Выдержка из текста работы
Железнодорожный мост — искусственное сооружение, по которому ж. д. пересекает препятствие (реку, пролив, ущелье, овраг) или другую дорогу. При пересечении ж.-д. путей с другой дорогой строят путепроводы и эстакады, над оврагами и ущельями прокладывают виадуки. В населенных пунктах мосты строят на линиях трамваев и на наземных линиях метрополитенов — метромосты. Мосты возводят на линиях магистральных железных дорог (в т. ч. на дорогах высокоскоростного наземного транспорта), а также на узкоколейных дорогах (гл. обр. на подъездных путях предприятий). По экономическим соображениям крупные мосты чаще всего сооружают под ж.-д. и автомобильное движения (совмещенные мосты). К разновидностям ж.-д. мостов относятся наплавные мосты, мостовое полотно которых уложено на плавучие опоры, металлические понтоны или деревянные плашкоуты, и сборно-разборные мосты, обеспечивающие быстрое налаживание ж.-д. переправы через водные препятствия. В ряде случаев по условиям судоходства строят разводные ж.-д. мосты для пропуска судов с перерывом движения поездов. Возвышение остальных ж.-д. мостов над расчетным судоходным горизонтом регламентирует подмостовой габарит. Мосты сооружают под один, два или несколько ж.-д. путей, расстояние между которыми по условиям габарита подвижного состава составляет не менее 4,1 м. Ж.-д. путь может располагаться выше или ниже основных несущих конструкций (с ездой поверху или понизу) либо проходить посередине: на одной части длины поверху, на другой — понизу.
К основным элементам ж.-д. моста относятся: пролетные строения с мостовым полотном под ж.-д. путь, мостовые опоры и опорные части. В зависимости от принятой статической схемы пролетных строений (рис. 3.61) мосты бывают арочные (в т.ч. арочно-консольные), балочные (с разрезными, неразрезными, консольными балками), рамные, вантовые, висячие, а также комбинированные, в которых сочетаются элементы нескольких систем. Применение консольных систем в ж.-д. мостах ограничено из-за сложности
обеспечения плавности хода подвижного состава в местах расположения шарнирных соединений.
При строительстве мостов используют различные материалы: дерево, камень, бетон, железобетон, металлические материалы (сталь, чугун, алюминий) или их сочетания. Название моста определяется материалом пролетных строений. Например, металлический мост имеет пролетные строения из металла, в то время как его опоры могут быть железобетонными.
В отличие от пешеходных и автодорожных мостов, ж.-д. мосты испытывают более высокие нагрузки, в т. ч. динамические и ударные, поэтому поперечные сечения элементов их пролетных строений и опор должны быть более мощными. Линейные размеры и сечения определяются также нормами на прогибы пролетных строений от временных подвижных нагрузок, которые также более жесткие, чем для автодорожных мостов.
Пролетное строение перекрывает пролет между опорами моста и предназначено для движения транспорта. Оно воспринимает постоянные и временные нагрузки от транспортных средств, ветра, сейсмических и других воздействий и передает их на опоры. Основные элементы пролетных строений: проезжая часть, главные несущие конструкции (в т. ч. балки, фермы, арки, своды, рамы, кабели, цепи, пилоны), продольные и поперечные связи, объединяющие главные несущие конструкции в пространственно жесткую и геометрически не изменяемую систему. К элементам пролетных строений относятся также портальные рамы (в фермах с ездой понизу) и надарочное строение (в арках с ездой поверху). Проезжая часть ж.-д. моста состоит из мостового полотна и балочной клетки (рис. 3.62,я). Балочная клетка (ростверк), представляющая собой систему продольных и поперечных балок, передает нагрузку на главные балки или узлы главных ферм. Мостовое полотно (рис. 3.62,6) включает: рельсы, рельсовые скрепления, балластное корыто или плиту, балласт; деревянные или металлические поперечины; охранные и противоугонные средства; боковые тротуары, настил, перила; систему водоотвода, деформационные швы и др. Путь на пролетных строениях моста обычно укладывается на щебеночном балласте или на деревянных поперечинах, а на пролетных строениях особо крупных металлических мостов — также на металлических поперечинах. Допускается укладка пути с непосредственным креплением к железобетонной плите. Для передачи давления с пролетного строения на мостовые опоры служат опорные части, которые также допускают поворот пролетного строения и его горизонтальные перемещения (подвижные опорные части).
Мостовые опоры передают постоянные и временные нагрузки от пролетного строения грунтовому основанию через фундамент. Они должны обладать достаточной прочностью и устойчивостью, а их осадка, крен или сдвиг не должны превышать допустимых размеров, обеспечивая нормальную эксплуатацию моста. По расположению различают промежуточные опоры (быки) и концевые или береговые (устои моста). Основными элементами мостовых опор являются подферменная плита, тело опоры и фундамент (рис. 3.63). Подферменная плита (оголовок у быка) изготовляется монолитной или сборной из бетона или армированного железобетона. Тело опоры также может быть выполнено из бетона или армированного железобетона. В мостах, не подвергающихся воздействию воды, а также льда (путепроводы, эстакады), в конструкции опор могут быть применены металлические стойки. Фундаменты мостовых опор сооружают мелкого и глубокого заложения в зависимости от местных условий, грунтов и предполагаемой интенсивности движения. Опоры мостов, помимо вертикальных нагрузок от самих пролетных строений и движущегося по мосту подвижного состава, воспринимают также горизонтальные нагрузки — от ветра, льда, навала судов, торможения или силы тяги и т. д.
В ж.-д. мостах обычно используются балочные несущие конструкции (балки или балочные фермы), передающие на опоры гл. обр. вертикальные нагрузки, и (реже) -арочные (арки, своды), работающие, как правило, на сжатие и изгиб. Различают пролетные строения со сплошными и сквозными несущими конструкциями. Для перекрытия судоходных пролетов в ж.-д. мостах широко применяют стальные балочные сквозные фермы (рис. 3 64). Такие фермы состоят из поясов, вертикальных элементов — подвесок или стоек, наклонных элементов — раскосов. Элементы главных ферм изготовляют обычно на заводах из листового и профильного металла; при монтаже их соединяют сваркой или высокопрочными болтами, которые передают усилия в соединениях через трение.
Арочные несущие конструкции выполняют железобетонными или стальными. Арки, как правило, испытывают действие изгиба со сжатием. Концы арок (пяты) могут заделываться в опорах или шарнирно соединяться с ними. Арочные системы экономичнее балочных, но требуют более развитой конструкции опор для восприятия распора; их применение целесообразно в тех случаях, когда основание опор находится на твердых, малосжимаемых грунтах.
Комбинированные системы представляют собой сочетание различных статических схем, например балка, усиленная аркой (т. н. арка с затяжкой). Основными элементами такой арки являются затяжка, подвески и сама арка. Затяжка воспринимает распор от арки, работает на растяжение, арка — на сжатие и изгиб, подвески на растяжение. В такой комбинированной системе опорные реакции возникают, как у балочного моста. Материалом для комбинированных систем могут служить сталь и железобетон. Комбинированные арочные системы бывают с ездой понизу.
В висячих системах основным несущим элементом являются цепи (или кабели), пилоны и балка жесткости. Висячие мосты могут быть отнесены к разряду комбинированных (балка, усиленная кабелем, закрепленным на пилонах). Такие мосты, как правило, выполняют из металла, который используют для всех элементов. Висячие мосты, преодолевающие большую водную преграду, иногда делают совмещенными (под автомобильное и ж.-д. движения) с целью экономии материалов на основные элементы (опоры и фундаменты). Одним из самых красивых висячих мостов является мост через пролив Золотые Ворота в Сан-Франциско с главным пролетом в 1298 м. Кабели, как правило, заделываются в устоях, поэтому последние имеют достаточно мощную конструкцию.
Байтовые мосты также относят к комбинированным системам, так как они состоят из балки, усиленной вантами, закрепленными на пилоне. Балки жесткости изготовляют как из металла, так и из железобетона. Из этих же материалов делают пилоны; ванты обычно выполняют из высокопрочных проволок, сплетенных вместе и образующих кабели. Балка жесткости и пилоны работают на сжатие и изгиб, гибкие ванты — только на растяжение. Ванты могут располагаться параллельно друг другу или в виде «пучка», расходящегося от вершины пилона. Байтовые мосты в основном строят под автомобильное движение, редко под железнодорожное. Двухпилонный вантовый мост через р. Сава в Белграде с главным пролетом в 250 м построен под ж.-д. движение, мост через р. Парана в Аргентине с пролетом в 330 м — под совмещенное движение автомобильного и ж.-д. транспорта.
2. Разновидности мостов и искусственных сооружений.
Мосты разделяют в зависимости от вида преодолеваемого препятствия.
Путепровод — мост, который обеспечивает пропуск одной транспортной магистрали над другой.
Путепроводы строятся:
a) Железобетона
b) металла
c) дерева
В зависимости от угла пересечения дорог между собой путепроводы бывают:
a) прямые (под углом 90°)
b) косые (при меньших углах)
Эстакада — мост, обеспечивающий параллельной движение по транспортным магистралям в разных уровнях.
Виадук — мост,заменяющий высокую насыпь (более 20 м ) и пересекающий глубокий овраг, ущелье, каньон, суходол
Трансбордер — разновидность моста, обеспечивающего транспортировку автомобильного транспорта с одного берега на другой.
Мост подъемный — разводной мост, подвижное пролетное строение которого при пропуске судов поднимают вверх по направляющим пилонам (и мост с разворотным пролетом)
Искусственные сооружения — термин, принятый для обозначения транспортных сооружений (на железных, автомобильных и городских дорогах), устраиваемых при пересечении рек, оврагов, горных хребтов, встречных дорог и др. препятствий
Водопропускные трубы — сооружения, предназначенные для пропуска через тело насыпи водотока с небольшим расходом воды.
Бывают:
a) каменные
b) бетонные
c) железобетонные
d) металлические
По конфигурации поперечного сечения их подразделяют:
a) прямоугольные
b) овоидальные
c) круглые
Тоннель — горизонтальное или наклонное подземное искусственное сооружение, которое имеет значительную протяженность и предназначено для пропуска транспорта, воды, прокладки городских коммунальных сетей или размещения производственных предприятий.
Тоннели подразделяются:
a) железнодорожные
b) автодорожные
c) судоходные
d) пешеходные
e) метрополитены
f) для движения нескольких видов транспорта
По способу постройки бывают:
a) открытые : применяются, как правило, для возведения тоннелей мелкого залегания. По сравнению с закрытыми способами, открытые способы отличаются относительной дешевизной строительства, но при использовании требуют обязательного перекладывания дорог и коммуникаций, находящихся над тоннелем. К открытым способам относят:
· котлованный способ — разрывается котлован на полную ширину тоннеля до уровня его подошвы. Стены котлована либо оставляют под углом естественного откоса грунта, либо укрепляют в вертикальном положении. Обделку сооружают в котловане, который затем засыпают грунтом. Данный способ применялся при строительстве метро в Берлине и поэтому иногда называется «берлинским».
· траншейный способ — котлован разрывается по частям, стены возводят методом «стены в грунте». Таким способом часто строят пешеходные тоннели.
· щитовой способ — Для возведения используется прямоугольный щит, аналогичный тому, что используется при закрытом способе. С его помощью возводят обделку тоннеля.
b) закрытые: Закрытые способы строительства тоннелей применяются как для строительства тоннелей глубокого (>20 м), так и мелкого залегания. В зависимости от того, в какой породе располагается тоннель, выбирают ту или иную технологию строительства. К закрытым способам относят:
· щитовой — при помощи щита проводится разработка грунта на полное сечение, а затем сооружение обделки тоннеля.
· способ сплошного забоя — грунт разрабатывается в забое на полное сечение, а затем с помощью временных креплений возводится обделка тоннеля.
· горный — грунт разрабатывается по частям, а далее по частям с помощью временных креплений возводится обделка.
Галереи — сооружения, предназначенные для защиты подвижного состава и пути от снежных лавин, осыпей, селей, камнепада и др.
Подпорные стенки сооружают для предотвращения обрушения откосов или подмыва грунта у основания насыпей на крутых косогорах, берегах морей и рек, а также для уменьшения полосы отвода при высоких насыпях в пределах населенных пунктов.
На существующих железных дорогах встречаются подпорные стены, возведенные из каменной, бетонной и бутобетонной кладки. В настоящее время их сооружают преимущественно из отдельных железобетонных секций.
3.Общие сведения об уникальных мостах в отечественной и мировой практике мостостроения. Русская школа мостостроения.
Отечественный опыт.
Отечественное мостостроение имеет более чем вековой опыт строительства, интенсивной эксплуатации в течение многих десятилетий и реконструкции крупнейших мостовых железнодорожных переходов через реки Европейской части России, Сибири и Дальнего Востока. Железнодорожные мосты России работают в разнообразных по природно-климатическим и геофизическим условиям регионах, в том числе в районах с суровым климатом при расчетных температурах воздуха ниже -50°С и в зонах высокой сейсмичности до 8-9 баллов.
Отечественное мостостроение во второй половине XX века сделало новый скачок и вышло на мировой уровень проектирования пролетных строений железнодорожных и совмещенных мостовых переходов, применив, в конечном итоге, клепаные и болтосварные однопролетные фермы с пролетом до 145,6 м, неразрезные системы, собираемые навесным способом в пролетах до 176 м и консольные системы, перекрывающие пролеты до 230 м. Типовые и индивидуальные проекты сквозных пролетных строений обеспечили и продолжают обеспечивать создание железнодорожных мостовых переходов при строительстве северных железнодорожных линий к нефтегазовым и рудным месторождениям Западной и Восточной Сибири, Байкало-Амурской магистрали, при строительстве новых мостов и при реконструкции мостов для вторых путей на крупнейших переходах через Волгу, Каму, Дон, Северную Двину, Иртыш, Обь, Амур и т.д.
Имеет большое значение опыт возведения отечественных вантовых городских и автодорожных мостов с металлическими пролетными строениями и пилонами (через Шексну в Череповце с главным пролетом 194,25 м и через Обь у Сургута, со смонтированным в навес рекордным в мире для однопилонных систем главным пролетом 408 м). В пролетных строениях этих мостов установлены вантовые элементы из закрытых оцинкованных спиральных канатов диаметром до 72 мм.
Мостостроение СНГ в число своих достижений может включить также строительство и успешную эксплуатацию вантовых городских мостов с одиночными железобетонными пилонами в Киеве и Риге с главными пролетами до 312 м и возведение висячих трубопроводных мостов с треугольной решеткой канатных подвесок, стальными фермами и пилонами через Амударью пролетами 390 и 660 м и через Днепр с рекордным в мире пролетом 720 м.
Проектирование отечественных автодорожных и трубопроводных мостов, включая и мост через Обь у Сургута, принятый в эксплуатацию в 2000 году, сопровождалось обширными экспериментальными исследованиями физических моделей этих сооружений и их элементов в ЦАГИ им. Жуковского.
Мировой опыт.
Транспортное строительство в Японии.
Территориально разорванная страна (Япония является архипелагом, состоящим из 3900 островов, который дугой протянулся на 3200км) с бурно развивающейся экономикой и относительно небольшой долей населения, вовлеченного в общественное производство, Япония особенно остро ощущает недостатки своего островного географического положения.
Несмотря на развитие железных и автомобильных дорог в пределах территории островов, необходимость перевалки грузов в портах и использование морского транспорта для их доставки даже на ближайшие острова стала узким местом в экономике транспортной системы страны.
Занимаясь проектированием, менеджментом и эксплуатацией этих искусственных сооружений, HSBA выполнила всеобъемлющие исследования и установила стандарты проектирования и строительства для районов повышенной сейсмичности и с высокими скоростями ветра. Эти стандарты предполагают, что конструкции мостов должны выдержать землетрясение с магнитудой более 8 (для рассматриваемого сейсмического и геологического района это соответствует 9-10 баллам по принятой в российских нормах шкале) и ветер, скорость которого при 10-мин. осреднении превышает 80 м/сек. Кроме того, для мостов под совмещенное автомобильное и железнодорожное движение после многочисленных экспериментов были выработаны принципы проектирования и конструктивные решения, удовлетворяющие требованиям усталостной выносливости.
Прежде всего, следует обратить внимание на мостовой переход на магистрали Коджима — Сакайде, так как на нем представлена широкая гамма различных систем и, главное, предусмотрено движение не только автомобильного, но и железнодорожного транспорта. Строительные работы были начаты в 1976 году. Открытие трассы состоялось в 1988 году. На ней построили 9 мостов: первый со стороны о. Хонсю — висячий мост Симоцуи — Сето по схеме 230+940+230м, второй — многопролетный двухъярусный путепровод Хицуисизима длиной 1316м, третий и четвертый — два одинаковых моста Хицуисизима и Ивакурозима по схеме 185+420+185м), пятый мост Иосима с неразрезной многопролетной двухъярусной сквозной фермой общей длиной 877м, шестой — многопролетный двухъярусный путепровод Иосима длиной 717м, седьмой и восьмой — два одинаковых висячих моста Кита-Бизан-Сето и Минами-Бизан-Сето по схеме 274+1100+274м (см. рис.5) и, наконец, девятый — комбинированный многопролетный двухъярусный путепровод Банносу.
Транспортный переход через пролив Эресунд.
Давнее стремление скандинавских стран создать постоянную транспортную связь между наиболее густонаселенными и промышленно развитыми южными районами полуострова и континентальной Европой начало воплощаться в 1987 году со строительством огромного мостового перехода через пролив Большой Бельт. В составе этого мостового перехода, введенного в эксплуатацию в мае 1999 года, находится висячий мост со вторым на сегодняшний день по величине пролетом в мире, равным 1624м.
В 2000 году завершено строительство одного из крупнейших в мире тоннельно-мостового перехода, соединившего через пролив Эресунд постоянной связью Швецию и Данию.
Введенный в эксплуатацию в 2000 году взамен существующей паромной переправы и рассчитанный на столетний срок службы, мост стал еще одним достойным памятником инженерной мысли. Его уже назвали дорогой в ХХI век. Грандиозное по размерам и объемам выполненных работ сооружение было запроектировано и построено всего за 5 лет — проектирование началось в 1996 году, ввод в эксплуатацию состоялся 1 июля 2000 года. Общая протяженность перехода составляет 16км, в том числе длина мостовых сооружений 7,85км. Переход предназначен для пропуска 4 полос автомобильной и 2 полос железнодорожной нагрузки. Переход со……..
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Мосты и тоннели на железных дорогах/Под ред. В.О. Осипова- М.: Транспорт. 188.- 367 с.
2. Боровик Г.М. Искусственные сооружения на железных дорогах: сб. лекций. Ч1. Конструкции и проектирование мостов и труб в условиях сурового климата.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. 2005.- 174с.
