздействие на верховой откос, а в других — на низовой. Это зависит от направ ления ветра и от длины разгона волны (см. § 4, гл. I).
Один и тот же откос (верховой или низовой) может иметь по длине насыпи различные типы укреплений на разных участ ках, работающих не в одинаковых условиях. Например, те уча стки насыпей, которые прилегают к границе разлива высоких вод, обычно требуют менее мощного типа укрепления, чем уча стки, находящиеся в середине разлива реки, где наблюдаются большие глубины, волны значительных размеров и высокие ско рости течения. В местах пересечения проток, староречий и озер, где откосы подтапливаются водой постоянно, назначается спе циальный тип укрепления откосов насыпи.
Могут применяться различные типы укрепления и по высоте одного и того же откоса. По высоте откосы подходных насыпей разбивают на три зоны: I — верхнюю, расположенную выше РГВВ; II — среднюю, находящуюся между РГВВ и ГМВ, и III — нижнюю, расположенную ниже ГМВ. Укрепление откосов в каждой из этих трех зон преследует различные цели, которые обусловливаются специфическими условиями работы откосов в данных зонах (см. гл. V).
Наряду с указанным в части допустимости применения раз ных укреплений откосов на различных участках мостового пере хода необходимо при выборе типов укреплений учитывать производственные соображения в отношении возможности индустриализации и механизации укрепительных работ. По
этим соображениям может оказаться целесообразным ограни чить число типов укреплений, устраиваемых на одном строитель ном объекте.
Пример 3. Проектирование поперечных профилей земляного полотна подходов к мосту и назначение типов укреплений отко сов насыпей на автодорожном переходе через большую равнин ную реку.
Исходные данные. 1. Продольный профиль мостового перехо да (см. рис. IV-2).
Тип I
т 1+00
Рис. IV-6. Поперечный профиль насыпи за пределами разлива высоких вод:
I —засев травами
2.Мостовой переход является участком автомобильной до роги III категории.
3.Грунт земляного полотна — суглинок.
Решение. В соответствии с категорией дороги ширина зем ляного полотна принимается равной 12 м; ширина проезжей ча сти— 7 м (СНиП П-Д.5-62).
На продольном профиле перехода характерными участками земляного полотна подходов являются: участок спуска с берега речной долины на пойму; участок,, находящийся между спуском с берега речной долины на пойму и подъемом к мосту; место пересечения затона и участок подъема к мосту.
На участке спуска с берега речной долины на пойму земля ное полотно запроектировано в невысокой насыпи с резервами (рис. IV-6). Ширина резервов и их глубина назначены с таким расчетом, чтобы получить достаточное количество грунта для отсыпки насыпи.
На рис. IV-7 и IV-8 показаны поперечные профили подход ной насыпи на участке, находящемся между спуском с берега речной долины на пойму и подъемом к мосту. На рис. IV-7 по казана также конструкция дорожной одежды. Так как на дан ном участке откосы подходной насыпи подтапливаются почти на всю высоту, то проектируем их с крутизной 1 :2 по всей вы соте.
186
На рис. IV-9 показан поперечный профиль насыпи в месте пересечения затона. На уровне берегов пересекаемого затона запроектированы бермы. Крутизну откосов насыпи выше берм
Тип а
Рис. IV-7. Поперечный профиль насыпи на участке мелкой поймы с показанием конструкции проезжей части дороги:
/ —двухслойный асфальтобетон (3,5+5 см); 2 — щебеночное, основа ние (35 см); 3 — песчаный подстилающий слой (20 см); ‘/ —укреп ление откоса одерновкой плашмя
принимаем равной 1 : 2. Бермы запроектированы шириной 3,0 м. Крутизна откосов ниже берм принята 1:3. Расчет устойчивости откосов запроектированной насыпи показал, что ее размеры на значены правильно (см. ниже пример 5).
|
Тип Ш |
иерхрдой откос |
ГК 15*00 |
Низодои откос |
Рис. IV-8. Поперечный профиль пойменной насыпи:
/ — сборные |
железобетонные |
разрезные плиты |
2,0X3,0X0,15 |
м |
||
на слое щебня 15 см; |
2 — сборные бетонные |
плиты 0,50х0,50х |
||||
X0,12 м на |
слое щебня |
15 см; |
3 — рисберма |
из |
камня rf=20 |
см |
На рис. IV-10 представлен поперечный профиль высокой на сыпи на участке подъема к мосту. Крутизна откосов надводной части насыпи принята равной 1:1,5, а подтапливаемой— 1:2. Сопряжение надводной и подтапливаемой частей откосов осуще ствляется при помощи берм шириной 3,0 м.
Назначение типов укреплений откосов земляного полотна производим в зависимости от скорости течения, высоты ветровой волны и силы ледохода согласно приложению 7. Принятые типы укреплений на различных участках подходной насыпи гтриведе-
187
ны в табл. IV-3 и указаны на соответствующих поперечных про филях (см. рис. IV-6— IV-10). В той же таблице даны площади укрепления на каждом участке.
Пример 4. Проектирование поперечных профилей земляного полотна подходов к мостам и назначение типов укреплений отко-
Тип Ш
Верховой откос П( 18*00 Низодой отш
Рис. IV-9. Поперечный профиль насыпи в месте пересечения затона:
/ — с б о р н ы е ж е л е з о б е т о н н ы е р а з р е з н ы е |
п л и т ы 2 ,0 X 3 ,0 X 0 ,1 5 м н а с л о е |
щ е б н я |
|
15 с м ; 2 — с б о р н ы е б е т о н н ы е п л и т ы 0 |
,5 0 x 0 ,5 0 X 0 ,1 |
2 м н а с л о е щ е б н я |
15 саг, |
3 — к а м е н н а я н а б р о с к а |
|
|
сов насыпей на автодорожном переходе с двумя мостами на об щем разливе реки.
Исходные данные, 1. Продольный профиль мостового пере хода (см. рис. IV-4).
ВерхоВой откос |
Тип |
7 |
^ |
НизоВой откос |
Рис. IV-10. |
Поперечный |
профччь |
насыпи |
у |
моста: |
||||
1 — о д е р н о в к а |
п л а ш м я ; |
2 — |
с б о р н ы е |
б е т о н н ы е |
п л и т ы |
0,50х |
|||
Х 0 ,5 0 X 0 ,12 |
м |
н а |
с л о е щ е б н я |
15 см ; |
3 — |
р и с б е р м а и з |
к а м н я |
||
cl= 20 см; |
4 — |
с б о р н ы е |
ж е л е з о б е т о н н ы е |
р а з р е з н ы е |
п л и т ы |
||||
|
2 ,0 X 3 ,0 X 0 ,1 5 м н а с л о е щ е б н я 15 см |
|
|
2. Мостовой переход является участком автомобильной доро ги IV категории.
3. Грунты земляного полотна — супесь легкая (на участке от ПК 10+ 84,80 до ПК 26 + 42,31) и суглинок тяжелый (на осталь ных участках).
Решение, В соответствии с категорией дороги ширина земля-
188
|
Типы укреплений откосов земляного полотна на различных участках мостового |
перехода |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
(к примеру 3) |
|
|
|
|
Участки под |
От ПК 0 |
От ПК 3 |
От ПК 9+50 |
От ПК 1'7+90 до ПК 18+30 |
От ПК 18+ 30 |
|||||
ходной насыпи |
до ПК 3; |
до ПК 9+ |
до ПК |
17+90 |
|
|
до ПК 21+60,77 |
|||
(пикетаж на |
от ПК 26+ |
+50 |
|
|
|
|
|
|
||
чала и конца) |
+ 48 до |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПК 30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Откосы |
Вер |
И изо- |
Вер |
Низо |
Верхо |
Низо |
Верховой |
Низовой |
Верховой |
Низовой |
|
ховой |
вой |
ховой |
вой |
вой |
вой |
|
|
|
|
Зоны |
по |
высс- |
|
те |
откоса |
|
|
Скорость тече |
|
||
ния |
па |
пойме |
|
в бытовых ус |
|
||
ловиях, |
м/сек |
|
|
Высота ветро |
|
||
вой |
ВОЛНЫ,’л* |
|
|
Сила |
ледохода |
|
|
Тип |
укрепле |
Засев |
|
|
ния |
|
травами |
11 |
II |
II |
II |
II |
III |
II |
III |
I |
II |
I |
II |
0,41 |
0,41 |
0,41 |
0,41 |
0,41 |
0,41 |
0,41 |
0,41 |
— |
1,20 |
1 |
1,20 |
|
|||||||||||
0,19 |
0 ,,15 |
0,94 |
0,50 |
0,94 |
— |
0,50 |
— |
— |
0,94 |
— |
0,50 |
— |
|
Силы! ы й |
Сильн ый |
Сильный |
— |
Сильный |
— |
Силь |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный |
Одерновка |
Сборные Сбор |
Сборные |
Ка |
Сбор |
Ка |
ОдерСборные ОдерСбор |
|||||
плашмя |
железо |
ные |
железо |
мен |
ные |
мен |
iiовка |
железо iiовка |
ные |
||
|
|
бетон |
бе |
бетон |
ная |
бе |
ная |
плаш |
бетон |
плаш |
бе |
|
|
ные |
тон |
ные |
наб |
тон |
наб |
мя |
ные |
мя |
тон |
|
|
разрез |
ные |
разрез |
роска |
ные |
роска |
|
разрез |
|
ные |
|
|
ные |
плиты |
ные |
|
плиты |
|
|
ные |
|
плиты |
|
|
плиты |
|
плиты |
|
|
|
|
плиты |
|
|
Площадь |
ук |
6060 |
11070 |
11 070 |
980 |
170 |
980 |
170 |
1030 |
4140 |
1030 |
4140 |
репления, |
5120 |
ного полотна |
принята равной 10 м\ ширина |
проезжей |
части — |
6 м (СНиП Н-Д.5-62). |
земляного |
полотна |
|
Назначаем |
типы поперечных профилей |
подходов с учетом характерных участков на продольном про филе перехода.
Тип Е1
Рис. IV-11. Поперечный профиль выемки на спуске в пойму:
1 — засев травами
На участке спуска с берега речной долины на пойму зем ляное полотно запроектировано в невысокой насыпи с резервами (см. рис. IV-6) и от ПК 4+ 27 до ПК 5+ 20 в неглубокой выемке (рис. IV-11).
Тип Ш ГК 17*00
Рис. IV-12. Поперечный |
профиль пойменной |
насыпи на дороге |
||
|
|
IV категории: |
|
|
/ — рисберма из камня |
cl= 20 см; 2 — сборные бетонные |
плиты 0.50Х0.50Х |
||
Х0.08 м на слое щебня |
10 см; 3 — черный щебень (6 см); |
4-— верхний слои |
||
основания |
(14 |
см); о — нижний слон |
основания |
На рис. IV-12 показан поперечный профиль пойменной насы пи. Такой профиль принят не только на горизонтальных участках подходов, но и на участках подъема к мосту через коренное русло реки, где насыпь имеет небольшую высоту. На рис. IV-12 указана также конструкция дорожной одежды.
190