ОПОРА МОСТА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружению мостов на свайных фундаментах и также может широко использоваться в других видах строительства: гражданском, промышленном и др..
Известна опора моста, содержащая стойки, заглубленные в грунт основания и объединяющий их сверху ригель (Н.М.Глотов и др. «Основания и фундаменты», М., Стройиздат, 1987 г., с.171-173, рис.8.24).
Недостаток этой опоры заключается в большом расходе железобетона, поскольку основная несущая способность формируется по трению о грунты по боковой поверхности стойки.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является опора, содержащая заглубленные в грунт основания стойки, опирающиеся на опорные плиты, расположенные в котловане, ригель, объединяющий стойки сверху и грунт заполнения
котлована (Н.М.Глотов и др. «Основания и фундаменты», М., Стройиздат, 1987 г., с.112-115, рис.7.4б).
Недостаток этой опоры состоит в том, что при большой глубине заложения грунты обратной засыпки не воспринимают горизонтальные нагрузки.
Предлагаемой полезной моделью решается задача снижения затрат материала на сооружение опоры путем уменьшения размеров и количества стоек.
Технический результат был достигнут за счет того, что опора моста, содержащая заглубленные в грунт основания стойки, опирающиеся на опорные плиты, расположенные в котловане, ригель, объединяющий стойки сверху и грунт заполнения котлована, содержит боковые закрепляющие массивы, расположенные над опорными плитами, повторяющие в поперечном сечении форму котлована и составляющие вместе с опорной плитой высоту h, при этом основные размеры опоры определяют из следующих соотношений:
где D - средний диаметр опорной плиты, см;
в
2
R - расчетное сопротивление грунта по боковому трению стойки, кг/см;
г
2
R - расчетное сопротивление грунта под подошвой опорной плиты, кг/см;
d - средний диаметр стойки, см;
Н - глубина заложения подошвы опорной плиты, см;
n - количество стоек без опорной плиты, заменяемое предлагаемой конструкцией стойки, шт.;
h - суммарная высота опорной плиты и бокового закрепляющего массива, см;
N - горизонтальная нагрузка, приходящаяся на одну стойку, кг;
б
2
R - расчетное сопротивление материала бокового закрепляющего массива, кг/см;
а - расстояние от верха ригеля до естественной поверхности грунта, м;
Р - вертикальная нагрузка, приходящаяся на одну стойку, кг;
π - 3,14;
c
2
R - расчетное сопротивление материала стойки, кг/см.
Кроме того, боковой закрепляющий массив может быть выполнен из бетона или из замороженного грунта в зоне вечной мерзлоты.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведено сечение опоры по оси стойки плоскостью, параллельной продольной оси моста.
Опора моста состоит из стоек 1, ригеля 2, объединяющего сверху стойки, опорных плит 3, уложенных на дно котлованов 4 и боковых закрепляющих массивов 5, расположенных непосредственно над опорной плитой 3. Пространство котлована 4 выше бокового закрепляющего
массива 5 засыпано обычным местным грунтом 6 до уровня естественной поверхности 7. Позициями 8 и 9 показаны соответственно выравнивающий слой и эпюра давлений при восприятии горизонтальных сил.
Опору моста сооружают следующим образом. Котлован 4 разрабатывают одним из известных способов: бурением скважины большого диаметра, опусканием колодца и др.
На дно котлована на выравнивающий слой 8 укладывают опорную плиту 3. Стойку 1 устанавливают на опорную плиту 3 и соединяют монтажным стыком. Затем выполняют боковые закрепляющие массивы 5. Это может быть сделано заполнением бетоном, уплотненным грунтом или каким-либо другим способом. В зоне вечной мерзлоты массив 5 может быть выполнен из талого грунта, который затем замораживается либо искусственно, либо за счет теплопроводности из окружающего вечномерзлого грунта. После заполнения массива 5 производят заполнение обычным грунтом 6. Отдельные стойки 1 объединяют общим ригелем 2.
Опора моста работает следующим образом. Вертикальная нагрузка передается через стойку на опорную плиту 3 и далее воспринимается грунтом. Для восприятия горизонтальной силы служит боковой закрепляющий массив 5. Этот массив должен быть выполнен из уплотненного материала, чтобы не быть слишком податливым при восприятии стойками 1 горизонтальной нагрузки. В этом массиве стойка работает как в жесткой заделке, при этом формируется эпюра давлений 9. Достоинством предлагаемой конструкции, при которой стойка с опорной плитой размещается в котловане, является также то, что поперечное сечение стойки может быть выполнено различной конфигурации, например, двутаврового сечения или прямоугольного, развитого в сторону действия основной горизонтальной нагрузки, т.е. в данном случае в направлении продольной оси моста.
Основные параметры опоры определяются из следующих соображений:
1. Опорное давление, воспринимаемое опорной плитой, должно быть не менее сопротивления грунта по боковому трению стенок «я» стоек, которые заменяются стойкой с этой плитой. При этом
плиты
стойки
где Р и Р - несущая способность соответственно опорной плиты и стойки, кг;
D u d - средний диаметр соответственно плиты и стойки, см;
г
в
2
R и R - расчетное сопротивление грунта соответственно под подошвой плиты и по боковому трению стойки, кг/см.
плиты
стойки
Из неравенства Р≥n·Р следует:
2. Опрокидывающий момент от горизонтальной силы на опору должен восприниматься заделкой сваи в материале бокового закрепляющего массива. Для этого должно выполняться условие:
опр
удерж
М≤М,
опр
удерж
где М и М - соответственно опрокидывающий и удерживающий моменты, кг·см.
опр
M=N·(a+H-h);
где а - расстояние от верха ригеля до естественной поверхности грунта, см;
б
2
R - расчетное сопротивление материала бокового закрепляющего массива, кг/см;
N - горизонтальная сила, приходящаяся на одну стойку опоры, кг;
3. Несущая способность опорной плиты на вертикальную нагрузку Р должна быть не менее вертикальной нагрузки:
где Р - вертикальная нагрузка на одну стойку, кг.
4. Несущая способность стойки на вертикальную нагрузку Р должна быть не менее вертикальной нагрузки:
c
2
где R - расчетное сопротивление материала стойки, кг/см.
Применение предлагаемой конструкции может существенно снизить затраты материала на опору за счет снижения количества и размеров стоек. Принципиальным преимуществом данной конструкции является разделение конструктивных параметров на восприятие различных нагрузок. Поэтому она имеет существенное преимущество по сравнению с фундаментом мелкого заложения, поскольку заглубленная в грунт и имеющая специфическое поперечное сечение стойка воспринимает значительно большие горизонтальные нагрузки, и имеет существенное преимущество по сравнению со свайным фундаментом, поскольку опорная плита воспринимает значительные вертикальные нагрузки. Эффективность конструкции резко повышается при удешевлении способа разработки котлованов.