Элементы моста и статические схемы

Основные элементы моста — опоры и пролетные строения (рис. 1.8). Опоры различают: береговые (устои) и промежуточные (быки). Каждая опора воспринимает нагрузку от веса пролетных строений, подвижной нагрузки, проходящей по ним, давления ветра, льда, навала судов. На устои, кроме того, действует вес насыпи подходов к мосту.

Опоры имеют фундамент с надфундаментной частью. Фундаменты возводят с опиранием непосредственно на грунт или, если грунт ненадежен, на специальное искусственное основание. Материалом для опор служат бетонная, железобетонная и каменная кладки, а в редких случаях для верхней части применяют металлические конструкции.

Форма и размеры опор зависят от значения и характера нагрузок, передающихся от пролетных строений, собственного веса и веса насыпи, а также определяются условиями прохода под мостом водного потока, ледохода и местными инженерно-геологическими условиями.

Рис. 1.8. Мост длиной L:

1 — береговые опоры (устои); 2 — пролетное строение со сплошными главными балками;3 — перильные ограждения; 4 — конус насыпи; 5 — свайный фундамент; УВВ — уровень высоких вод; РУВ — рабочий уровень воды: УМВ — уровень меженных вод Пролетные строения имеют (см. рис. 1.8) главные несущие элементы в виде балок сплошного сечения, сквозных ферм или комбинированных конструкций. На основных несущих элементах располагается конструкция проезжей части моста автодорожного (городского) или мостовое полотно железнодорожного моста. Главные несущие элементы объединяют связями, обеспечивающими устойчивость и поперечную жесткость пролетного строения.

Основные размеры моста и его элементов следующие: полная длина L; (см. рис. 1.8) между задними гранями устоев или концами пролетного строения, непосредственно соприкасающимися с насыпью подходов; отверстие моста, обеспечивающее пропуск высокой воды (за вычетом толщины опор), высота Н моста, исчисляемая от верха проезжей части или подошвы рельсов до уровня меженных вод; строительная высота Н_с — от верха проезжей части до низа конструкции пролетного строения; расчетный пролет, равный при балочном пролетном строении расстоянию между центрами опорных частей, на которые устанавливают балки (фермы); расчетная ширина пролетного строения — расстояние между осями несущих конструкций (ферм или крайних балок); высота тела опор — от верхней площадки до верха (обреза) фундамента; глубина фундамента и др.

Все эти размеры моста и его элементов устанавливают в процессе проектирования с учетом местных инженерно-гидрологических, геологических и судоходных условий, выявленных в процессе изысканий, а также на основе требований по интенсивности движения не только в момент проектирования, но и в более далекой перспективе, соответствующей сроку службы моста. По характеру работы пролетных строений и опор, т. е. в зависимости от статической схемы, различают балочные, рамные, арочные, висячие и комбинированные системы мостов.

Наибольшее распространение имеют балочные системы мостов (балочные мосты). В них пролетные строения в виде сплошных балок или сквозных решетчатых ферм свободно установлены на опорные части, через которые передаются все вертикальные нагрузки на опоры моста. Пролетные строения могут быть балочно-разрезными (рис. 1.9, а), балочно-консольными (рис. 1.9, б) и балочно-неразрезными (рис. 1.9, в)./В балочно-разрезной системе изгиб от собственного веса и подвижной нагрузки одного пролетного строения не отражается на изгибе смежных с ним пролетов. Такие системы применяют преимущественно в малых и средних железобетонных и металлических мостах с пролетами до 33 м. В железнодорожных мостах металлические балочно-разрезные решетчатые конструкции пролетных строений распространены для пролетов от 33 до 158 м. Другие разновидности балочных систем (балочно-консольные и балочно-неразрезные) отличаются от балочно-разрезных тем, что нагрузка, расположенная на одном про летном строении, влияет и на соседние. Это обстоятельство приводит к некоторому облегчению сечений балок или элементов ферм за едет совместной работы конструкции нескольких пролетов.

/ — разрезное полной длиной l_п; 2 — консольно-балочное длиной l_п; 3 — неразрезное полной длиной l_п; — расчетные пролеты; R₁,—R₄, — вертикальные опорные реакции.

Рис. 1.10. Рамные пролетные строения:

/ — подвесное пролетное строение; 2 — консоль Т-образной раны; 3 — шарниры; /_р, — расчетные пролеты; /_к — длина консоли; 1_Л — длина подвесного пролетного строения; К, Н, М — вертикальная и горизонтальная опорные реакции, изгибающий момент.

Рис. 1.11. Арочные пролетные строения:

1 — надарочные рамы или стойки; 2 — шарниры; 3 — арки; 4 — подвески В рамных мостах (рис. 1.10) пролетные строения жестко связаны с опорами. Изгиб от нагрузок с пролетного строения вызывает изгиб опор,.

т. е. на опоры, кроме вертикальных опорных нагрузок, передается изгибающий момент и горизонтальный распор.

В мостостроении известен ряд конструктивных решений рамных систем: Т-образные рамы с опиранием на их консоли (рис. 1.10, а) подвесных балочных конструкций (рамно-подвесные системы); рамы с соединением смежных консолей (рис. 1.10, б) шарнирами, расположенными в пролете (рамно-консольной системы); неразрезные рамные системы (рис. 1.10, в). Все эти системы применяют, при строительстве путепроводов и больших мостов.

в арочных мостах (рис. 1.11) от собственного веса и подвижной нагрузки, расположенной на пролетном строении, возникают опорные реакции, которые можно рассматривать как равнодействующие вертикальных и горизонтальных составляющих Н и V. Горизонтальную силу Н называют распором. Арочные пролетные строения могут быть трехшарнирными (рис. 1.11, а), двухшарнирными (рис. 1.11, б) и бесшарнирными (рис. 1.11, в). Бесшарнирные применяют обычно в средних и больших мостах.

В висячих и вантовых мостах пролетные строения (рис. 1.12) устраивают в виде продольной балки (балки жесткости) с расположенной на ней конструкцией проезжей части, поддерживаемой кабелем (стальным канатом или стальной цепью). На опорах устанавливают высокие стойки, называемые пилонами, к По месту расположения проезжей части моста относительно его главных несущих конструкций различают мосты cездой понизу (см. рис. 1.12,а—в), поверху (рис. 1.12,г) и посередине (см. рис. 1.11,в, средний пролет).