Общие требования к опорам. Классификация опор
|
Опоры мостов должны отвечать ряду эксплуатационных, экономических и производственных требований. Например, к эксплуатационным относятся требования по обеспечению безопасного пропуска вод, надежной работы при ледоходах, требования по обеспечению видимости и беспрепятственного проезда под путепроводами и эстакадами, устойчивость против выветривания, истирания поверхности опор. К производственным и экономическим требованиям, обеспечивающим индустриализацию строительства моста, относятся: сборность конструкций при возможности изготовления их в заводских условиях, транспортабельность, возможность наиболее рациональной комплексной механизации работ, общей для строительства опор и пролетных строений; обеспечение возможности производства работ в зимнее время; обеспечение наиболее рационального использования материалов; минимальные размеры конструкций при их достаточной прочности, жесткости и износоустойчивости и ряд других. Конкретизация этих требований неразрывно связана с типом опор, выполняемыми ими функциями и типом самого моста. Поэтому основные требования целесообразно показать в увязке с классификацией опор. Эту классификацию определяет ряд условий, по которым и следует рассматривать типы и виды опор, их конструктивные особенности, а также и предъявляемые к опорам требования. Прежде всего опоры мостов разделяют в зависимости от их расположения на промежуточные (быки) и береговые (устои). Промежуточные опоры воспринимают нагрузки от смежных пролетов, причем работают они в двух направлениях, вдоль и поперек моста. Речные опоры своей формой и конструкцией должны обеспечить пропуск вод без завихрений и размывов и ледоходов — без повреждений. Для этого им придают в плане обтекаемую форму, устраивают ледорезные ребра, облицовывают поверхности и т. д. (рис. 1). Форма промежуточных опор путепроводов и эстакад должна способствовать улучшению условий видимости и проезда. Береговые опоры, кроме нагрузок от пролетного строения, принимают на себя давление насыпи подходов, обеспечивают сопряжение дороги с мостом (см. рис. 1). Так как основные нагрузки передаются на устои односторонне, их конструкция в продольном направлении всегда несимметрична, в то время как промежуточные опоры почти всегда симметричны, так как они работают на одинаковую двухстороннюю (кроме ледовой) нагрузку.  Для опор характерно также разделение по жесткости в продольном (вдоль моста) направлении. В подавляющем большинстве мостовые опоры жесткие и каждая из них должна быть способна воспринять всю горизонтальную нагрузку, которая передается пролетным строением или возникает от давления грунта насыпи подходов. При закреплении на гибких опорах пролетного строения вся система в продольном направлении работает как рама, и горизонтальные усилия распределяются между опорами пропорционально их жесткости. Такая работа опор позволяет значительно уменьшить их размеры. Гибкие опоры выполняют в виде свайных, стоечных конструкций или тонкой стенки (рис. 2, а, б и в). Применение гибких опор рационально при небольших пролетах и небольшой высоте моста.  Большое значение для выбора конструкций опор имеет система пролетного строения. При внешне безраспорной балочной системе опоры не работают на распор (рис. 3,а); в арочных или висячих мостах внешне распорной системы опоры воспринимают большие горизонтальные силы распора (рис. 3,б). Опоры мостов распорной системы имеют мощную конструкцию, что усложняет возможность проектирования и постройки их из сборных элементов.  Мостовые опоры в зависимости от ряда условий выполняют из различных материалов. Каменные, из бутовой кладки и бутобетонные конструкции чаще применяют для монолитных и массивных опор. Такие опоры обязательно имеют специальную облицовку. Бетон в виде бетонных блоков и железобетон рациональны для сборных и сборно-монолитных конструкций опор. В некоторых случаях на местных дорогах для мостов через суходолы опоры выполняют из кирпичной кладки. Для промежуточных опор путепроводов, эстакад и реже виадуков, а также для пилонов промежуточных опор висячих мостов можно применять металл. Наиболее важно разделение опор в зависимости от возможностей строительства по типам: монолитные, сборно-монолитные и сборные. Монолитными называются конструкции, изготовляемые на месте. По современным требованиям индустриализации строительства такие конструкции нерациональны, однако по условиям работы, например, для мостов распорной системы, а иногда и по экономическим или производственным условиям, монолитные решения могут быть более рациональными или даже единственно возможными. Поэтому в настоящее время, особенно за рубежом, они встречаются весьма нередко. Сборно-монолитные опоры состоят из элементов с включением монолитного бетона, обычно в виде заполнения. Сборные опоры в настоящее время чаще выполняют из железобетонных блоков, но могут быть и металлическими.  Монолитные опоры обычно выполняют в виде массивных и сплошных конструкций без внутренних полостей, причем их делают из камня или бутобетона (рис. 4,а). Сборно-монолитные опоры, чаще скорлупного типа, состоят из железобетонных блоков-оболочек, играющих одновременно роль защитной облицовки и опалубки при строительстве и заполняемых монолитным бетоном или бутобетоном (рис. 4,б). Массивными могут быть и сборные опоры, например, собираемые из сплошных бетонных блоков (рис. 4, в). Массивные опоры рациональны для мостов с большими пролетами, на реках при тяжелых условиях ледохода, в мостах распорной системы.  Для путепроводов, эстакад, реже для мостов на реках целесообразны столбчатые или стоечные конструкции со столбами сплошного сечения или из пустотелых железобетонных оболочек (рис. 5). Такие конструкции выполняют чаще всего сборными или сборно-монолитными, но встречаются еще и монолитные решения. Опоры с двумя или несколькими стойками применяются для путепроводов, а одностолбчатые — для эстакад, где они наилучшим образом отвечают требованиям по обеспечению видимости и беспрепятственного проезда. Кроме того, одностолбчатые опоры удобны при косом пересечении дорог. Круглые одностолбчатые опоры наиболее рациональны вследствие своей всесторонней обтекаемости также на реках с косоструйным течением, но только при слабых ледоходах. Выше колебания горизонта воды для речных опор, а также для опор путепроводов, эстакад и виадуков применяются пустотелые конструкции из обычного или предварительно напряженного железобетона. Чаще всего это сборные конструкции; однако при очень большой высоте опоры, например, для виадуков, монолитный железобетон при бетонировании в подвижной инвентарной опалубке может оказаться выгоднее как в производственном, так и в экономическом отношении, чем сборный. Так выполнены опоры моста Madway Bridge в Англии и моста «Европа». По конструкции фундаментов опоры можно разделить на два основных типа: опоры, имеющие отдельные фундаменты, и опоры, составляющие с фундаментами одно нераздельное целое. У опор первого типа фундаменты могут быть массивными и свайными. Массивные могут быть сплошной или столбчатой конструкции, выполняться в открытом котловане при малом заложении или опускной системы (опускные колодцы, погружаемые тонкостенные оболочки, кессонные фундаменты) при очень глубоком заложении. Во втором случае невозможно отделить конструкцию фундамента от опоры, как, например, при свайных опорах, опорах из труб или колодцев-оболочек. Несколько особое место по конструктивной форме занимают опоры с раздельными фундаментами, выполненными из оболочек, но большего сечения. Примером такого решения могут служить опоры моста в Саратове, описанные ниже. Эти типы опор отличаются не только по внешнему виду, но и по работе конструкций, что отражается на методике расчетов. Для первого случая характерно разделение расчетов на два этапа — отдельно для опор и фундаментов. Во втором и третьем случаях опору и фундамент рассчитывают как один элемент, с проверкой его в различных сечениях, в том числе и по грунту. Особое место занимают косые опоры, которые встречаются при косом пересечении дорог в двух уровнях, в эстакадах с закруглениями в плане или при косом пересечении мостом реки. В этих случаях решения промежуточных и береговых опор могут быть следующими: - косопоставленные, но прямые в плане промежуточные опоры и косые устои; пролетные строения косые (монолитные) или с установкой блоков ступеньками на широких ригелях опор; такое решение допустимо как для путепроводов, так и для мостов через реки, даже при значительной косине пересечения (рис. 6,а); - промежуточные и береговые опоры ступенчатые в плане, из двух или более ступеней, в зависимости от величины косины; этот прием допустим только для путепроводов( рис. 6,б); пролетные строения прямые; - при неразрезных пролетных строениях на закруглениях эстакад наиболее приемлемы одностолбчатые промежуточные опоры; при разрезных — прямые, но косопоставленные, с широким ригелем. Конструктивно решения косых опор мало отличаются от прямых. Поэтому они не выделены ниже, а приведены в числе остальных примеров опор различных типов. Наиболее правильна классификация опор по величине пролетов с учетом размеров самого моста: опоры мостов малых пролетов и опоры малых мостов (при величине пролетов в свету до 20 м) и опоры мостов средних и больших пролетов (при величине пролета в свету более 20 м).  |
