Ростверк мостовой опоры
Полезная модель относится к мостостроению, в частности, к конструкциям ледостойких сооружений на свайных фундаментах и опорах, возводимых на реках с переменным уровнем ледохода. Полезная модель может быть использована также при сооружении опор воздушной линии электропередач на переходах через акватории.
Задачей полезной модели является создание конструкции ростверка, позволяющей упростить технологию и уменьшить сроки его сооружения при увеличении надежности и сокращении затрат на изготовление и монтаж конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в ростверке мостовой опоры, представляющем собой фундамент, согласно техническому решению, фундамент состоит из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными со сквозными отверстиями, и элементов крепления блоков между собой, при этом отверстия в каждом блоке сформированы металлическими полостьобразующими элементами с возможностью размещения свай, каждый блок выполнен с возможностью размещения в нем не менее двух сквозных отверстий, расположенных в плоскости продольной оси, а нижний блок ростверка снабжен направляющими ячейками для свай.
Кроме того, ростверк может дополнительно содержать защитную оболочку свай, размещаемую под фундаментом и состоящую из блоков, аналогичных блокам фундамента. Полостьобразующий элемент у нижнего блока фундамента может быть выполнен выступающим за пределы его нижнего обреза.
Полезная модель относится к мостостроению, в частности, к конструкциям ледостойких сооружений на свайных фундаментах и опорах, возводимых на реках с переменным уровнем ледохода. Полезная модель может быть использована также при сооружении опор воздушной линии электропередач на переходах через акватории.
Известна мостовая опора, содержащая монолитный высокий ростверк, к которому прикреплена с зазорами сборная из блоков вертикальная железобетонная стенка с образованием полости для размещения свай и предназначенная для защиты свай от ледохода и иных плавающих предметов. (Путь и строительство железных дорог. - Экспрессинформация. - М.: ВНИТИ, 1974, - №22. - С.28-30).
Однако данная конструкция ростверка недостаточно надежна, не позволяет уменьшить толщину льда в полости в связи с расположением блоков в стенке с зазорами, что не позволяет достигать в полости более мягкого микроклимата и, тем самым, уменьшать давление внутреннего льда на ограждающую стенку. Такая конструкция приемлема в основном для климатических условий Западной Европы. Кроме того, выполнение конструкции ростверка монолитной значительно усложняет процесс сооружения ростверка на акватории.
Известно льдозащитное ограждение опоры моста с монолитной плитой свайного ростверка, включающее сборную из блоков железобетонную вертикальную защитную стенку, укрепленную верхней гранью по контуру в монолитной плите ростверка опоры, и вертикально расположенную вдоль продольной оси опоры железобетонную плиту, жестко закрепленную верхней гранью в монолитной плите ростверка, а верховой торцевой гранью - в фасадном блоке защитной стенки с внутренней ее стороны. Блоки защитной стенки выполнены с внутренней стороны с утолщением в верхней их части (А.С. СССР №1032085, МПК E 01 D 19/02).
Однако данная конструкция недостаточно надежна, т.к. боковые стенки выполнены в виде консолей - без диафрагм или нижних распорок, и характеризуется значительными габаритными размерами, что усложняет проведение монтажных работ. Кроме того, выполнение конструкции ростверка монолитной также значительно усложняет процесс сооружения ростверка на акватории.
Известен ростверк мостовой опоры, содержащий монолитную плиту и защитную оболочку из сборных объемных горизонтальных блоков с отверстиями в центральной
части и по периферии, и элементов крепления блоков между собой. (Патент на изобретение №2063497, МПК E 02 D 27/12, 29/09).
Однако данная конструкция является недостаточно надежной и сложной в реализации, в т.ч., за счет конструктивно усложненных элементов крепления блоков между собой, запирающихся самопроизвольно под водой.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является ростверк мостовой опоры, состоящий из монолитной фундаментной плиты, снабженной защитной оболочкой свай из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными с отверстиями в центральной части, и элементов крепления блоков между собой, при этом отверстие в каждом блоке сформировано металлическим полостьобразующим элементом с возможностью размещения свай, а нижний блок снабжен направляющими ячейками для свай (Патент на изобретение №2263176, E 01 D 19/02, E 02 D 27/12).
Однако выполнение ростверка с монолитным фундаментом значительно усложняет процесс сооружения ростверка на акватории. Кроме того, конструкция ростверка менее надежна по сравнению с заявляемой полезной моделью в связи с использованием в объемном блоке одной полости для размещения свай.
Задачей полезной модели является создание конструкции ростверка, позволяющей упростить технологию и уменьшить сроки его сооружения при увеличении надежности и сокращении затрат на изготовление и монтаж конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в ростверке мостовой опоры, представляющем собой фундамент, согласно техническому решению, фундамент состоит из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными со сквозными отверстиями, и элементов крепления блоков между собой, при этом отверстия в каждом блоке сформированы металлическими полостьобразующими элементами с возможностью размещения свай, каждый блок выполнен с возможностью размещения в нем не менее двух сквозных отверстий, расположенных в плоскости продольной оси, а нижний блок ростверка снабжен направляющими ячейками для свай.
Кроме того, ростверк может дополнительно содержать защитную оболочку свай, размещаемую под фундаментом и состоящую из блоков, аналогичных блокам фундамента. Полостьобразующий элемент у нижнего блока фундамента может быть выполнен выступающим за пределы его нижнего обреза.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена заявляемая конструкция в плане, вариант с тремя полостями и свайным полем; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, вариант выполнения ростверка в виде фундамента из сборных блоков,
рекомендуемый для использования на акваториях с глубиной до 5 м и при отсутствии ледохода; на фиг.3 - ростверк, вид в плане, вариант с двумя полостями; на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.3, вариант ростверка с защитной оболочкой, рекомендуемый для использования при большой амплитуде колебаний уровня ледохода и глубине воды более 5 м. На фиг.2 и 4 приведены сокращенные наименования уровней: УMB - уровень меженной воды, РУВ - рабочий уровень воды, УВЛ - уровень высокого ледохода, УППЛ - уровень первой подвижки льда.
Позициями на фигурах обозначены: 1 - блоки фундамента, 2 - блоки защитной оболочки, 3 - полостьобразующий элемент, 4 - направляющие ячейки, 5 - канал для размещения крепежных элементов, состоящих из элементов, где 6 - закладной болт, 7 - шпилька, 8 - муфта, 9 - гайка с шайбой; 10 - верхняя съемная направляющая для свай, 11 - поддон, 12 - бетонная тампонажная подушка, укладываемая подводным способом с помощью вертикально перемещаемой трубы (ВПТ), 13 - бетон заполнения свай, 14 - бетон омоноличивания свай со сборной плитой ростверка, 15 - стойка опоры.
Увеличение надежности ростверка достигается за счет выполнения его фундамента с увеличенным количеством сквозных отверстий для размещения забивных свай. Использование данной конструкции ростверка особенно актуально в слабых грунтах, при одновременном обеспечении защиты опоры моста от навала льда и судов. Заявляемая конструкция ростверка позволяет упростить строительно-монтажные процессы его возведения, сократить трудозатраты и сроки строительства.
Ростверк мостовой опоры состоит из сборных горизонтальных железобетонных блоков 1, 2 (фиг.2, 4) каждый из которых выполнен, по крайней мере, с двумя сквозными отверстиями, сформированными металлическими полостьобразующими элементами 3. Полостьобразующие элементы 3 снабжены внутренними и внешними анкерами и выполняют функцию опалубки и арматурного каркаса полости блока при изготовлении, придают блоку жесткость при транспортировке, а также являются одним из основных несущих элементов защитной оболочки в процессе эксплуатации опоры.
Ростверк может состоять только из блочного фундамента, а также иметь дополнительную защитную оболочку свай, которая выполняется из блоков, аналогично блокам фундамента. Нижний блок 1 (фиг.2) или 2 (фиг.4) снабжен направляющими ячейками 4. Направляющие ячейки 4 образованы продольными и поперечными стальными балками. Блоки 1 ростверка (фиг.2) и блоки 1, 2 ростверка с защитной оболочкой (фиг.4) соединены между собой крепежными элементами 6-9, при этом в нижнем блоке 1 (фиг.2) или 2 (фиг.4) размещены закладные болты 6, а верхние блоки снабжены каналами 5 для размещения болтов 6 или шпилек 7 с муфтами 8. Для
стягивания блоков между собой используются гайки с шайбами 9. Рекомендуемое количество крепежных элементов, размещаемых равномерно по периметру блока, должно быть равным 4n, где n - количество отверстий в блоке. Таким образом, для варианта ростверка с двумя отверстиями в блоке количество крепежных элементов принимают равным 8, для варианта с тремя отверстиями - 12. При производстве сваебойных работ используют верхнюю съемную направляющую 10 (см. фиг.4), содержащую кольцо с прикрепленными к нему балками в виде решетки. Направляющая 10 нанизывается на выступ полостьобразующего элемента 3 верхнего блока 1 и прикрепляется к нему. При отсутствии ледохода в водоеме или наличия слабого ледохода объемный блок может быть выполнен по внешнему контуру с циркульным очертанием носовой и кормовой частей с радиусом, равным половине ширины блока (фиг.1), а при наличии сильного ледохода - эти части рекомендуется устраивать по принципу коробовой циркульной кривой (фиг.3).
Конструктивное выполнение ростверка мостовой опоры с защитной оболочкой, охватывающей куст свай, позволяет поддерживать в полости оболочки микроклимат, исключающий рост толщины льда и припоев льда к конструкциям за счет использования свойства теплопроводности материала свай и полостьобразующих элементов. Наличие балочных направляющих ячеек в полости в ее нижней части придает конструкции дополнительную жесткость. Это позволяет принимать толщину боковых стенок до 400 мм.
Изготовление блоков ростверка рекомендуется производить на стройплощадке моста, например, в условиях временного цеха. Для варианта ростверка с защитной оболочкой (фиг.4) сначала готовят нижний блок 2 с закладными болтами 6 и полостьобразующими элементами 3, к которым предварительно приваривают внешние стержневые анкеры и внутренние направляющие ячейки 4. При этом используют закладные болты 6 длиной, превышающей высоту верхнего смежного блока на величину 130-150 мм, а полостьобразующий элемент 3 выполняют высотой, равной высоте нижнего блока 2, а размещение его в блоке осуществляют со сдвигом от нижней грани блока на величину не менее 100 мм.
После набора бетоном нижнего блока 2 требуемой прочности на выступах его полостьобразующих элементов 3 монтируют им подобные элементы 3 следующего блока и покрывают поверхность нижнего блока черной полиэтиленовой пленкой для предотвращения сцепления материалов, а выступы элементов 3 изолируют. Блок бетонируют и после набора бетоном верхнего блока 2 необходимой прочности его снимают и извлекают каналообразующие трубы для размещения крепежных элементов.
Затем на снятом блоке аналогичным образом бетонируют третий блок 2, при этом каналы 5 в третьем блоке также формируют с применением шпилек 7, муфт 8 и каналообразующих труб. Длина шпильки должна соответствовать высоте изготавливаемого блока. Таким образом, изготавливают три блока 2 защитной оболочки. Аналогичным образом изготавливают три блока 1 фундамента, причем в качестве матрицы для изготовления нижнего блока 1 используют поверхность верхнего блока 2. При этом высоту шпильки 7 принимают равной высоте блока 1, а к элементам 3 в дополнение к внешним приваривают по расчету внутренние стержневые анкеры.
Блоки 1 для варианта ростверка без защитной оболочки (Фиг.2) готовят аналогично блокам 2 защитной оболочки (Фиг.4). Торцы шпилек 7 верхних блоков 1 в обоих вариантах могут быть расположены впотай. Для этого верхние части каналов блока 1 выполняют диаметром на 3-4 мм больше диаметра шайб, получая, таким образом, углубления. Длина шпилек 7 верхних блоков 1 выбирается такой, чтобы их торцы находились в углублении. Гайки и шайбы 9 при этом заделывают в углублениях полимербетоном, обеспечивая защитный слой от торца шпилек величиной 30-40 мм. Сооружение предлагаемого ростверка в акватории в основном осуществляется по технологии, описанной в патенте РФ №2263176 E 01 D 19/02. При этом после опускания конструкции в акваторию на проектный уровень и ее закрепления к вертикальным сваям и погружения всех наклонных свай монтируют поддон 11, который может располагаться как выше, так и ниже рабочего уровня воды (РУВ). В последнем случае на поддон укладывают бетонную смесь подводным способом, устраивая тампонажную подушку. Затем из полостей откачивают воду и продолжают строительные работы.
При глубине акватории до 5 м и слабом ледоходе, например, в городских мостах, ростверки обычно устраивают ниже уровня меженной воды (УMB) (Фиг.2). В этом случае рекомендуется выполнять полостьобразующие элементы 3 нижнего блока с нижним выступом величиной, обеспечивающей внедрение его в грунт на 400-500 мм после опускания конструкции в акваторию в проектное положение. Такое решение позволяет устраивать без дополнительных затрат тампонажные подушки в полостях нижнего блока 1. Для выполнения строительных работ в полостях ростверка, в обхват верхних выступов полостьобразующих элементов 3 верхнего блока устраивают ограждения, например, с применением транспортерной ленты, после чего из полостей всех блоков откачивают воду и подготавливают оголовки свай в соответствии с требованиями проекта. Затем монтируют арматуру и укладывают бетонную смесь в полости, омоноличивая оголовки свай с конструкцией. При этом рекомендуется выводить стойки опоры выше УМВ.
1. Ростверк мостовой опоры, представляющий собой фундамент, отличающийся тем, что фундамент состоит из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными со сквозными отверстиями, и элементов крепления блоков между собой, при этом каждый блок выполнен с возможностью размещения в нем не менее двух сквозных отверстий, расположенных в плоскости продольной оси, отверстия в каждом блоке сформированы металлическими полостьобразующими элементами с возможностью размещения свай, а нижний блок ростверка снабжен направляющими ячейками для свай.
2. Ростверк по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит защитную оболочку, размещенную под фундаментом и состоящую из блоков, аналогичных блокам фундамента.
3. Ростверк по п.1, отличающийся тем, что полостьобразующий элемент у нижнего блока выполнен выступающим за пределы его нижнего обреза.
