Задача 9 По исходным данным: 1. Определить размеры устоя и промежуточной опоры, полную длину моста и отверстие моста. 2. Вычертить в масштабе 1:500 фасад моста в соответствии с заданными пролетами. 3. Описать с приведением чертежей в произвольном более крупном масштабе принятые конструкции частей моста (устоя, промежутоной опоры, железобетонного пролетного строения, металлического пролетного строения – сквозная ферма). Исходные данные для задачи 9 Расчетные пролеты моста, м 10,8+77,0+10,8 Промежуточная Высота Высота Высота опора Высота Глубина моста, насыпи, ГМВ, ГВВ, м воды, м защитное м м м форма обустройство 15 14 50,95 52,50 4,0 Т Л Так как высота насыпи Нн > 12 м, то длина устоя определяется по формуле Ly = 1+6 ∙ m1 + 6 · m2+ m3 ∙ (Hн – 12)=1 + 6∙1,25 + 6∙1,5 + 1,75∙(14 – 12) = 21,0 м. Определяем размеры подферменной площадки и ширины (поперек) моста устоя, а также размеры промежуточной опоры после определения размеров опорных частей в зависимости от заданных пролетных строений. Подферменная площадка устоя В = S+а/2 + K+l, где S=0,10 м l = (lн-l0)/2=(11,5-10,8)/2= 0,35 м. а = 0,45 м по таблице 5. Следовательно, В = 0,1+(lн-l0)/2+ а/2+0,5=0,6+0,5(lн-l0+а)=0,6+0,5·(11,5-10,8+0,45)=1,175 м. Ширина устоя D = 1,8+б+2d, где 1,8 – расстояние между осями ребер железобетонных пролетных строений; б = 0,56 по таблице 5; d = принимается равным 0,5 м. Следовательно, D = 2,8+0,56=3,36 м. Промежуточная опора. Ширина по фасаду B = S +l1 +l2 +a1/2 + a2/2+K1+K2, где S = 0,10 м. Может быть принято K1=K2=0,5 м. Следовательно B = 1,1 +l1 +l2 +0,5(a1 + a2)=1,1+0,7+0,89+0,5·(0,45+0,9)=3,365 м. Длина промежуточной опоры поперек моста. На промежуточную опору опираются железобетонное пролетное строение и металлическая ферма. Следовательно, искомый размер бужет определяться шириной металлической фермы. Минимально допустимый размер (промежуточная опора задана треугольная) Dт = Dн + 2D, где D = В/2·tgα, α =30°. Следовательно, Dт = Dн + В·tg30. Здесь Dн = 1,4+ф + б = 1,4 + 5,7 + 1,0 = 8,1 м. Тогда Dт = 8,1 + 3,365·0,577 = 10,04 м. Высота ледореза назначается на 1 м выше горизонта высокой воды (ГВВ). Фасад моста вычерчивается в масштабе 1:500. Величина С1 = 1,75 м для железобетонного пролетного строения и С1 = 2,20 м для металлического пролетного строения (принимается из таблицы 3). Полная длина моста определяется по формуле Lп = 2(Lу - B) + lп + S, где S – сумма зазоров между пролетными строениями и шкафными стенками устоев, то есть 0,4 м. Lп = 2(21,0 – 1,175) + 11,5+77,89+11,5 + 0,4 = 145,64 м. Отверстие моста (расстояние между передними стенками устоя минус сумма ширины промежуточных опор по фасаду), то есть Lотв = Lп – 2(Lу + B) = 145,64 – 2·(21,0+1,175) = 123,465 м. Задача 28 Мостовое полотно мостовых брусьях с ездой на балласте при ширине балластного корыта, недостаточной для пропуска щебнеочистительных машин: справа – на деревянных шпалах. Впредь до перехода на типовые пролетные строения с уширенным балластным корытом, обеспечивающим выполнение путевых работ на мостах с помощью путевых машин, на новых мостах разрешается применять действующие проекты с устройством мостового полотна по рисунку (на миллиметровке) с шириной плеча балластной призмы 35 см. На деревянных шпалах допускается применять раздельное клеммно-шурупное крепление рельсов. Ширина плеча балластной призмы со стороны упорной рельсовой нити в кривых радиусом 600 м и менее увеличивается на 10 см по сравнению с размерами, приведенными в табл. 1 и 2. Таблица 1 Толщина Толщина Грузонапряосновного Ширина дренирующего женность, Тип верхнего слоя плеча слоя щебня Крутизна млн. т·км строения Род балласта балласта балластной под откоса брутто/км в пути под призмы, асбестовым год шпалой, см балластом, см см Щебеночный 25/30 1-й (особо Более 80 45 1:1,5 Асбестовый тяжелый) 20 10/15 (на щебне) Щебеночный 25/30 2-й От 15 до 80 35 1:1,5 Асбестовый (тяжелый) 20 10/15 (на щебне) Щебеночный 25/30 3-й До 15 30 1:1,5 Асбестовый (нормальный) 20 10 (на щебне) При недостаточной ширине балластного корыта пролетных строений для размещения балластной призмы с размерами по табл.1 допускаются отступления от установленных размеров, которые не должны превышать величин, приведенных в табл.2. Наименование показателей, для которых установлен допуск Толщина слоя щебня, см Толщина слоя асбестового балласта, см Толщина дренирующего слоя щебня под асбестовым балластом, см Ширина плеча балластной призмы, см Крутизна откоса призмы по заложению Больше нормы 30 5 30 0,1 Таблица 2 Меньше нормы 5 0 0 5 0,1 На участках обращения пассажирских поездов со скоростью 141-200 км/ч ширина плеча балластной призмы должна быть не менее 35 см при скорости 141-160 км/ч и не менее 40 см при скорости 161-200 км/ч. В качестве балласта на мостах используется щебень из естественного камня по ГОСТ 7392-85* и асбест согласно ГОСТ 24580-81. Асбестовый балласт может укладываться на участках обращения вагонов и локомотивов с нагрузкой от колесной пары на рельсы до 250 кН (25 тс). Толщина слоя балласта под шпалой в подрельсовой зоне должна быть не менее 25 см. В исключительных случаях допускается толщина слоя балласта не менее 15 см. Максимальная толщина балласта под шпалой допускается не более 60 см, а на мостах с откидными консолями – не более 35 см. Количество шпал на мостах без охранных приспособлений должно быть таким же, как на прилегающих участках пути. На мостах с охранными приспособлениями на 1 км пути укладывается не менее 2000 шпал. Охранные приспособления (контруголки) укладывают: на мостах полной длиной более 50 м или расположенных в кривых радиусом менее 600 м; на путепроводах полной длиной более 25 м или расположенных в кривых радиусом менее 1000 м; на многопутных мостах при наличии сплошного балластного корыта - только на крайних путях. В качестве охранных приспособлений на эксплуатируемых мостах могут быть сохранены контррельсы. Размеры балластной призмы в этом случае принимаются тоже по табл.1, а расстояние между шпалами должно быть не более, чем на подходах к мосту. На участках пути с железобетонными шпалами на мостах с ездой на балласте в пределах контруголков (контррельсов) должны укладываться специальные железобетонные или деревянные шпалы. При бесстыковом пути на мостах с деревянными шпалами необходимо укладывать скрепления типа КД. На мостах, расположенных в кривых участках пути, возвышение наружного рельса достигается увеличением толщины балластного слоя. При этом пролетные строения при необходимости должны иметь повышенные борта балластного корыта. Конструкция тротуаров и убежищ определяется проектом пролетных строений. Задача 50 Привести чертежи и схемы заданных конструкций искусственных сооружений. Прокомментировать их назначение и конструкцию. Тормозные связи и разрыв проезжей части в металлических мостах При больших пролётах требуются специальные тормозные связи, сила торможения поезда воспринимается путевыми рельсами и передаётся балкам. Под действием торможения продольные балки вызывают горизонтальный изгиб поперечных балок. В опорных сечениях изгиб максимальный, поэтому сечения опорных поперечных балок устраивается мощнее чем у остальных. Тормозные рамы устраиваются в мостах с большими пролётами. Служат для передачи и восприятия тормозных усилий, разгружая при этом поперечные балки, не допуская изгиба. Тормозные связи устраиваются в пролетных строениях пролетом более 50 м. Служат для передачи тормозных усилий с проезжей части на пояса ферм и далее на опоры Тормозные связи рамы обычно располагаются в середине пролета, а при наличии разреза продольных балок – в середине участка между разрезом и опорой, при этом длина тормозного участка сокращается вдвое. При одинаковой высоте продольных и поперечных балок в качестве тормозных связей используются продольные связи между фермами, соответствующим образом усиленные. При этом диагонали связей присоединяются к нижним поясам продольных балок и в местах пересечения диагоналей с балками ставится распорка. При разной высоте продольных и поперечных балок или если диагонали продольных связей не касаются продольных балок, под последними устраивается надставка для соединения диагоналей связей с продольными балками. Проезжая часть металлических мостов состоит, с одной стороны, из продольных и поперечных металлических балок, с другой стороны, из настила, по которому происходит непосредственно движение нагрузки. Наименьшие изменения претерпело с течением времени устройство балок проезжей части. Балки проезжей части, это в большинстве случаев сплошные клепаные продольные и поперечные балки. Особенность пролетных строений больших пролетов – устройство деформационного разрыва продольных балок. Пояса ферм, испытывая под поездами сжатие, укорачиваются, а при растяжении удлиняются, как всякое упругое тело, и тем больше, чем они длиннее. При больших пролетах эта деформация достигает нескольких сантиметров. Но к поясам прикреплены поперечные балки. Перемещаясь вместе с поясами при деформации, они в тоже время удерживаются в своей средней части продольными балками и изгибаются. Этот изгиб поперечных балок и вызываемые им продольные усилия в продольных балках снижают, устраивая подвижной стык, т. е. деформационный разрыв продольных балок. В разрыве концы балок могут продольно перемещаться относительно поперечной, скользя по опорным консолям. Разрывы устраивают при пролете более 80 м, размещая их в середине, а тормозные рамы в этом случае – в четвертях пролета. Соударение под поездом опорных консолей устраняют, стягивая листовым шарниром их поперечные связи, изменив в них решетку. Задача 69 Характеристика и материал опор капитальных мостов Опоры – ответственная и дорогая часть мостов. Осадки и наклоны опор изменяют положение пролетных строений и пути на мосту. В свою очередь, устойчивость опор зависит от надежности основания под ними и сохранности его от размыва. Слабый грунт под нагрузкой опор уплотняется, вызывая осадку сооружения. Опоры передают на грунт десятки, сотни, а при больших пролетах мостов и тысячи тонн конструкции и поездной нагрузки. Пригодные в качестве надежного основания для таких нагрузок прочные грунты нередко залегают глубоко от поверхности земли и под водой. К тому же на водотоках при большой скорости течения воды не исключен вынос грунта у опор. В таких случаях при возведении моста фундаменты опор погружают на глубину иногда до нескольких десятков метров, применяя опускные колодцы, кессоны, а также оболочки принудительного погружения, столбы и сваи. На фундаменте сооружают наземную или надводную часть опоры. Когда прочные грунты близки к поверхности земли и не подвергаются размыву, опору закладывают на неглубоком массивном фундаменте. В пучинистых грунтах, которые во влажном состоянии изменяются в объеме при замерзании и оттаивании, подошву, фундамента во избежание деформации опор располагают ниже глубины промерзания грунта. Она в разных районах различна, но обычно не превосходит 2-2,5 м. Однако и при мелком заложении стоимость опор составляет около половины стоимости моста (а в малых мостах – еще больше). Для долговечности сооружения значение имеют не только устойчивость опор и надежность оснований под ними, но и материал опор, качество конструкций и ухода за ними. Материалом для капитальных опор служит бетон, железобетон, камень и редко металл. Для свай применяют и дерево. Древесина, находящаяся постоянно в поверхностной или грунтовой воде, не гниет, сохраняясь веками. Кладка из камня (известняка, песчаника, гранита и т. д.), а также из формованного глиняного обожженного кирпича на известковом, а позже цементном растворе издавна и широко применялась в мостах, включая опоры. Однако большая трудоемкость тески камней правильной формы (для тесовой кладки) и укладки неотесанных камней (при кладке вподбор) привела в дальнейшем к широкому использованию бетона. Бетон – отличный строительный материал. Приготовленный для укладки, он хорошо заполняет форму опалубки, а по твердении приобретает высокую прочность, приближающую его к хорошей каменной кладке. Для экономии цемента и снижения стоимости в бетон при возведении опор нередко добавляют бутовый камень в количестве до 20 % общего объема такой бутобетонной кладки. Бетон, как и камень, хорошо сопротивляясь сжатию, имеет, однако, ничтожную прочность на растяжение и потому применим в конструкциях, не испытывающих больших растягивающих усилий. Размещение внутри бетонной кладки стальных стержней, т. е. арматуры в необходимом направлении и железобетонной количестве, конструкции резко повышает растягивающим сопротивление усилиям. Если такой по необходимости армируется сжатая часть конструкции, то это повышает сопротивление и сжатию. Железобетон широко применяют для изготовления деталей и основной конструкции опор. Особенно незаменим он для сборных конструкций при индустриальном изготовлении мостов. Использование железобетона определило разработку новых конструктивных форм опор, отличающихся от старых меньшим объемом кладки, облегчением и ускорением возведения. За короткий срок массового внедрения железобетона осуществлено немало разнообразных видов опор, в том числе и не получивших широкого применения, но характеризующих большие возможности железобетона. Задача 90 Особенности выполнения работ на эксплуатируемой линии На эксплуатируемых искусственных сооружениях условия для выполнения всякой работы по надзору и ремонту, будь то осмотр или обмер конструкции, подтягивание болтов или замена элементов, крайне ограничены: а) во времени (так как приходится работать в интервалы между поездами и непродолжительные «окна»); б) в габарите рабочих мест и безопасных зон, особенно при наличии контактной электросети и высоковольтных линий; в) в ослаблении ремонтируемой конструкции (нельзя, например, одновременно или последовательно срубить несколько заклепок в одном стыке, так как при этом будут перегружены или даже разрушены остальные; или нельзя удалить диагонали противоположных соединительных решеток хотя бы только в одном сечении сжатого раскоса ферм без угрозы выпучивания всего раскоса, а следовательно, и обрушения пролетного строения под поездом; г) в продолжительности циклов работы (имея в виду, что к пропуску каждого поезда ремонтируемый элемент должен быть приведен в состояние, безопасное для движения). Эти перечисленные ограничения обусловлены движением поездов и конфигурацией самих сооружений. Изменение ограниченных условий с целью облегчения или создания возможности выполнения работ, иногда невыполнимых или хотя бы неэффективных в конкретной ситуации, увеличивает затраты на дополнительные обустройства, стесняет эксплуатацию. То и другое не оправдано и недопустимо, когда имеется способ обойтись без таких затрат и помех работе дороги. С другой стороны, идя на допустимые временные ограничения в движении поездов, можно избежать необоснованного удорожания вспомогательных обустройств. И, наоборот, в особых случаях интенсивного движения поездов, в частности, на однопутной линии, приходится иногда устраивать съезды с блокпостами или даже временный обходный мост, когда стеснение эксплуатации (предоставлением «окон», длительных и частых, или продолжительным и большим ограничением скорости движения поездов) неприемлемо для обеспечения перевозок. Взамен постройки временного обходного моста не исключена для определенных условий и целесообразность постройки капитального моста на обходе. В сопоставлении различных таких вариантов находят оптимальное решение, индивидуальное в каждом случае, применительно к характеру и объему предстоящих работ и конкретной поездной обстановке. По сравнению с работами вне движения поездов работы на эксплуатируемой линии более пунктуальны и ответственнее, причем на всех этапах: от подготовки к работам до их завершения, а не только в процессе производства работ. Чтобы не нарушить графика работ и установленного пропуска поездов, нужна тщательная и всесторонняя подготовка к работам. Прежде всего необходим специально разработанный проект и во всех случаях план организации работ, рассчитанный на окончание намеченного их объема в лимитируемое время, позволяемое движением поездов. В отношении способов и технологии работ проект и план должны исходить из необходимости обеспечения, во-первых, полной безопасности для поездов и работающих, и во-вторых, – адлежащего качества работ с наименьшей затратой труда и средств не в ущерб качеству. На самом рабочем месте условия эксплуатируемой линии обязывают каждого исполнителя неукоснительно соблюдать действующие на железнодорожном транспорте инструкции и правила, установленный порядок работы, проявлять повышенную осмотрительность. Те же эксплуатационные условия повышают значение согласованных действий всех без исключения соисполнителей работы и обслуживающего их персонала (сигналисты, дежурные монтеры и т. п.).
