Типы искусственных сооружений

Содержание

    Стр.

Введение           3

Общая часть          

I. Типы искусственных сооружений      5

II. Основные правила проектирования искусственных сооружений.

2.1 Состав проекта         8

2.2 Основные требования  к конструкциям мостов и труб   9

2.3 Основные принципы расчета  искусственных            11

       сооружений                 

III. Элементы моста и статические схемы                                           13

IV. Виды водопропускных труб. Назначение их размеров          15

V. Особенности  эксплуатации  искусственных сооружений         21

VI. Тоннели.  Область применения и классификация тоннелей         26

 

Заключение                 30

 

Список литературы                31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Искусственные сооружения — наиболее сложная часть железных и автомобильных дорог. Их выполняют двух видов: возводимые над поверхностью земли мосты различного типа и водопропускные трубы, устраиваемые через водотоки и другие препятствия; тоннели, сооружаемые под поверхностью земли на пересечении дорогой гор, высоких холмов и при проложении в больших городах линий метрополитенов.

Мосты строили с древнейших времен. Первоначально они имели простую конструкцию. Их возводили из дерева и камня вручную для пешеходного и гужевого движения. Широкие и глубокие реки оказывались трудными для постройки мостов, которые заменяли паромными переправами или наплавными мостами из плотов или судов.

Деревянные мосты вначале сооружали простыми балочными, затем перешли к более сложным конструкциям.

Каменные мосты выполняли из сводов на массивных опорах. Размер опор по фасаду моста достигал одной трети, а в отдельных случаях даже половины пролета. Кладку осуществляли на известковых растворах или тщательной пригонкой отдельных блоков с укладкой их насухо. Много каменных мостов было построено в XV—XIX вв., и они существуют до сих пор в странах Западной Европы — Франции, Италии, Испании и др. Пролеты мостов достигали 90 м, мосты поражали красотой и совершенством своих форм. В нашей стране каменные мосты строили преимущественно в Закавказье. Некоторые из них сохранились до наших дней.

С началом строительства железных дорог в XIX в. стали сооружать капитальные металлические мосты. Необходимость движения поездов потребовала постройки достаточно прочных и надежных каменных опор. Появились новые конструкции и способы возведения таких мостов, стали применять стальные конструкции и бетон.

Для современного отечественного и зарубежного мостостроения характерно применение сборных предварительно напряженных железобетонных конструкций в автодорожных мостах (рис. 4). При этом решающее значение имело историческое решение партии и правительства в 1954 г. о широком переходе в капитальном строительстве на индустриальные способы с использованием сборных железобетонных и бетонных конструкций.

Были разработаны и получили успешное применение прогрессивные конструкции и методы производства опор на железобетонных сваях, оболочках и столбах. В настоящее время искусственные сооружения выполняют преимущественно сборной конструкции из элементов заводского и полигонного производства. Освоен эффективный навесной способ монтажа сборных конструкций с соединением элементов при помощи полимерного клея. В крупных городских мостах успешно применены новые системы пролетных строений из сборного железобетона, рамно-консольные, арочно-консольные, балочно-неразрезные, вантовые. Массовое строительство искусственных сооружений в виде малых и средних мостов, путепроводов, эстакад, водопропускных труб в настоящее время осуществляют преимущественно по типовым проектам с использованием унифицированных сборных конструкций заводского и полигонного изготовления. После 1965 г. при строительстве новых железных и автомобильных дорог широкое применение получили весьма эффективные трубы из гофрированного коррозиестойкого металла.

В последнее время получен большой опыт строительства искусственных сооружений Байкало-Амурской железной дороги. На всей ее протяженности в 3110 км от станции Усть-Кут на западе до станции Комсомольск-на-Амуре в течение десятой и одиннадцатой пятилеток было построено 126 больших и 815 средних металлических мостов. С применением сборного железобетона построено 1046 малых мостов и 920 водопропускных труб под насыпями. Часть труб выполнена из гофрированного металла. При сооружении мостов впервые в отечественной практике опоры малых и средних мостов, расположенных на вечномерзлых грунтах, сооружали на железобетонных столбах, опущенных в предварительно пробуренные скважины. На дороге было построено значительное количество подпорных стен, галерей, селеспусков.

Другой распространенный вид искусственных сооружений — тоннели — начали строить в глубокой древности, преимущественно для подачи воды и для военных целей.

Первый горный железнодорожный тоннель длиной 1190 м был построен в 1826—1830 гг. в Англии. В это же время началось строительство таких тоннелей в Швейцарии, Франции, Бельгии, Германии, Италии, США и других странах. Крупнейший в мире однопутный железнодорожный Симплонский тоннель длиной 19,78 км, соединивший Италию со Швейцарией, был построен в 1898— 1906 гг.

Железнодорожные тоннели строили различными способами с обделками, защищающими движущиеся поезда от обвалов горных пород, из каменной кладки на известковых растворах, а позднее из бетона.

Первая линия метрополитена была построена в Англии в 1863г. в Лондоне. С этого времени сеть метрополитенов быстро росла. В 1892—1894 гг. были построены линии метрополитенов в Чикаго и Нью-Йорке (США).

В Казахстане строительство метрополитенов ведется в г.Алматы.

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Типы искусственных сооружений

 

Для обеспечения устойчивости земляного полотна на косогорах, в местах пересечения автомобильной дороги с реками, оврагами или балками, по которым стекает вода от дождей и таяния   снега,   а   также   при   пересечении    существующих  дорог устраивают различного рода искусственные сооружения. К ним относят: подпорные стенки, трубы, мосты, путепроводы, виадуки, эстакады и др. Большею часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют мосты и трубы.

С точки зрения требований автомобильного транспорта наилучшим является то сооружение, которое не меняет условий движения автомобилей не требует изломов в плане и профиле проектной линии автомобильной дороги, не стесняет проезжую часть и обочины, а также не нуждается в изменении типа дорожного покрытия.

Этим условиям наиболее отвечают трубы, которые можно применять при любых сочетаниях продольного профиля и плана дороги и при любой высоте насыпи. Поэтому количество труб на автомобильных дорогах составляет 85% от общего количества водопропускных сооружений.

Трубы представляют собой простейшие искусственные сооружения , которые устраивают для пропуска воды под земляным полотном автомобильной дороги при пересечении периодически или постоянно действующих водотоков с расходом до 10—15 м3/с.

На современных автомобильных дорогах трубы монтируют из отдельных железобетонных звеньев круглого или прямоугольного сечения. Железобетонные круглые трубы устраивают одно-очковыми и многоочковыми диаметром от 0,75 до 2 м. Прямоугольные железобетонные трубы применяют при большом расходе воды.

Так как сверху трубы засыпают грунтом насыпи, на поверхности которой устраивается такое же покрытие, как и на смежных участках дороги, то проезжающие по дороге автомобили не испытывают никаких изменений в условиях движения над трубой по сравнению с другими участками.

Мосты представляют собой искусственные сооружения, прерывающие земляное полотно дороги; движение автомобилей происходит по пролетному строению моста, поддерживающему ездовое полотно и расположенному на опорах, которые передают давление пролетных строений на [рунт.

Мосты бывают однопролетными с двумя опорами и многопролетными, когда, кроме крайних опор, устраиваемых в местах сопряжения моста с берегами, называемых устоями, имеются и промежуточные опоры.

Уровень воды в реках колеблется в течение года. Большую часть года реки имеют низкий уровень — уровень межени (УМВ). В период весеннего половодья, а на некоторых реках и в летний период приток воды резко увеличивается и уровень воды повышается. Этот наивысший уровень воды называют уровнем высоких вод (УВВ). Расстояние от поверхности проезда'на мосту до уровня меженных вод называют высотой моста Нх. Расстояние от низа пролетного строения до уровня высоких вод или расчетного судоходного уровня (РСУ) называют свободной высотой под мостом Н. Свободная высота под мостом должна быть достаточной для безопасного пропуска высокой воды, а на судоходных реках — для пропуска судов. Расстояние от поверхности проезда на мосту до низа пролетного строения называют строительной высотой моста /г. Расстояние между центрами опорных точек / называют расчетным пролетом. Сумма расстояний между внутренними гранями опор называется отверстием моста. Отверстие, высота и ширина моста, а также величина пролетов и свободная высота под мостом — основные размеры моста.

В зависимости от расположения уровня проезда по отношению к пролетному строению моста различают: мосты с ездой поверху и мосты с ездой понизу. Проезжая часть может быть расположена также в пределах высоты пролетного строения. В этом случае сооружение носит название моста с пониженной ездой, или ездой посередине.

По материалу пролетных строений мосты могут быть деревянные, каменные, бетонные, железобетонные, металлические и комбинированные, по назначению — автодорожные, железнодорожные, пешеходные, а также совмещенные для нескольких видов движения и специального назначения (для пропуска трубопроводов, кабелей и т. п.).

В зависимости от своих конструктивных особенностей и условий обеспечения движения судов мосты разделяют на высоководные, разводные и наплавные. Мосты обычно строят высоководными, т. е. свободно пропускающими высокие воды при паводках и проходящие по реке суда. При отсутствии на реке судоходства или сплава леса возвышение низа пролетного строения над УВВ определяется безопасностью пропуска под мостом высоких вод.

При невозможности или нецелесообразности возведения высоких насыпей (подходов к мосту) строят разводные мосты. Для пропуска судов в таких мостах устраивают разводной пролет. Представителями мостов этой группы являются мосты через р. Неву в Ленинграде.

Наплавными называют мосты на плавучих опорах (понтонах). Их применяют при пересечении широких и многоводных рек в тех случаях, когда устройство моста на постоянных опорах требует больших затрат, которые не оправдываются предполагаемым грузооборотом по мосту.

Встречаются и другие искусственные сооружения, аналогичные мостам: путепроводы, эстакады, виадуки. Путепроводы предназначены для пересечения дорог в разных уровнях; эстакады — для размещения дороги над поверхностью земли, с тем чтобы нижележащее пространство можно было использовать для проезда. В городах эстакады устраивают и для пропуска автомобильного движения. Виадуки устраивают при пересечении дорогой глубоких лощин, оврагов или суходолов. Постройка виадука обходится дешевле возведения насыпи при глубине пересекаемого препятствия более 20—25 м.

Многочисленные конструкции современных мостов по условиям их работы под нагрузкой могут быть разделены на четыре основные группы: балочные, арочные, рамные и висячие.

В балочных мостах пространство между опорами перекрыто сплошной балкой или решетчатой балочной фермой. При действии вертикальных нагрузок пролетное строение моста работает на изгиб, передавая на опоры только вертикальные реакции. 

В арочных мостах основным несущим элементом является криволинейный брус, называемый аркой, концы которой упираются в опоры. Вертикальная нагрузка вызывает сжатие и частично изгиб арки. Давление арки, передаваясь на опоры, кроме вертикальной нагрузки, создает также горизонтальный распор, стремящийся раздвинуть опоры.

В рамных мостах пролетные строения и опоры жестко связаны между собой в монолитную конструкцию. При такой связи пролетное строение, находясь под нагрузкой, вовлекает в работу на изгиб и опоры, что существенно улучшает условия работы пролетного строения и моста в целом.

В висячих мостах несущими элементами являются тросы или цепи, перебрасываемые через высокие стойки (пилоны) и заан-кериваемые по концам жестких балок пролетного строения. Висячие мосты весьма экономичны и легки, обычно их применяют для перекрытия больших пролетов (1—1,5 км).

Любой мост, как ответственное инженерное сооружение, должен удовлетворять ряду требований, заключающихся в первую очередь в том, что въезд на мост и движение по мосту должны быть удобными и безопасными (с учетом перспективы роста движения). Основными причинами, снижающими безопасность движения автомобилей на искусственных сооружениях являются: неудачное расположение мостов и подходов к ним в плане и профиле; недостаточная ширина мостов и малая высота бордюров; неудачная конструкция и расположение ограждений на подходах к искусственным сооружениям.

В настоящее время мосты проектируют с шириной пролетного строения, равной ширине земляного полотна. Во избежание съездов автомобилей на железобетонных мостах бордюры устраивают высотой не менее 40 см.