Саламахин П.М. Инженерные сооружения в транспортном строительстве (Книга 2)

Подождите немного. Документ загружается.

êîððîçèîííîé ñòîéêîñòè. Çäàíèÿ àâòîñòîÿíîê îáðàçóþòñÿ èç ôóí-

äàìåíòà, êîëîí, ïåðåêðûòèé, ðàìï, ëèôòîâûõ øàõò è ñòåíîâûõ

îãðàæäåíèé.

Íàäçåìíûå àâòîñòîÿíêè ìîíòèðóþò òàêæå èç ñòàëüíûõ êîíñò-

ðóêöèé. Èìåþòñÿ ïðèìåðû ñî÷åòàíèÿ ñòàëüíûõ è æåëåçîáåòîííûõ

êîíñòðóêöèé äëÿ ñòðîèòåëüñòâà ìíîãîýòàæíûõ àâòîñòîÿíîê. Ñòàëü-

íûå êàðêàñíûå àâòîñòîÿíêè íàèáîëåå ýôôåêòèâíû â êà÷åñòâå âðå-

ìåííûõ ñîîðóæåíèé, âîçâîäèìûõ íà ïåðèîä ðåçêîãî óâåëè÷åíèÿ

àâòîìîáèëåé â îïðåäåëåííûõ ìåñòàõ ãîðîäà. Òàêèå àâòîñòîÿíêè

ÿâëÿþòñÿ ÷àùå âñåãî ñáîðíî-ðàçáîðíûìè.

Â ãóñòîé ãîðîäñêîé çàñòðîéêå ñ óçêèì óëèöàìè âîçíèêàåò íå-

îáõîäèìîñòü ñîîðóæåíèÿ àâòîñòîÿíîê íà îãðàíè÷åííîé ïëîùàäè.

Â ýòîì ñëó÷àå âîçâîäÿò òàê íàçûâàåìûå ìåõàíèçèðîâàííûå àâòî-

ñòîÿíêè. Òàêèå àâòîñòîÿíêè ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü áîëåå 80 %

ïëîùàäè çäàíèÿ. Àâòîìîáèëè áåç âîäèòåëåé íà ëèôòàõ ïîíèìàþò-

ñÿ íà íóæíûé ýòàæ è çàòåì ãîðèçîíòàëüíûì ïåðåìåùåíèåì íà-

ïðàâëÿþòñÿ íà ìåñòî ñòîÿíêè. Â öåíòðàëüíîé ÷àñòè çäàíèÿ êðóãëî-

ãî èëè ïðÿìîóãîëüíîãî î÷åðòàíèÿ â ïëàíå îáû÷íî ðàñïîëàãàåòñÿ

øàõòà ñ ëèôòîïîäúåìíèêîì, à ïî áîêàì  áîêñû äëÿ ñòîÿíêè

àâòîìîáèëåé. Â øàõòå èìåþòñÿ íåñêîëüêî ëèôòîïîäúìíèêîâ äëÿ

îäíîâðåìåííîãî ïîäúåìà è ñïóñêà àâòîìîáèëåé. Ëèôòîïîäúåìíèê

ñíàáæàåòñÿ ïîâîðîòíîé ïëàòôîðìîé ñî ñïåöèàëüíîé òåëåæêîé,

êîòîðàÿ àâòîìàòè÷åñêè âûäâèãàåòñÿ ñ àâòîìîáèëåì íà ìåñòî õðà-

íåíèÿ.

Âåðòîëåòíûå ïëîùàäêè íà êðûøàõ çäàíèé. Âåðòîëåòíûé òðàíñ-

ïîðò ïîëó÷àåò âñå áîëüøåå ïðèìåíåíèå â ãîðîäñêèõ óñëîâèÿõ â

ñâÿçè ñ îãðîìíûì ðîñòîì ÷èñëà àâòîìîáèëåé è óõóäøåíèåì â ñâÿçè

ñ ýòèì òðàíñïîðòíîé îáñòàíîâêè. Îñíîâíîå ïðåèìóùåñòâî âåðòî-

ëåòíîãî òðàíñïîðòà ñîñòîèò â âîçìîæíîñòè îáåñïå÷åíèÿ âûñîêèõ

ñêîðîñòåé ïåðåäâèæåíèÿ, áîëüøîé ìàíåâðåííîñòè è íåçàâèñèìî-

ñòè îò äîðîæíûõ óñëîâèé. Íåäîñòàòêè ñâÿçàíû ñ ìàëîé ïðîâîçíîé

ñïîñîáíîñòüþ, îòíîñèòåëüíîé äîðîãîâèçíîé, øóìîì è çàâèñèìî-

ñòüþ îò ïîãîäíûõ óñëîâèé.

Ðèñ. 17.14. Ñõåìà àâòîñòîÿíêè ñ íàêëîííûìè ïåðåêðûòèÿìè

Â îòëè÷èå îò àýðîïîðòîâ âåðòîëåòíûå ïëîùàäêè, íå òðåáóÿ

ñïåöèàëüíîãî îòâîäà çåìåëü, ìîãóò áûòü ïîñòðîåíû íà êðûøàõ

âûñîêèõ ãîðîäñêèõ çäàíèé. Ïî ñðàâíåíèþ ñ íàçåìíûìè ïëî-

ùàäêàìè íàäçåìíûå òàêæå èìåþò ïðåèìóùåñòâà, çàêëþ÷àþùè-

åñÿ â âîçìîæíîñòè ðàçìåùåíèÿ âåðòîëåòíûõ ñòàíöèé â öåíòðå

ãîðîäà è áîëåå îáëåã÷åííûõ óñëîâèÿõ çàõîäà âåðòîëåòîâ íà ïëî-

ùàäêó.

Ê íåäîñòàòêàì ïëîùàäîê íà êðûøàõ çäàíèé ñëåäóåò îòíåñòè:

òðóäíîñòü ðàçìåùåíèÿ âåðòîëåòîâ, íåîáõîäèìîñòü óñòðîéñòâà ñïå-

öèàëüíûõ ïîäúåìíèêîâ äëÿ ïàññàæèðîâ, ñëîæíîñòü óñòðîéñòâà

òîïëèâíî-çàïðàâî÷íûõ ñðåäñòâ, ñëîæíîñòü ýâàêóàöèè ñ ïëîùàäêè

íåèñïðàâíîãî âåðòîëåòà.

Ïðèìåðîì èñïîëüçîâàíèÿ êðûøè çäàíèÿ äëÿ óñòðîéñòâà âåð-

òîëåòíîé ïëîùàäêè ìîæåò ñëóæèòü ãîðîäñêîé àýðîâîêçàë â Íüþ-

Éîðêå. Îðèãèíàëüíîå ðåøåíèå ðåàëèçîâàíî â ÎÀÝ: âåðòîëåòíàÿ

ïëîùàäêà êðóãëîé ôîðìû âûíåñåíà îò êðûøè âûñîòíîãî çäàíèÿ

íà ñòàëüíûõ ïîäêîñàõ.

Ëó÷øàÿ ôîðìà âåðòîëåòíîé ïëîùàäêè  êðóã èëè êâàäðàò. Ðàç-

ìåðû ïëîùàäêè çàâèñÿò îò ëåòíî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê è

êîíñòðóêòèâíûõ ðàçìåðîâ âåðòîëåòîâ, òåìïåðàòóðíîãî ðåæèìà

ðàéîíà, ñïîñîáîâ âçëåòà âåðòîëåòîâ.

Ëåòíî-òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè âåðòîëåòîâ ÿâëÿþòñÿ îñíîâ-

íûì ôàêòîðîì, îïðåäåëÿþùèì ðàçìåð âåðòîëåòíîé ïëîùàäêè è

êîíñòðóêöèþ ïîêðûòèÿ.

Äëÿ íàèáîëåå áåçîïàñíîãî è ýêîíîìè÷íîãî âçëåòà è ïîñàäêè ñ

èñïîëüçîâàíèå «âîçäóøíîé ïîäóøêè» ó ïîâåðõíîñòè ïëîùàäêè,

îáðàçóåìîé íåñóùèì âèíòîì, ðåêîìåíäóþòñÿ ðàçìåðû ïëîùàäîê

íå ìåíåå 30 × 30 ì äëÿ ëåãêèõ âåðòîëåòîâ ìàññîé äî 4,0 ò, 60 × 60 ì

äëÿ ñðåäíèõ ìàññîé äî 12,0 ò è 80 × 80 ì äëÿ òÿæåëûõ ìàññîé áîëåå

12 ò.

Âåðòîëåòíàÿ ïëîùàäêà äëÿ íåñêîëüêèõ âåðòîëåòîâ äîëæíà

èìåòü ñïåöèàëüíûå ìåñòà èõ ñòîÿíîê è ðóëåæêè. Ðàçìåðû ìåñò

ñòîÿíîê ñîñòàâëÿþò ïî ïëîùàäè îò 25 äî 200 ì

â çàâèñèìîñòè

îò òèïà âåðòîëåòîâ. Øèðèíó ðóëåæíûõ äîðîæåê ïðèíèìàþò îò 6

äî 15 ì.

Âåðòîëåòíàÿ ïëîùàäêà äîëæíà èìåòü óêëîíû íà ïîâåðõíîñòè

äëÿ îòâîäà âîäû. Íà âçëåòíî-ïîñàäî÷íîé ïëîùàäêå äîëæåí áûòü

îáåñïå÷åí óêëîí íå áîëåå 2,5 %, íà ðóëåâûõ äîðîæêàõ  íå áîëåå

3 % è íà ñòîÿíêàõ  íå áîëåå 1,5 %.

Íåñóùèå êîíñòðóêöèè ïåðåêðûòèé âåðòîëåòíûõ ïëîùàäîê ðàñ-

ñ÷èòûâàþò íà âîçäåéñòâèå âðåìåííîé ïîäâèæíîé íàãðóçêè, ïåðå-

äàâàåìîé îò êîëåñ âåðòîëåòà ñ ó÷åòîì äèíàìè÷åñêîãî ôàêòîðà.

Ðàñïðåäåëåíèå äàâëåíèÿ îò êîëåñ âåðòîëåòà ïðèíèìàþò ðàñïðå-

äåëåííûìè ïî êðóãó. Ïðè ðàñ÷åòå äîëæíû áûòü ó÷òåíû âñå ãîðè-

çîíòàëüíûå âîçäåéñòâèÿ è ïîñòîÿííûå íàãðóçêè îò âåñà ïîêðû-

òèÿ.

Контрольные вопросы

1. Ïåðå÷èñëèòå îñíîâíûå âèäû ãîðîäñêèõ òðàíñïîðòíûõ ñîîðóæå-

íèé.

2. Ïðè êàêèõ óñëîâèÿõ â ãîðîäå âîçâîäÿò ìíîãîÿðóñíûå òðàíñïîðòíûå

ïåðåñå÷åíèÿ?

3. Êàêèì îáðàçîì êîìïîíóþòñÿ ñáîðíî-ìîíîëèòíûå êîíñòðóêöèè

ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé æåëåçîáåòîííûõ ýñòàêàä?

4. Êàêèì îáðàçîì îáåñïå÷èâàåòñÿ óñòîé÷èâîñòü âàãîíîâ íà ìîíîðåëü-

ñîâûõ ýñòàêàäàõ?

5. ×òî òàêîå êîíòðôîðñíûå ïîäïîðíûå ñòåíû?

ГЛАВА 18

Особенности расчета транспортных

сооружений в городах

18.1. Особенности расчета эстакад

сложного очертания в плане

Ðàñ÷åò ýñòàêàä â ñîâðåìåííûõ óñëîâèÿõ ïðîèçâîäÿò â îñíîâíîì

íà îñíîâå ìåòîäà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ (ÌÊÝ), ÷òî ïîçâîëÿåò â

çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè óìåíüøèòü òðóäîçàòðàòû ïðîåêòèðîâùèêîâ

ïðè îäíîâðåìåííîì ïîëó÷åíèè ïîäðîáíûõ ðåçóëüòàòîâ âî âñåõ

èíòåðåñóþùèõ ñå÷åíèÿõ è óçëàõ ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé è îïîð. Ó÷è-

òûâàÿ, ÷òî â ãîðîäñêèõ óñëîâèÿõ ýñòàêàäû èìåþò îáû÷íî ñëîæíîå

î÷åðòàíèå, ïðèìåíåíèå ÌÊÝ ÿâëÿåòñÿ ïî ñóòè åäèíñòâåííîé âîç-

ìîæíîñòüþ.

Â ìèðîâîé ïðàêòèêå ñóùåñòâóåò áîëüøîå ðàçíîîáðàçèå ïðîãðàìì

ðàñ÷åòà è ïðîåêòèðîâàíèÿ, áàçèðóþùèõñÿ íà àïïðîêñèìàöèè íå-

ñóùèõ êîíñòðóêöèé ñòåðæíÿìè, ïëîñêèìè è îáúåìíûìè êîíå-

÷íûìè ýëåìåíòàìè (ðèñ. 18.1).

Çàäà÷à ðàñ÷åòà ïî ÌÊÝ ñâîäèòñÿ â îáùåì ñëó÷àå ê ñîñòàâëå-

íèþ è ðåøåíèþ ñèñòåì ëèíåéíûõ àëãåáðàè÷åñêèõ óðàâíåíèé âèäà

[R]{Z } + {R

} = 0, (18.1)

ãäå [R]  ìàòðèöà åäèíè÷íûõ êîýôôèöèåíòîâ ìåòîäà ïåðåìåùå-

íèé; {R

} è {Z}  âåêòîðû ðåàêöèé r

â çàäåëêàõ ïî íàïðàâëåíèþ

i îò âíåøíåé íàãðóçêè P è èñêîìûõ ïåðåìåùåíèé z

Ñ ïîìîùüþ êîìáèíàöèè êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ è ñ åäèíûõ ìåòî-

äîëîãè÷åñêèõ ïîçèöèé ìîãóò áûòü àïïðîêñèìèðîâàíû è ðàññ÷èòà-

íû ñàìûå ðàçíîîáðàçíûå ïî ãåîìåòðèè ïðîñòðàíñòâåííûå êîíñò-

ðóêöèè ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé ýñòàêàä ñ íàèáîëåå ïîëíûì îòðàæå-

íèåì ñïåöèôè÷åñêèõ ñâîéñòâ æåëåçîáåòîíà ïîä äåéñòâèåì ðàç-

ëè÷íûõ ïîñòîÿííûõ è âðåìåííûõ íàãðóçîê.

Âûáîð ðàñ÷åòíîé ìîäåëè ÌÊÝ äëÿ ñëîæíûõ ìîñòîâûõ êîíñò-

ðóêöèé ÿâëÿåòñÿ íåïðîñòîé çàäà÷åé, ïðè ðåøåíèè êîòîðîé âî

ìíîãèõ ñëó÷àÿõ òðåáóþòñÿ òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå

èññëåäîâàíèÿ.

Îäèí èç íàèáîëåå èçâåñòíûõ ñïîñîáîâ çàäàíèÿ ïðîñòðàíñòâåí-

íîé ìîñòîâîé êîíñòðóêöèè ÿâëÿåòñÿ åå ïðåäñòàâëåíèå â âèäå êà-

êîãî-òî êîëè÷åñòâà òî÷åê â ïðîñòðàíñòâå, ñîåäèíåííûõ â îïðåäå-

ëåííîì ïîðÿäêå. Ýòè òî÷êè ìîãóò ñîåäèíÿòüñÿ êðèâîëèíåéíûìè

èëè ïðÿìûìè ëèíèÿìè. Ïðîñòðàíñòâåííûå òî÷êè ìîãóò áûòü ëþ-

áûìè îñîáûìè òî÷êàìè êîíñòðóêöèè: ïåðåëîìà îñåé, ðàçâåòâëå-

íèÿ, ïðèêðåïëåíèÿ ñâÿçåé è îïèðàíèÿ è ò.ä. Ëèíèè, ñîåäèíÿ-

þùèå ýòè òî÷êè, òàêæå ìîãóò áûòü ëþáûìè ïðîñòðàíñòâåííûìè

êðèâûìè, ïðåäñòàâëÿþùèìè ñîáîé îñè ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè,

ïðîõîäÿùèå ÷åðåç öåíòðû òÿæåñòè ñå÷åíèé, à òàêæå îñè, ïðîõî-

äÿùèå ÷åðåç öåíòðû èçãèáà èëè êàêèå-ëèáî äðóãèå çàäàííûå òî-

÷êè ñå÷åíèé, è ò.ï.

Çàäàíèå êîíñòðóêöèè è àíàëèç åå ñõåìû çíà÷èòåëüíî óïðîùà-

þòñÿ, åñëè ïðèíèìàþòñÿ ñëåäóþùèå äîïîëíèòåëüíûå óñëîâèÿ:

• âñå òî÷êè êîíñòðóêöèè ñ êîîðäèíàòàìè â ïðîñòðàíñòâå ñî-

åäèíÿþòñÿ ïðÿìûìè ëèíèÿìè;

• ñîåäèíåíèÿ ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèè, íå ïåðåäàþùèå êàêîå-

ëèáî óñèëèå, è îïîðíûå çàêðåïëåíèÿ ìîäåëèðóþòñÿ øàðíèðíî-

ïîäâèæíûìè ñâÿçÿìè, ïðè÷åì â ìåñòå èõ ïðèêðåïëåíèÿ øàðíèð

ïåðåðåçàåò ñõîäÿùèåñÿ ê íåìó ýëåìåíòû;

• âî âñåõ òî÷êàõ ñèñòåìû ñõîäÿùèåñÿ â íèõ ýëåìåíòû êîíñòðóê-

öèè ñ÷èòàþòñÿ æåñòêî ñîåäèíåííûìè, ïåðåäàþùèìè âñå âèäû

ñèëîâûõ âîçäåéñòâèé.

Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ñîîðóæåíèé ïî òàêîé ìîäåëè ðàçáèâàåòñÿ íà

òðè îñíîâíûå ýòàïà:

1) ïîäãîòîâèòåëüíûé ýòàï, âêëþ÷àþùèé â ñåáÿ èçîáðàæåíèå

ðàñ÷åòíîé ñõåìû ðàññìàòðèâàåìîãî ñîîðóæåíèÿ, ðàçáèåíèå ðàñ-

÷åòíîé ñõåìû íà îòäåëüíûå ýëåìåíòû, íóìåðàöèþ óçëîâ è ýëå-

ìåíòîâ, âûáîð îáùåé ñèñòåìû îñåé êîîðäèíàò. Çàòåì ñîñòàâëÿþò-

ñÿ èñõîäíûå ìàòðèöû æåñòêîñòè îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ â ìåñòíîé

Ðèñ. 18.1. Èäåàëèçàöèÿ ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé êðèâîëèíåéíûõ ýñòàêàä êî-

íå÷íûìè ýëåìåíòàìè:

à  â âèäå ïðîñòðàíñòâåííûõ áëîêîâ ïðîëåòíîãî ñòðîåíèÿ; á  ñòåðæíÿìè; â 

ïðîñòðàíñòâåííûìè ýëåìåíòàìè

ñèñòåìå îñåé êîîðäèíàò [k]′ è ìàòðèöû íàïðàâëÿþùèõ êîñèíóñîâ

[c], ôîðìèðóåòñÿ âåêòîð âíåøíèõ íàãðóçîê {P} ïîñëå ïðåäâàðè-

òåëüíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ âíåóçëîâûõ íàãðóçîê ê óçëîâûì;

2) âû÷èñëèòåëüíàÿ ÷àñòü ðàñ÷åòà âêëþ÷àåò â ñåáÿ îïðåäåëåíèå

ìàòðèöû æåñòêîñòè îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ â îáùåé ñèñòåìå îñåé

êîîðäèíàò [k] = [c]

[k]′ [c] è ïîñëåäóþùåå ôîðìèðîâàíèå ìàòðèöû

æåñòêîñòè [R] äëÿ ñîîðóæåíèÿ â öåëîì. Ïî ôîðìóëå {∆} = [R]

−1

{P}

âû÷èñëÿþò âåêòîð ïåðåìåùåíèé óçëîâûõ òî÷åê ñîîðóæåíèÿ â îá-

ùåé ñèñòåìå îñåé êîîðäèíàò;

3) îò âåêòîðà ïåðåìåùåíèé ïðîèçâîäèòñÿ ïåðåõîä ê äåôîðìà-

öèÿì, à îò íèõ  ê óñèëèÿì è íàïðÿæåíèÿì.

Áîëåå ïîäðîáíî òåîðèÿ ðàñ÷åòà ïî ÌÊÝ è äðóãèìè ÷èñëåííûì

ìåòîäàì ïðèâåäåíà â ó÷åáíîé è ñïåöèàëüíîé ëèòåðàòóðå.

Äëÿ ïðåäâàðèòåëüíîé îöåíêè íàïðÿæåííî-äåôîðìèðîâàííîãî

ñîñòîÿíèÿ êðèâîëèíåéíûõ ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé ýñòàêàä âîçìîæíî

èñïîëüçîâàíèå è áîëåå ïðèáëèæåííûõ ìåòîäèê, ó÷èòûâàþùèõ

ìíîãîîáðàçèå ñèëîâûõ è äåôîðìàöèîííûõ ôàêòîðîâ.

Êðèâîëèíåéíûå è êîñûå ïðîëåòíûå ñòðîåíèÿ ìîæíî ðàññìàò-

ðèâàòü êàê áðóñüÿ èëè òîíêîñòåííûå ñòåðæíè ñ íåäåôîðìèðóåìûì

èëè äåôîðìèðóåìûì êîíòóðîì ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ. Äëÿ òàêèõ

ñëó÷àåâ ðàçðàáîòàíû ñîîòâåòñòâóþùèå ìåòîäèêè, ïîçâîëÿþùèå

ïîëó÷àòü óñèëèÿ, ëèíåéíûå è óãëîâûå ïåðåìåùåíèÿ, íåîáõîäè-

ìûå äëÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ. Äëÿ ðàçëè÷íûõ ñëó÷àåâ çàêðåïëåíèÿ êðè-

âîëèíåéíûõ áðóñüåâ ïî êîíöàì è êðèâèçíå èìåþòñÿ òàáëèöû,

çíà÷èòåëüíî óïðîùàþùèå ïðèáëèæåííûé ðàñ÷åò.

18.2. Особенности расчета конструкций

монорельсовых транспортных магистралей

Â îáùåì ñëó÷àå ðàñ÷åòû ýëåìåíòîâ êîíñòðóêöèé ìîíîðåëüñî-

âûõ äîðîã íå îòëè÷àþòñÿ îò èñïîëüçóåìûõ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè

àâòîòðàíñïîðòíûõ ýñòàêàä è ïóòåïðîâîäîâ. Âìåñòå ñ òåì èìåþòñÿ

è ñïåöèôè÷åñêèå ðàñ÷åòû, ïðèñóùèå òîëüêî ðàññìàòðèâàåìûì

êîíñòðóêöèÿì. Ïðåæäå âñåãî ýòî îòíîñèòñÿ ê îïðåäåëåíèþ óñèëèé

â êðèâîëèíåéíîì ìîíîðåëüñå. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè äâèæåíèè ñî-

ñòàâà ïî ãîðèçîíòàëüíîé êðèâîé íà åãî âàãîíû äåéñòâóþò èõ âåñ è

öåíòðîáåæíàÿ ñèëà, ïåðåäàþùèåñÿ ÷åðåç óïðóãèå ïîäâåñêè íà

ìîíîðåëüñ. Çíà÷åíèå óñèëèé çàâèñèò îò ñïîñîáà ïîäâåñêè è åå

óïðóãîñòè.

Ðàññìîòðèì êðèâîëèíåéíûé ìîíîðåëüñ â íàâåñíîé ñèñòåìå

ýñòàêàäû, íà êîòîðûé äåéñòâóåò äâèæóùèéñÿ ñîñòàâ (ðèñ. 18.2).

Îáîçíà÷èì ÷åðåç Ð âåñ âðåìåííîé íàãðóçêè, âîñïðèíèìàåìûé

îäíîé îñüþ âàãîíà; ÷åðåç Z  öåíòðîáåæíóþ ñèëó, âîçäåéñòâó-

þùóþ òàêæå íà îäíó îñü âàãîíà. Áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ïîäâåñêà

ñîñòîèò èç äâóõ íåñóùèõ è ÷åòûðåõ ñòàáèëèçèðóþùèõ êîëåñ. Ïðè

ýòîì ñóììàðíóþ ïîäàòëèâîñòü îäíîãî íåñóùåãî êîëåñà è åãî ðåñ-

ñîðû ïðèìåì ðàâíîé ñ, à îäíîãî ñòàáèëèçèðóþùåãî êîëåñà  ñ

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ íåèçâåñòíûõ óñèëèé, äåéñòâóþùèõ íà áàëêó

îò íåñóùèõ (N

è N

) è ñòàáèëèçèðóþùèõ (N

¾N

) êîëåñ, à òàêæå

íåèçâåñòíîãî óãëà íàêëîíà âàãîíà i

ñîñòàâèì óðàâíåíèÿ ðàâíîâå-

ñèÿ è ñîâìåñòíîñòè äåôîðìàöèé. Ïðè ýòîì áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî

ñèëû N

¾N

ïðèëîæåíû ïåðïåíäèêóëÿðíî ãðàíÿì ìîíîðåëüñà.

Óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ çàïèøóòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:

+ N

)ctgi

+ (N

− N

+ N

)tgi

= P;

−(N

+ N

)tgi

+ (N

− N

+ N

− N

)ctgi

= −Z; (18.2)

− N

+ (N

− N

+ (N

− N

)a/2 = Pdtgi

= −Zd,

ãäå b

è b

 ïëå÷è ñèë N

¾N

îòíîñèòåëüíî öåíòðà òÿæåñòè ìî-

íîðåëüñà; à  ðàññòîÿíèå ìåæäó ñèëàìè N

è N

; d  ðàññòîÿíèå

ìåæäó öåíòðàìè òÿæåñòè ìîíîðåëüñà è âàãîíà.

Åñëè ñ÷èòàòü êîíñòðóêöèþ âàãîíà àáñîëþòíî æåñòêîé, òî óãîë

ïîâîðîòà, îïðåäåëÿåìûé ïî ðàçíîñòè äåôîðìàöèé ëþáûõ äâóõ

óïðóãèõ ïîäâåñîê, äîëæåí áûòü îäèíàêîâûì, ìîæíî çàïèñàòü:

− N

/b = (N

− N

/b;

− N

/b = (N

− N

)c/a; (18.3)

− N

)c/a = tg(i

− i

Ãîðèçîíòàëüíîå ïîïåðå÷íîå ñìåùåíèå íà óðîâíå öåíòðà òÿæå-

ñòè ìîíîðåëüñà òàêæå äîëæíî áûòü îäèíàêîâûì äëÿ ñòàáèëèçèðó-

þùåãî êîëåñà ñëåâà è ñïðàâà îò íåãî, ò.å.

− N

/b + N

= −(N

− N

/b − N

. (18.4)

Ðèñ. 18.2. Ñõåìà ê ðàñ÷åòó êðèâîëèíåéíîãî ìîíîðåëüñà

Ñèñòåìû óðàâíåíèé (18.4) è (18.3) ÿâëÿþòñÿ íåëèíåéíûìè.

Ó÷èòûâàÿ äîïóñòèìîå çíà÷åíèå ïîïåðå÷íûõ óêëîíîâ, ìîæíî ïðè-

íÿòü:

tg(i

− i

) = tgi

− tgi

= i

− i

;

(18.5)

tgi

= 0; ctgi

= 1.

Ó÷èòûâàÿ ôîðìóëû (18.5), ñèñòåìû óðàâíåíèé (18.2)¾(18.4)

ñòàíîâÿòñÿ ëèíåéíûìè, èç êîòîðûõ çàòåì îïðåäåëÿþò íåèçâåñò-

íûå óñèëèÿ è óãîë íàêëîíà âàãîíà.

Åñëè â ðåçóëüòàòå ðàñ÷åòà ïîëó÷àåòñÿ îòðèöàòåëüíîå óñèëèå â

ïîäâåñêå, òî ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ñîîòâåòñòâóþùåå êîëåñî âûêëþ÷à-

åòñÿ èç ðàáîòû. Äëÿ ñòàáèëèçèðóþùèõ êîëåñ òàêîå ïîëîæåíèå äî-

ïóñòèìî, òàê êàê âûêëþ÷àþùååñÿ êîëåñî ïåðåäàåò óñèëèå äðóãî-

ìó, ðàñïîëîæåííîìó íà òîì æå óðîâíå. Èçáåæàòü îòðûâà êîëåñ

âîçìîæíî ïóòåì èõ óñòàíîâêè íà ìîíîðåëüñ ñ ïðåäâàðèòåëüíûì

îáæàòèåì ïîäâåñêè. Îòðûâ âåäóùèõ êîëåñ âàãîíà íåäîïóñòèì.

Çàäà÷à ðàñïðåäåëåíèÿ óñèëèé â ýëåìåíòàõ ìîíîðåëüñà îò äàâ-

ëåíèÿ êîëåñ âàãîíà ðåøàåòñÿ ïðèáëèæåííûìè ñïîñîáàìè.

Контрольные вопросы

1. Â ÷åì çàêëþ÷àåòñÿ ïðèìåíåíèå ìåòîäà êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ äëÿ ðàñ-

÷åòà êðèâîëèíåéíûõ ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé ýñòàêàä?

2. Êàêèå àíàëèòè÷åñêèå ìåòîäû ðàñ÷åòà ñëîæíûõ â ïëàíå ïðîëåòíûõ

ñòðîåíèé ýñòàêàä ìîãóò áûòü ïðèìåíåíû äëÿ îïðåäåëåíèÿ óñèëèé è ïå-

ðåìåùåíèé?

3. Êàêóþ ñèñòåìó óðàâíåíèé íåîáõîäèìî ñîñòàâèòü, èç ðåøåíèÿ êîòî-

ðîé ìîæíî îïðåäåëèòü óñèëèÿ è óãîë íàêëîíà â êðèâîëèíåéíîì ìîíî-

ðåëüñå?

РАЗДЕЛ VI

ОПОРЫ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

И ВОДОПРОПУСКНЫЕ ТРУБЫ

НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

ГЛАВА 19

Конструкции опор

19.1. Виды опор и фундаментов

Îïîðû ìîñòîâ, ïóòåïðîâîäîâ è äðóãèõ òðàíñïîðòíûõ ñîîðóæå-

íèé ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïðîëåòíûõ ñòðîåíèé è ïå-

ðåäà÷è äàâëåíèé îò íèõ îñíîâàíèþ.

Ñóùåñòâóþùèå âèäû îïîð ìîæíî êëàññèôèöèðîâàòü ñëåäóþ-

ùèì îáðàçîì:

à) â çàâèñèìîñòè îò ðàñïîëîæåíèÿ:

• êîíöåâûå (èëè óñòîè);

• ïðîìåæóòî÷íûå;

á) â çàâèñèìîñòè îò æåñòêîñòè â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè:

• æåñòêèå (êàæäàÿ îïîðà âîñïðèíèìàåò âñå ãîðèçîíòàëüíûå

íàãðóçêè);

• ãèáêèå (ïåðåðàñïðåäåëÿþùèå ãîðèçîíòàëüíûå óñèëèÿ ìåæäó

ñîáîé ïðîïîðöèîíàëüíî æåñòêîñòè êàæäîé);

â) â çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ñëóæáû:

• êàïèòàëüíûå (ðàññ÷èòàííûå íà âåñü ñðîê ýêñïëóàòàöèè ìîñ-

òîâ);

• âðåìåííûå (èñïîëüçóåìûå â òå÷åíèå íåêîòîðîãî ïåðèîäà âðå-

ìåíè;

ã) ïî âèäó ñðåäû ðàñïîëîæåíèÿ íèçà îïîð:

• îáû÷íûå (â ãðóíòîâîé ñðåäå);

• ïëàâó÷èå (â âîäíîé ñðåäå).

Â çàâèñèìîñòè îò âûñîòû îïîð è çàãëóáëåíèÿ ôóíäàìåíòîâ èõ

ñòîèìîñòü ïî îòíîøåíèþ ê îáùåé ñòîèìîñòè ñîîðóæåíèÿ ñîñòàâ-

ëÿåò äî 50 %, à òðóäîçàòðàòû ïî èõ âîçâåäåíèþ  äî 70 % îò ïîë-

íûõ òðóäîçàòðàò.

Óñòîè ìîñòîâûõ ñîîðóæåíèé â îòëè÷èå îò ïðîìåæóòî÷íûõ îïîð

âîñïðèíèìàþò òàêæå áîêîâûå äàâëåíèÿ ãðóíòà íàñûïè ïîäõîäîâ

è îáåñïå÷èâàþò ïëàâíûé ïðîåçä òðàíñïîðòà îò ïîäàòëèâîé íà-

ñûïè ïîäõîäîâ ê çíà÷èòåëüíî áîëåå æåñòêîé ìîñòîâîé êîíñò-

ðóêöèè.

Îïîðû ïóòåïðîâîäîâ è äðóãèõ ãîðîäñêèõ òðàíñïîðòíûõ ñîîðó-

æåíèé äîëæíû îòâå÷àòü òðåáîâàíèÿì âèäèìîñòè è ïàññèâíîé áå-

çîïàñíîñòè ïðè âîçìîæíîì íàåçäå íà íèõ àâòîìîáèëåé.

Óñòîè áàëî÷íûõ ìîñòîâ ìîæíî ïîäðàçäåëèòü íà òðè ãðóïïû (ðèñ.

19.1):

1) îáñûïíûå (ðèñ. 19.1, à, á)  ñâàéíûå (îäíîðÿäíûå, äâóõðÿä-

íûå, êîçëîâûå), ñòîå÷íûå (îäíîðÿäíûå è êîçëîâûå ñ ôóíäàìåí-

òàìè íà åñòåñòâåííîì è ñâàéíîì îñíîâàíèÿõ), ñòîëá÷àòûå, ìàñ-

ñèâíûå;

2) íåîáñûïíûå (ðèñ. 19.1, â)  òîíêîñòåííûå (ïîäïîðíûå ñòå-

íû, ïóñòîòåëûå çààíêåðåííûå è øïóíòîâûå ñòåíû), ìàññèâíûå

(ñ îáðàòíûìè ñòåíêàìè, ñ îòêîñíûìè êðûëüÿìè);

3) ëåæíåâûå (ðèñ. 19.1, ã).

Â ñîâðåìåííîì ìîñòîñòðîåíèè, õàðàêòåðèçóþùèìñÿ èñïîëüçî-

âàíèåì áóðîâîãî è ìîùíîãî ñâàåáîéíîãî îáîðóäîâàíèÿ, íàèáîëü-

øåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ñâàéíûå è ñòîëá÷àòûå óñòîè.

Óñòîè ìîñòîâ è ïóòåïðîâîäîâ âîñïðèíèìàþò çíà÷èòåëüíîå íå-

óðàâíîâåøåííîå äàâëåíèå ãðóíòà çàñûïêè, ÷òî â ñî÷åòàíèè ñ äðó-

ãèìè íàãðóçêàìè âûçûâàåò áîëüøèå óñèëèÿ â èõ êîíñòðóêòèâíûõ

ýëåìåíòàõ è îñíîâàíèè è ïðèâîäèò ê ïîâûøåííîé ìàòåðèàëîåì-

êîñòè.

Îñíîâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ îïîð â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÿâëÿåòñÿ

æåëåçîáåòîí. Â ãîðîäñêèõ òðàíñïîðòíûõ ñîîðóæåíèÿõ èíîãäà ïðè-

ìåíÿþò ñòîå÷íûå è ðàìíûå îïîðû èç ñòàëè. Ðàíåå â êà÷åñòâå ìàòå-

ðèàëà îïîð èñïîëüçîâàëè áåòîí, áóòîáåòîí, åñòåñòâåííûé êàìåíü

è êèðïè÷. Äëÿ îïîð èñïîëüçóþò áåòîí êëàññà íå íèæå Â20. Â ñîâðå-

ìåííûõ êîíñòðóêöèÿõ îïîð, íå îòëè÷àþùèõñÿ ìàññèâíîñòüþ, èñ-

ïîëüçóþò áåòîí áîëåå âûñîêèõ êëàññîâ, à òàêæå ïðåäâàðèòåëüíî

íàïðÿãàåìóþ àðìàòóðó. Äëÿ áåòîíà îïîð, ðàñïîëîæåííûõ â âîäå

èëè âîäîíàñûùåííîì ãðóíòå, ïðåäúÿâëÿþòñÿ ñïåöèàëüíûå òðåáî-

âàíèÿ ïî âîäîíåïðîíèöàåìîñòè.

Â çàâèñèìîñòè îò äåéñòâóþùèõ íà îïîðû íàãðóçîê è ïðî÷íîñòè

çàëåãàþùèõ ãðóíòîâ îñíîâàíèÿ îïîð ìîãóò áûòü åñòåñòâåííûìè

èëè èñêóññòâåííûìè. Åñòåñòâåííûì îñíîâàíèåì ÿâëÿåòñÿ ãðóíò,

ðàñïîëîæåííûé ïî íèçó ôóíäàìåíòíîé ÷àñòè îïîðû, êîòîðàÿ â

ñâîþ î÷åðåäü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïëèòó, îïèðàþùóþñÿ íà ãðóíò è

âîñïðèíèìàþùóþ äàâëåíèå, ïåðåäàþùååñÿ íà òåëî îïîðû. Èñ-

êóññòâåííûì îñíîâàíèåì ÿâëÿåòñÿ êîíñòðóêöèÿ, ðàñïîëîæåííàÿ

â òîëùå ãðóíòà è óëó÷øàþùàÿ ñâîéñòâà ýòîãî ãðóíòà â öåëÿõ âîñ-

ïðèÿòèÿ íàãðóçîê è ðàñïðåäåëåíèÿ èõ â ðàñïîëîæåííûõ íèæå ñëîÿõ

ãðóíòà.

Êîíñòðóêöèÿ èñêóññòâåííîãî îñíîâàíèÿ âõîäèò â îáùåì ñëó-

÷àå â ñîñòàâ ôóíäàìåíòà îïîðû. Ôóíäàìåíòû îïîð êîíñòðóêòèâíî

ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ â âèäå ìàññèâà áåòîíà, áóòîáåòîíà, æåëåçîáå-