МОСТ С ПЕРЕМЕННОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ ПОДХОДНОЙ ЧАСТИ 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.
1
2
n
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 L, L,...,L (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 l≥Н, 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.