Мост с переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи
Изобретение относится к области строительства, а именно при строительстве мостов. Согласно изобретению мост с переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи содержит устои, пролетное строение, установленное на устои, подходные части насыпи с обеих сторон моста и устройства для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходных частей насыпи, размещенные на переходных участках, непосредственно примыкающих к мосту с каждой стороны. При этом каждое устройство для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части насыпи выполнено из слоев георешетки, заполненной сыпучим материалом, уложенных на длине переходного участка, при этом по длине переходный участок разделен на отдельные зоны, в каждой из которых количество слоев георешетки уменьшается по мере удаления от устоев. Технический результат заключается в обеспечении большей плавности изменения по длине вертикальной жесткости насыпи.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве мостов.
Известен мост с переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи, содержащий устои, пролетное строение, установленное на устои, подходные части насыпи с обеих сторон моста и устройства для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части насыпи, при этом указанное устройство выполнено в виде переходных плит (Я.Д.Лившиц, Д.Ю.Виноградский, Ю.Д.Руденко. Автодорожные мосты (проезжая часть). Киев, 1980, рис.47).
Недостаток данной конструкции - ограниченные возможности регулирования переменности по длине пути вертикальной жесткости и невысокая долговечность.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является мост с
переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи, содержащий устои, пролетное строение, установленное на устои, подходные части насыпи с обеих сторон моста и устройства для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части насыпи, при этом указанное устройство выполнено в виде бездонных ящиков, заполненных грунтом и установленных в тело подходной части насыпи, причем высота ящиков по мере удаления от моста уменьшается. (Стандартные проектные решения и технологии по переустройству инженерных сооружений при подготовке железных дорог к введению скоростного движения пассажирских поездов. Вып.3. МПС РФ, М., 1999, рис.4.1, 4.2, 4.3). Известно, что вертикальная жесткость грунта резко повышается, если его разместить в жесткой обойме, не позволяющей грунту деформироваться в поперечном направлении. Регулирование высоты бездонных ящиков позволяет тем самым обеспечивать плавное изменение вертикальной жесткости по длине пути.
Недостатки указанной конструкции следующие. Во-первых, создается некоторая неравномерность по вертикальной жесткости в направлении от стенок к середине ящика. Наибольшая жесткость имеет место в месте расположения самих стенок ящиков. Это затрудняет обеспечение плавности регулирования по длине вертикальной жесткости. Кроме того, данное решение имеет повышенную трудоемкость при сооружении.
Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности переходного участка моста с насыпью за счет достижения большей плавности изменения по длине вертикальной жесткости насыпи, увеличении долговечности конструкции и снижении затрат на строительство и ремонт.
Для достижения указанного технического результата в мосту с переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи,
содержащем устои, пролетное строение, установленное на устои, подходные части насыпи с обеих сторон моста и устройства для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходных частей насыпи, размещенные на переходных участках, непосредственно примыкающих к мосту с каждой стороны, каждое устройство для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части насыпи выполнено из слоев - георешетки, заполненной сыпучим материалом (песком, щебнем, ПГС и т.п.), уложенных на длине переходного участка, непосредственно примыкающего к. мосту, при этом по длине переходный участок разделен на отдельные зоны, в каждой из которых количество слоев - георешетки уменьшается по мере-. удаления от устоев.
Кроме того, устройство для обеспечения переменности по; длине вертикальной жесткости подходной части насыпи содержит опорную конструкцию, представляющую собой часть тела устоя, развитую в сторону подходной части насыпи, причем верхняя поверхность опорной конструкции расположена ниже верха насыпи, а первая зона переходного участка подходной части насыпи расположена на верхней поверхности опорной конструкции.
Кроме того, верхняя поверхность опорной конструкции выполнена ступенчатой с понижением верхних уровней ступенек в сторону насыпи, при этом каждой ступеньке соответствует отдельная зона переходного участка подходной части насыпи.
Кроме того, между слоями объемной георешетки, расположенными в одной или нескольких первых от устоя зонах переходного участка насыпи, уложены полотнища плоской георешетки, которые продолжены в тело насыпи на длину l
Н, где Н - высота насыпи в зоне устоя.
Сущность предлагаемого изобретения представлена на чертежах, где
на фиг.1 - сечение по продольной оси моста;
на фиг.2 - сечение 1-1 на фиг.1;
на фиг.3 - сечение 2-2 на фиг.1;
на фиг.4 - сечение 3-3 на фиг.1;
на фиг.5 - разрез 4-4 на фиг.1.
Мост с переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи состоит из устоев 1, пролетного строения 2, подходной части насыпи 3 и устройств 4 для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части, насыпи, размещенных на переходных участках насыпи, примыкающих непосредственно к устою.
Устой 1 моста состоит из столбов 5, объединенных ригелем 6, который, в свою очередь, может содержать шкафную стенку 7 и опорную конструкцию 8. Пролетное строение 2 опирается на ригель 6 с помощью опорных частей 9. Устройство 4 для обеспечения переменности вертикальной жесткости подходной части насыпи выполнено из слоев 10 объемной. георешетки с заполнителем. Этим заполнителем может быть щебень, смесь песка со щебнем и т.п. Слои 10 объемной георешетки уложены на примыкающем непосредственно к устою переходном участке 11 длиной «L» подходной части насыпи, который по длине разделен на отдельные зоны 12 длиной L1, L 2,...,Ln (n - количество зон 12). В пределах каждой зоны находится постоянное число слоев 10 объемной георешетки. По мере удаления от устоя количество слоев объемной георешетки уменьшается. Объемная георешетка (например, патент РФ №2129189) -конструкция из полимерных лент, скрепленных между собой посредством сварных швов таким образом, что в растянутом положении она образует пространственную ячеистую конструкцию с заданными геометрическими очертаниями и размерами. Размеры ячеек в основном колеблются в пределах десятков сантиметров. Объемная георешетка вручную растягивается рабочими, фиксируется на поверхности, затем
механизированным путем засыпается заполнителем и уплотняется с помощью виброплит.
Первая зона переходного участка может быть расположена в пределах опорной конструкции 8. В этом случае слои объемной георешетки укладываются на верхнюю поверхность этой опорной конструкции. В пределах опорной конструкции 8 может быть расположено 2 и более зон переходного участка. Тогда опорная конструкция выполняется ступенчатой с понижением верхней поверхности ступеньки по мере удаления от устоя в сторону насыпи. В поперечном сечении верхний слой объемной георешетки расположен непосредственно под проезжей частью, например, в железнодорожном мосту ширина верхнего слоя соответствует ширине понизу балластной призмы 13 (фиг.2). Далее увеличение ширины идет по следующему принципу: прямая, соединяющая концы слоев расположена под углом 45° к вертикали (фиг.2). Слои могут быть уложены по высоте без промежутков и с промежутками. Лицевые зоны, граничащие с наружным воздухом (в данном случае в соответствии с фиг.1 - зоны 1 и 2), содержат слои объемной георешетки без промежутков между ними (см. фиг.4 и 5). В этом случае слои укладываются на всю ширину насыпи. Толщина слоя объемной георешетки определяется конструктивными особенностями георешетки и технологией укладки и уплотнения грунта. Обычно толщина находится в пределах 0,1-1,0 м. Промежутки между слоями, если таковые устраиваются, по своей толщине являются кратными толщине слоя объемной георешетки, однако это условие необязательное. При отсутствии у устоя конуса, обеспечивающего устойчивость подходной части насыпи в продольном направлении между слоями объемной георешетки укладываются полотнища георешетки 14, которые продолжаются в тело насыпи. Общая длина полотнищ lН, где Н - высота насыпи в зоне устоя (определяется как расстояние между основной площадкой насыпи 15 и уровнем естественной поверхности
грунта 16). Уточняется «l» расчетом на анкеровку. Если отсыпан конус моста, то полотнища могут отсутствовать.
Откос 17 разделяет основные грунты 18 насыпи и грунты 19, из которых в основном сооружается устройство 4 для обеспечения переменности вертикальной жесткости подходной части насыпи.
Сущность работы предлагаемого технического решения сводится к следующему. Вертикальная жесткость моста гораздо выше вертикальной жесткости насыпи. Если не принять никаких конструктивных мер, то на контакте насыпи с мостом возникают дополнительные динамические воздействия, которые вызывают различного рода деформации и разрушения в этой зоне. В аналоге эта проблема решается устройством переходной плиты. Однако большой опыт эксплуатации таких конструкций показывает, что широко распространены различного рода деформации и разрушения на контакте насыпи и моста (см., например, Я.Д.Лившиц, Д.Ю.Виноградский, Ю.Д.Руденко. Автодорожные мосты (проезжая часть). Киев, 1980). Эти разрушения особенно возрастают при увеличении высоты насыпи. Это, прежде всего, объясняется резко отличающейся вертикальной жесткостью моста и насыпи вообще и особенно непосредственно у устоя моста, поскольку засыпка этой части осуществляется после сооружения устоя, и качественное уплотнение грунта требует ручной работы и зачастую затруднительно. Поэтому стал вопрос о создании более жесткой насыпи.
Известно, что вертикальная жесткость сыпучего материала резко повышается, если его разместить в жесткой обойме, не позволяющей материалу деформироваться в поперечном направлении. В прототипе в качестве обоймы использованы железобетонные бездонные ящики. Эта конструкция является шагом вперед по сравнению с применяемыми ранее конструкциями. Однако она имеет следующие недостатки. Во-первых, создается некоторая неравномерность по вертикальной жесткости в
направлении от стенок к середине ящика. Наибольшая жесткость имеет место в месте расположения самих стенок, поэтому в продольном направлении (т.е. по продольной оси моста) может образоваться «волна» или «гофр» в распределении жесткости. Во-вторых, имеются трудности в формировании плавности изменения вертикальной жесткости от моста к насыпи.
Предлагаемое техническое решение позволяет гораздо лучше решать указанные выше два вопроса. Малые размеры ячейки объемной георешетки позволяют достичь максимального эффекта в получении вертикальной жесткости за счет ликвидации боковой деформируемости грунта. При этом, отсутствует неравномерность распределения в плане вертикальной жесткости.
Хорошо также достигается регулировка плавности изменения вертикальной жесткости в продольном направлении. Более того, использование опорной конструкции позволяет путем резкого уменьшения высоты грунта над верхней поверхностью опорной конструкции в широком диапазоне варьировать требуемую вертикальную жесткость первых зон переходного участка подходной части насыпи.
Предлагаемое техническое решение позволяет его сочетать и с другими решениями, например, с переходной плитой. Кроме того, предлагаемое техническое решение значительно экономнее прототипа.
Эффективность предлагаемого технического решения определяется повышением надежности переходного участка моста с насыпью в результате достижения лучшей плавности изменения по длине вертикальной жесткости насыпи, увеличением долговечности конструкции, снижением затрат на строительство и ремонт. Указанная эффективность повышается по мере увеличения объема строительства скоростных автомобильных и железных дорог.
1. Мост с переменной вертикальной жесткостью подходной части насыпи, содержащий устои, пролетное строение, установленное на устои, подходные части насыпи с обеих сторон моста и устройства для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходных частей насыпи, размещенные на переходных участках, непосредственно примыкающих к мосту с каждой стороны, отличающийся тем, что каждое устройство для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части насыпи выполнено из слоев георешетки, заполненной сыпучим материалом, уложенных на длине переходного участка, при этом по длине переходный участок разделен на отдельные зоны, в каждой из которых количество слоев георешетки уменьшается по мере удаления от устоев.
2. Мост по п.1, отличающийся тем, что устройство для обеспечения переменности по длине вертикальной жесткости подходной части насыпи содержит опорную конструкцию, представляющую собой часть тела устоя, развитую в сторону подходной части насыпи, причем верхняя поверхность опорной конструкции расположена ниже верха насыпи, первая зона переходного участка подходной части насыпи расположена на верхней поверхности опорной конструкции.
3. Мост по п.1 или 2, отличающийся тем, что верхняя поверхность опорной конструкции выполнена ступенчатой с понижением верхних уровней ступенек в сторону насыпи, при этом каждой ступеньке соответствует отдельная зона переходного участка подходной части насыпи.
4. Мост по п.1 или 2, отличающийся тем, что между слоями объемной георешетки, расположенными в одной или нескольких первых от устоя зонах переходного участка насыпи, уложены полотнища плоской георешетки, которые продолжены в тело насыпи на длину 1Н, где Н - высота насыпи в зоне устоя.
