Искусственные сооружения на автомобильных дорогах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по курсу  подвижного состава

 тема: «Искусственные сооружения на автомобильных дорогах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

Введение

Искусственные сооружения — наиболее сложная часть железных и автомобильных дорог. Их выполняют двух видов: возводимые над поверхностью земли мосты различного типа и водопропускные трубы, устраиваемые через водотоки и другие препятствия; тоннели, сооружаемые под поверхностью земли на пересечении дорогой гор, высоких холмов и при проложении в больших городах линий метрополитенов.

Мосты строили с древнейших времен. Первоначально они имели простую конструкцию. Их возводили из дерева и камня вручную для пешеходного и гужевого движения. Широкие и глубокие реки оказывались трудными для постройки мостов, которые заменяли паромными переправами или наплавными мостами из плотов или судов.

Деревянные мосты вначале  сооружали простыми балочными, затем  перешли к более сложным конструкциям.

Каменные мосты выполняли  из сводов на массивных опорах. Размер опор по фасаду моста достигал одной  трети, а в отдельных случаях  даже половины пролета. Кладку осуществляли на известковых растворах или тщательной пригонкой отдельных блоков с укладкой их насухо. Много каменных мостов было построено в XV—XIX вв., и они существуют до сих пор в странах Западной Европы — Франции, Италии, Испании и др. Пролеты мостов достигали 90 м, мосты поражали красотой и совершенством своих форм. В нашей стране каменные мосты строили преимущественно в Закавказье. Некоторые из них сохранились до наших дней.

С началом строительства  железных дорог в XIX в. стали сооружать капитальные металлические мосты. Необходимость движения поездов потребовала постройки достаточно прочных и надежных каменных опор. Появились новые конструкции и способы возведения таких мостов, стали применять стальные конструкции и бетон. Развивались и совершенствовались методы проектирования мостов, что особенно характерно для второй половины XIX в.

Известны русские ученые, разработавшие новые конструкции  и методы строительства первых крупнейших металлических городских и железнодорожных мостов в этот период — инж. С. В. Кербедз, построивший в 1842—1850 гг. мосты через р. Неву с пролетами 45 и 47 м (рис. 1) и в 1853—1857 гг. мост через р. Лугу с пролетом 55 м, и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   1.   Городской   мост  через   р.   Неву  с  чугунными   пролетными  строениями(1850 г.)

 

 

На гужевых дорогах  с 1820 г. стали применять многорешетчатые фермы из досок системы архитектора Тауна. Примерно в тот же период американским инж. Гау были предложены деревянные фермы из бревен или брусьев. Выдающийся русский инженер Д. И. Журавский (1821 —1891 гг.) внес в систему ферм Гау изменения, разработал на основе исследований метод их расчета. Все это позволило применять такие фермы не только на гужевых, но и на железных дорогах. На двухпуткой железной дороге Петербург — Москва (ныне Октябрьской) в 1847—1851 гг. было построено несколько больших мостов через реки Волхов, Мету, Волгу и другие реки с применением ферм Гау — Журавского с пролетами до 61 м. В дальнейшем такие конструкции широко применяли при строительстве и особенно при восстановлении автодорожных и железнодорожных мостов вплоть до середины XX в.

Сочетание теории и практики стало характерной особенностью русской школы мостостроения  с 50-х годов прошлого столетия. Иначе  происходило развитие мостостроения  в зарубежных странах, особенно в Англии и США. В этих странах наблюдался эмпирический подход к проектированию мостов, вследствие чего нередко происходило обрушение мостов.

Русская школа мостостроения  с самых первых шагов по пути строительства  больших мостов ведущим положением считала обеспечение безопасной эксплуатации моста, развивая для этого экспериментально-теоретический метод, заложенный Д. И. Журавским, и сочетая его с изучением практики постройки мостов. Именно поэтому количество аварий мостов вследствие недостаточной их прочности у нас за всю историю мостостроения было незначительным.

Металлические пролетные  строения мостов до 80-х годов XIX в. изготавливали из так называемого сварочного железа, которое плавили в пудлинговых печах. С 1885 г. появилось более качественное литое железо, В разработке металлических пролетных строений больших мостов в конце XIX в. необходимо отметить деятельность известного русского ученого — проф. Н. А. Белелюбского (1845—1922 гг.). Под его руководством были разработаны типовые пролетные строения с пролетами до 109 м, использованные в железнодорожных мостах через реки Волга, Днепр и др. Эти мосты имели многорешетчатые и двухрешетчатые системы ферм. По инициативе проф. Л. Д. Проскурякова в конце XIX в. появились клепаные металлические пролетные строения треугольной системы. Известен ряд крупных мостов через реки Енисей, Обь, Москву, Сулу и др., построенных по его проектам. В начале XX в. по инициативе проф. Н. А. Белелюбского и Г. П. Передерия в пролетных строениях небольшого размера и трубах стал применяться железобетон. В системе НКПС в 1926 г. была организована первая государственная проектная организация Мостовое бюро, а в 1930 г. мостостроительный трест — Мостотрест. На эти организации было возложено проектирование и строительство мостов на железных дорогах страны, разработка норм и правил проектирования искусственных сооружений, составление типовых проектов конструкций и технологических правил производства работ. По их проектам в первой и второй пятилетках были построены крупнейшие металлические мосты на реках Волге, Днепре, Енисее, Оби, Дону и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Железнодорожный железобетонный мост через

р. Днепр   (1932 г.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   3.   Двухъярусный  совмещенный   железобетонный  мост  через   

 р.   Старый Днепр  (1953 г.)

В начале XX столетия железобетон  в России применялся преимущественно в малых мостах с пролетами до 6 м. Начало развития железобетонных конструкций в больших мостах было положено успешной постройкой Мостотрестом в 1932 г. арочного железнодорожного моста через р. Днепр длиной свыше 1600 м (рис. 2). До Великой Отечественной войны из монолитного железобетона построили крупнейшие железнодорожные и городские мосты через реки Волгу, Неву, Москву, Оку, Ангару и др. После окончания войны из монолитного железобетона было сооружено несколько крупных мостов, из них на р. Днепр — два уникальных совмещенных под железную и автомобильную дороги двухъярусных моста с пролетами 140 и 228 м (рис. 3). Во время Великой Отечественной войны было разрушено особенно много железнодорожных мостов. Только благодаря самоотверженному труду специалистов восстановили более 16000 сооружений.

Для современного отечественного и  зарубежного мостостроения характерно применение сборных предварительно напряженных железобетонных конструкций в автодорожных мостах (рис. 4). При этом решающее значение имело историческое решение партии и правительства в 1954 г. о широком переходе в капитальном строительстве на индустриальные способы с использованием сборных железобетонных и бетонных конструкций.

Впервые в мире, начиная с 1958 г., мостостроители нашей страны освоили применение сборных железобетонных конструкций для железнодорожных и городских мостов через реки Волгу, Москву, Дон, Днепр, Оку. Были разработаны и получили успешное применение прогрессивные конструкции и методы производства опор на железобетонных сваях, оболочках и столбах. В настоящее время искусственные сооружения выполняют преимущественно сборной конструкции из элементов заводского и полигонного производства. Освоен эффективный навесной способ монтажа сборных конструкций с соединением элементов при помощи полимерного клея. В крупных городских мостах успешно применены новые системы пролетных строений из сборного железобетона, рамно-консольные, арочно-консольные, балочно-неразрезные, вантовые. Массовое строительство искусственных сооружений в виде малых и средних мостов, путепроводов, эстакад, водопропускных труб в настоящее время осуществляют преимущественно по типовым проектам с использованием унифицированных сборных конструкций заводского и полигонного изготовления. После 1965 г. при строительстве новых железных и автомобильных дорог широкое применение получили весьма эффективные трубы из гофрированного коррозиестойкого металла.

Виды  и классификация искусственных сооружений

 

Искусственные сооружения — технически сложная часть строящихся дорог. В зависимости от условий рельефа местности расходы на постройку обычно составляют до 10 % общей стоимости дороги, а иногда, например в горной местности, до 25%. В период эксплуатации искусственные сооружения требуют особо тщательного надзора и ухода.

Наиболее часто встречающиеся  на дорогах искусственные сооружения — это мосты и водопропускные трубы, реже — подпорные стены, тоннели, селеспуски, галереи, лотки и т. п.

   Мосты состоят  из опор и пролетных строений (рис. 1.1). К обоим концам моста примыкает земляное полотно подходов. На многих реках, особенно больших, применяют регуляционные сооружения и укрепления для защиты опор мостов и подходов от размыва высоким паводком воды и ледоходом.

По назначению дорог и роду пропускаемых подвижных  нагрузок мосты могут быть: железнодорожные для пропуска железнодорожных нагрузок (см. рис. 1.1); автодорожные для пропуска транспортных средств по автомобильным дорогам; городские для метрополитена, автомобильного, трамвайно-троллейбусного и пешеходного движения; совмещенные для одновременного пропуска железнодорожного и автомобильного транспорта; пешеходные для пешеходов; специального назначения для пропуска водопроводов, газо- и нефтепроводов и каналов.

   По  условиям расположения на местности  различают следующие виды искусственных сооружений:

путепроводы — на пересечении дорог в разных    уровнях рис. 1.2, а);

разводные мосты, когда для пропуска судов устраивают разводное пролетное строение, поднимаемое вверх (рис. 1.2, б) или раскрываемое;

виадуки при пересечении дорогой глубоких и сухих логов, оврагов, горных ущелий, сооружаемые взамен высоких (более 15— 20 м) насыпей (рис. 1.2, в);

эстакады для пропуска железной или автомобильной дороги в городах над магистральными улицами (рис. 1.2, г), а также' при строительстве дорог в сильно заболоченных местах, когда экономически невыгодной оказывается насыпь (на слабых грунтах в основании);

наплавные мосты с плавучими опорами из понтонов или барж, устраиваемые на широких и глубоких реках, когда постройка постоянных опор не оправдывается размерами движения, а также в случае временной необходимости, например на период постройки капитального моста. Для пропуска по реке судов в наплавных мостах применяют выводные секции, а на период ледохода и ледостава такие мосты разбирают (рис. 1.2, д).

Водопропускные трубы (рис. 1.3) — сравнительно простые по конструкции и постройке искусственные сооружения. При насыпи небольшой высоты (до 1 —1,5 м) и незначительном количестве протекающей воды иногда устраивают лоток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.  1.1. Железнодорожный  мост:1 — пролетное строение; 2 — опора

Рис.   1.2.  Виды мостов: а — путепровод;   б  —   разводной;

в  —  виадук;  

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   1.2.  г  —   эстакада;   д  —   наплавной

 

 

 

 

 

 

 

Рис.   1.3.   Двухочковая 

 водопропускная  труба                                                      

         Рис.   1.4.   Подпорные   стены

 

 

Подпорные стены служат для поддержания откосов на сыпей на крутых косогорах, при устройстве дорог в пределах населенных пунктов, для  
ограждения построек и предохранения от подмыва конусов насыпей и откосов дамб (возле мостов (рис. 1.4). 

В горных районах, кроме того, для  ограждения полотна дорог от возможных обвалов крупных камней, каменных осыпей, снежных лавин устраивают особые защитные искусственные сооружения — галереи, подпорные и улавливающие стены, а для отвода грязи и каменных потоков (селей), стекающих со склонов гор во время сильных ливней, применяют специальные сооружения — селеспуски (рис. 1.5).

По общим размерам, сложности  проектирования и способам организации строительства искусственные сооружения принято классифицировать на четыре группы: малые, к которым относятся мосты общей длиной до 25 м, а также водопропускные трубы под насыпями и лотки, средние, полная длина которых до 100 м, а отдельные пролеты не превышают 42 м, большие — длиной свыше 100 м с пролетами более 60 м, очень большие, часто называемые внеклассными или уникальными мостами, возводимыми через большие водные пространства. По количеству возводимых на строящейся дороге сооружений, а также по суммарному объему работ, потребному для строительства, наибольшее распространение имеют малые и средние искусственные сооружения.

 

 

 

 

Рис.  1.5. Селеспуски

 

 

 

 

 

 

                                                                                              

 

Рис.   1.6.   Железнодорожный  тоннель

По сроку  службы мосты  бывают  постоянные     и     временные. Постоянные мосты проектируют с расчетом непрерывной и круглогодичной их эксплуатации в течение многих десятилетий. Соответственно с этим строят их из долговечных материалов — бетона, железобетона, металла, антисептированного дерева, камня. Конструкции их рассчитывают на наибольшие временные нагрузки, которые возможны не

только в  настоящий, но и в перспективный  период эксплуатации._ Временные мосты устраивают облегченными, на небольшой срок эксплуатации, из менее долговечных и менее прочных материалов, например из не пропитанного антисептиками лесоматериала, местного камня и т. п.