Железнодорожный мост — WikiRail

Стальными называются мосты, главные пролетные строения кото­рых выполнены из стали. Опоры их могут быть из бетона, железобетона и других материалов. Строительные стали обладают высокой прочнос­тью, пластичностью и ударной вязкостью, поэтому стальные мосты имеют наибольшие пролеты и надежно работают под тяжелыми дина­мическими нагрузками. Уже к последней четверти XX в. длина проле­тов металлических мостов достигала 1400 м, а длина пролетов железо­бетонных мостов превышала 300 м. Стальные пролетные строения имеют различные статические схемы и разнообразные конструктивные формы. Они легко расчленяются на крупные блоки или элементы, удобные для изготовления, перевозки и монтажа. Масса стальных про­летных строений значительно меньше соответственных железобетон­ных, что уменьшает нагрузку на опоры мостов, снимает транспортные расходы. К преимуществам стальных пролетных строений мостов отно­сятся возможность максимальной индустриализации их изготовления на заводах, применение автоматической электросварки, высокая сте­пень готовности конструкций, комплексная механизация и малая трудо­емкость монтажа различными способами в любое время года и в очень короткие сроки. Стальные пролетные строения имеют длительные сро­ки службы. Они могут быть сравнительно просто усилены при возрас­тании временной подвижной нагрузки. Основным недостатком таких пролетных строений является коррозия металла. Применение антикор­розийных сталей и специальных покрытий, а также тщательный надзор за состоянием металла в процессе эксплуатации, устраняют этот недос­таток. Стальные мосты сооружают в районах с любыми климатически­ми условиями. На железных дорогах нашей страны они составляют бо­лее 50 % протяженности всех мостов.

Металлические мосты различаются по конструкции пролетных стро­ений, роду езды, статической схеме, по способу соединения конструк­тивных элементов.

По конструкции пролетные строения бывают двух видов: со сплош­ной стенкой и со сквозными фермами; большие пролеты выгоднее пере­крывать сквозными фермами, а малые — балками со сплошной стенкой. При современных технологиях сплошностенчатые балки оказываются более экономичными в пролетах до 80—100 м.

По роду езды различаются пролетные строения с ездой поверху и ез­дой понизу. По статической схеме пролетные строения разделяются на балочные (разрезные, неразрезные, консольные), арочные, рамные, ванто-вые и висячие. Наиболее распространенными являются балочные пролет­ные строения с разрезными сквозными фермами, перекрывающие пролеты до 160 м. Пролетные строения с неразрезными и консольными фермами применяют главным образом на крупных реках и в путепроводах. Ароч­ные металлические мосты применяются на железных дорогах так же ши­роко, как и балочные. Висячие мосты в нашей стране применяются в ос­новном на автомобильных дорогах. В конце XX в. получили широкое рас­пространение вантовые, балочно-рамные и рамные мосты.

По способу соединения элементов пролетные металлические строения могут быть клепаными, клепано-сварными, цельносварными, на высоко­прочных болтах и на обычных болтах.

Применение стальных мостов должно быть обосновано технико-эко­номическими расчетами. Стальные мосты целесообразны при больших пролетах, так как большие пролеты сокращают количество опор, что при высоких опорах и глубоких фундаментах существенно снижает объемы работ, сокращает продолжительность и стоимость строительства.

Главными задачами в области проектирования и строительства сталь­ных мостов являются: широкое внедрение высокопрочных сталей, сни­жение расхода металла, укрупнение элементов пролетных строений при изготовлении их на заводах, упрощение монтажных стыков, дальнейшее совершенствование электросварки и технологии заводского изготовления и монтажа стальных конструкций пролетных строений.

Сталь для мостов

Для конструкции мостов, работающих на многократно повторяющи­еся тяжелые динамические нагрузки, применяют высококачественные углеродистые или низколегированные мартеновские и конверторные го­рячекатаные стали, удовлетворяющие требованиям СНиП и ГОСТов.

По стандарту марка углеродистой стали обыкновенного качества обозначается буквами Ст и цифрами от 0 до 7. Качественные углероди­стые стали маркируются двухзначными цифрами, показывающими со­держание углерода в сотых долях процента (0,8; 25 и т.д.) В обозначе­ние марок кипящей стали добавляются «кп», полуспокойный — «пс», спокойной — «сп». Например: Ст3сп, Ст5пс, Ст2кп. В отличие от мар­кировки углеродистых сталей, буквы в марке низколегированных ста­лей показывают наличие в стали легирующих примесей, а цифры — их среднее содержание в процентах; предшествующие буквам цифры по­казывают содержание углерода в сотых долях процента. Для маркиров­ки стали каждому легирующему элементу присвоена определенная бук­ва: кремний — С, марганец — Г, хром — X, никель — Н, молибден — М, вольфрам — В, алюминий — Ю, медь — Д, кобальт — К. Первые цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента, затем буквой указан легирующий элемент и последующими цифрами — его среднее содержание.

Углеродистая сталь — сплав железа с углеродом и незначительным количеством примесей, находящихся в руде.

Увеличение количества углерода повышает прочность, но снижает пластичность и свариваемость стали. В мостовых конструкциях приме­няют малоуглеродистые стали, содержащие не более 0,25 % углерода. Стали содержат вредные примеси: серу, фосфор. Сера уменьшает проч­ность стали, делает ее при температуре 800—1000 °С хрупкой (красно­ломкой), что влечет за собой появлений трещин при сварке. Фосфор резко уменьшает пластичность и ударную вязкость стали, делает ее хрупкой при отрицательных температурах (хладноломкой). В сталях для мостовых конструкций обычного исполнения содержание серы должно быть не более 0,035 % и фосфора — не более 0,035%.

В зависимости от способа выплавки и раскисления, стали делятся на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Спокойные стали обладают большей плотностью и однородностью строения. По усло­виям поставки углеродистые стали делятся на три группы: А, Б и В, а по нормируемым показателям качества — на шесть категорий. Например, марка ВСт3пс5 обозначает углеродистую сталь 3, группы В, полуспо­койной выплавки и пятой категории.

Низколегированная сталь — сплав железа с углеродом и легирую­щими добавками (до 2,5 %), повышающими прочность, но несколько снижающими пластичность и вязкость стали. Низколегированные стали в зависимости от вида термообработки подразделяются на три катего­рии:

1 — без термической обработки (сырая); 2 — нормализованная; 3 — термически улучшенная после закалки и высокого отпуска. Категория стали указывается цифрой после обозначения марки, например, 10ХСНД-2. Категория 1 не обозначается, а вместо цифры 3 иногда ука­зывается минимальный предел текучести, например, 15ХСНД — 40. Применение низколегированных сталей обеспечивает снижение расхо­да стали на 15—18 % и сметной стоимости пролетных строений на 12— 15 % по сравнению с углеродистой сталью.

Марки стали. Мостовые конструкции изготавливают из сталей раз­личных марок, отличающихся друг от друга химическими свойствами. Для основных несущих элементов пролетных строений применяют спе­циальные стали марок 16Д, 15ХСНД, 10ХСНД всех категорий. Для вто­ростепенных элементов мостовых конструкций применяются стали ма­рок ВСт3, ВСт2, 09Г2С, 10Г2С, 14Г2 и др.

Свойства сталей. К сталям относятся железоуглеродистые сплавы содержащие до 1,7 % углерода. Стали характеризуются следующими основными свойствами: физическими, механическими, технологиче­скими и химическими.

Важными свойствами являются: температура плавления, теплоем­кость, теплопроводность, коэффициент температурного расширения.

Температура плавления — температура, при которой сталь из твердого состояния переходит в жидкое. Температура плавления железа — 1535 °С, но на температуру плавления влияют примеси. Например, чугун с содер­жанием 4,3 % углерода плавится при 1130 °С. Теплоемкостью называется отношение количества тепла, сообщенного телу, к изменению темпера­туры тела. Теплопроводностью называется количество теплоты, проходя­щее через площадь поперечного сечения в единицу времени.

Коэффициент температурного расширения — показатель относитель­ного удлинения стального образца при повышении температуры на 1 °С.

Механические свойства сталей характеризуются пределом прочнос­ти, пределом текучести, относительным удлинением, твердостью и ударной вязкостью. Предел прочности, предел текучести, относитель­ное удлинение определяются испытанием образца (круглого или пря­моугольного сечения) на разрывной машине.

Максимальное напряжение, при котором удлинение испытуемого образца (Δl) пропорционально приложенной к нему нагрузке (P), назы­вается пределом пропорциональности. Деформации образца, в котором напряжения не превышают предела пропорциональности, являются уп-

ругими, т.е. при снятии нагрузки образец восстанавливает свою форму и размеры. При незначительном повышении нагрузки выше предела пропорциональности образец начинает вытягиваться (сталь «течет»), хотя нагрузка остается постоянной. Напряжение, при котором появля­ется текучесть стали, называется пределом текучести. Деформации, приобретенные образцом на этом этапе испытания, при снятии нагрузки не восстанавливаются, остаются, поэтому они называются остаточными или пластическими. При дальнейшем увеличении нагрузки наступает разрыв образца. Максимально достигнутое при этом напряжение в об­разце называется пределом прочности стали (временное сопротивле­ние):

а =P/F₀,

где σ_вр— временное сопротивление (предел прочности);

Р — нагрузка, соответствующая временному сопротивлению;

F₀ — первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм .

Относительное удлинение образца при испытании на разрыв (растя­жение) характеризует пластичность стали, т.е. способность приобретать значительные остаточные деформации без разрывов и трещин:

(L — L₀) AL

о = ^—^l = —100,

L L

где δ — относительное удлинение образца;

L0 — первоначальное длина образца;

L1 — длина образца после разрыва;

L — абсолютное удлинение (L1 — L0 = L).

Испытания на растяжение являются основными при оценке механи­ческих свойств сталей, применяемых в строительстве.

Твердость — способность стали сопротивляться вдавливанию в нее других, более твердых тел.

Ударная вязкость — свойство сталей противостоять динамическим (ударным) нагрузкам.

Среди химических свойств стали наиболее важным является корро­зийная стойкость, которая характеризует способность сталей сопротив­ляться разрушающему действию окружающей среды. Технологические свойства показывают способность сталей к обработке их давлением, ре­занием, литьем, сваркой и др.

Термическая обработка улучшает физико-механические свойства стали. Различаются следующие виды термической обработки стали: за­калка, отпуск, отжиг, нормализация.

Закалка заключается в нагреве стали до 800—900 °С и быстром ее ох­лаждении в воде или масле. Закалка увеличивает прочность и твердость стали, но уменьшает ударную вязкость.

Отпуск закаленной стали — медленный ее нагрев до 200—350 °С, вы­держка при этой температуре и медленное охлаждение на воздухе. При отпуске снижается твердость стали, но увеличивается ударная вязкость.

Отжиг — нагрев стали до определенной температуры, выдержка и медленное охлаждение в печи. Отжиг применяется для снижения твер­дости и повышения вязкости стали.

Нормализация стали — разновидность отжига. Нормализация повыша­ет твердость, прочность и ударную вязкость стали.

В зависимости от механической прочности все стали подразделяются на семь классов, которые обозначаются буквой С (сталь) и числами, пока­зывающими в числителе временное сопротивление, а в знаменателе — предел текучести стали (в кН/см²). Кроме того, стали делятся на три груп­пы:

• обычной прочности — включающие малоуглеродистые класса С
38/23;

• повышенной прочности — низколегированные стали классов С 44/29, С 46/33, С 52/40;

• стали высокой прочности — термоупрочненные, класса С 60/45, С 70/60, С 85/75.

Для конструкции мостов применяют различные марки сталей в зави­симости от назначения моста (железнодорожный, автодорожный, пеше­ходный и др.), типа исполнения (обычный или северный), вида элемента (несущий или второстепенный), способа монтажных соединений (сварка, высокопрочные болты), вида и толщины проката и других особенностей. При расчетной температуре воздуха T_min до -40 °С применяются конст­рукции обычного исполнения. При расчетной температуре воздуха T_min от -40 °С до -50 °С применяют конструкции северного исполнения типа «А», а для районов с T_min -50 °С — северного исполнения типа «Б».

Сортамент прокатной стали

Мостовые конструкции изготавливают из горячекатаной стали, вы­пускаемой металлургическими заводами и удовлетворяющей требова­ниям ГОСТов и СНиП. Прокатка осуществляется в специальных про­катных станах, придающих металлу необходимый поперечный про­филь. Перечень размеров прокатываемых профилей, установленный ГОСТом, называется сортаментом.

Прокатная сталь делится на листовую и фасонную (профильную) (рис. 7.1).

Мостовая сталь толщиной от 4 до 60 мм прокатывается между вал­ками прокатного стана, поэтому она имеет неровные кромки. Ширина листов 1250—2600 мм, длина — до 4200 мм.

Широкополосная универсальная сталь прокатывается между четырь­мя валками стана, имеет толщину 6—60 мм, ширину 200—1050 мм и длину от 5 до 12 м. Универсальная сталь не требует продольной резки и строжки, что снижает стоимость изготовления конструкций.

Уголки равнобокие и неравнобокие являются распространенными видами профильной прокатной стали. Равнобокие уголки прокатывают­ся калибром от 40 40×3 до 250 2500×30 мм. В неравнобоких уголках одна полка в 1,5 раза шире другой; эти уголки прокатываются калибром от 50 32×3 до 250 160×20 мм. Длина уголков — до 19 м.

Двутавры бывают двух видов — обыкновенные и широкополочные. Обыкновенные двутавры изготавливают высотой от 100 до 700 мм, ши­рокополочные — высотой до 1000 мм.

В сортаменте номер двутавра указывает его высоту в сантиметрах. Ширина полок обыкновенного двутавра составляет около 0,3 его высо­ты, а широкополочных — 0,4—0,6 высоты. Двутавры изготавливаются длиной: обыкновенные от 5 до 19 м, широкополосные до 24 м.

В сортаменте номер швеллера обозначает его высоту в см. Швелле­ры прокатываются выстотой от 5 до 40 см и длиной до 19 м. Кроме ука­занных видов проката, в конструкциях применяется полосовая, круглая и другая фасонная сталь.

Рис. 7.1. Профили прокатной стали:

а — листовая сталь; б — равнобокий уголок; в — неравнобокий уголок;

г — обыкновенный двутавр; д — широкополочный двутавр; е — швеллер;

1 — обушок; 2 — выкружка; 3 — кромка; 4 — полка; 5 — стенка; а — ширина

полки; b — ширина полки швеллера; δ — толщина листа; h — высота двутавра,

швеллера

Мосты, построенные в различное время, отражают уровень инже­нерных знаний и опыта, накопленного к моменту их возведения. Мосты — сооружения долгосрочной эксплуатации, срок службы которых дос­тигает 100 лет и более. В связи с этим на дорогах страны эксплуа­тируется немало металлических мостов, построенных в XIX—XX вв, которые, как правило, имеют клепаные пролетные строения.

Соединение на заклепках. До определенного времени самым распро­страненным в металлических мостах являлось соединение элементов на заклепках (рис. 7.2, 7.3). С 1930 г. в отечественном мостостроении стала применяться сварка. Используются и болтовые соединения на высоко­прочных болтах. Сварка и появившиеся в 60-е годы особого вида высо­копрочные болты сузили применение заклепочных соединений. При всех способах задача состоит в том, чтобы не только соединить отдельные час­ти, но и обеспечить передачу усилий от одного элемента другим (усилия в элементах мостов достигают не­скольких сотен, даже тысяч килонью-тонов).

Соединения включают требуемое число заклепок, болтов или свароч­ных швов, расположенных в целесо­образном порядке. В заклепочном и болтовом соединениях усилия пере­дают стержни, вставленные в отвер­стия элементов и снабженные по кон­цам головками, которые препятству­ют размыканию элементов.

Части клепаных конструкций со­единяют заклепками с полукруглыми головками. Заклепки штампуют на заводах из круглой стали с головкой на одном конце стержня. В скле­пываемом пакете заводская головка называется закладной, а головка, об-

разующаяся в результате клепки конца стержня, — замыкающей. Диа­метр стержня заклепки в холодном состоянии должен быть на 1 мм меньше диаметра заклепочного отверстия. В мостах обычно применя­ются отверстия диаметром 20, 23, 26 мм. Длина заклепки назначается равной толщине склепываемого пакета и части стержня, необходимой для образования замыкающей головки; при этом наибольшая полезная длина заклепки не должна превышать 4,5 d. В конструкциях различают два вида заклепок: рабочие и связующие. Рабочие передают усилия от одной части элемента к другой, а связующие заклепки служат для со­единения элемента. Заклепки, поставленные на заводе при изготов­лении конструкции, называются заводскими, а поставленные при мон­таже конструкции — монтажными. В зависимости от характера работы заклепочного шва соединения могут быть внахлестку или встык с одной или двумя накладками. Заклепки, соединяющие два листа или уголка внахлестку, называются односрезными. Если два листа соединены меж­ду собой встык, а стык перекрыт с обеих сторон накладками, через ко­торые передаются усилия, то заклепки имеют две плоскости среза и на­зываются двухсрезными.

Кроме работы «на срез», заклепки работают «на смятие». Происхо­дит смятие стержня заклепки или стенки заклепочного отверстия в за­висимости от того, какой из материалов (заклепки или листа) менее тверд.

Заклепка в горячем состоянии вкладывается в заклепочное отверстие и ее свободный конец расклепывается в замыкающую головку. При ос­тывании заклепки стержень ее укорачивается, в результате обе головки плотно сжимают склепываемые элементы. В мостовых конструкциях заклепки размещаются в ряд или в шахматном порядке. Расстояние ме­жду двумя соседними заклепками называется шагом заклепок.

В уголках заклепки размещают так, чтобы головка заклепки полнос­тью размещалась на полке, а до начала выкружки уголка и при клепке пневматическим молотком поддержка (обжимка) сохраняла нормальное (без наклона) положение.

Соединение на высокопрочных болтах. В стыках и узлах ферм при монтаже пролетных строений вместо монтажных заклепок устанавли­вают высокопрочные болты (рис. 7.4). Эти соединения передают усилия только силами трения, возникающими по контактным плоскостям со­единяемых элементов, поэтому их называют фрикционными. Фрикци­онные соединения имеют простую конструкцию, сравнительно малую трудоемкость, меньшую (по сравнению с заклепочными) концентрацию

напряжений, лучшую работу на многократно повторяемую нагрузку, высокую надеж­ность и поэтому являются ос­новным видом монтажных соединений стальных мосто­вых конструкций. В этих со­единениях болты подверга­ются большему предвари­тельному напряжению, и по соприкасающимся поверхно­стям соединяемых элементов в результате возникают большие силы трения, способные полностью передавать усилия, дей­ствующее в соединяемых элементах. Сильное обжатие высокопрочны­ми болтами, исключает образование в соединениях щелей и неплотнос­тей, что повышает эксплуатационные качества сооружений.

Высокопрочные болты изготавливают из стали марок 40Х, 38ХС с последующим термоупрочнением.

Болты свободно вставляются в монтажные отверстия, так как диа­метр отверстий на 2—3 мм больше диаметра стержня болта. Для пре­дохранения основного металла от смятия под гайки и головки болтов ставятся штампованные круглые шайбы диаметром 55 мм и толщиной 6 мм, изготовленные из Ст3 и подвергнутые цементации для увеличения их твердости.

Соединения на обычных болтах. Для соединения элементов мосто­вого полотна, тротуаров, перил, смотровых приспособлений, а также для крепления опорных частей применяются обычные болты повышен­ной, нормальной и грубой точности. В болтах повышенной точности допуск в размере диаметра болта составляет 0,4 0,6 мм. В болтах нор­мальной и грубой точности допуск от 2 до 5 мм. В этих соединениях усилия передаются стержнями болтов, вызывая в них напряжения среза и смятия. Высокопрочные и обыкновенные болты располагают в соеди­нениях возможно более компактно.

Расстояния между центрами соседних болтов должны быть: мини­мальное в любом направлении для высокопрочных болтов — 2,5d, для обычных — 3d; максимальное в любом направление в крайних рядах — 7d, в средних рядах — 24t, где t — толщина наиболее тонкой детали, расположенной снаружи пакета.

Расстояния от центра болта до края элемента — 1,5d.

Сварные соединения. По своему назначению сварные швы разделя­ются на рабочие и связующие. Рабочие швы воспринимают расчетные усилия. Связующие швы служат для соединения элементов и при­крепления конструктивных деталей (ребер жесткости, диафрагм и т.п.). Размеры связующих швов принимаются минимальными.

По протяженности швы могут быть сплошными и прерывистыми. Наиболее распространенным видом сварных швов является соединение встык. Применяют также соединения внахлестку, с накладками, в тавр (впритык).

При соединениях встык эле­менты соединяются своими торцами. В зависимости от толщины листов и подготовки кромок различаются следую­щие виды швов: бесскосный, V-образный, Х-образный, U-образный.

После обработки кромок под сварку зазор между свари­ваемыми элементами принима­ется 2—4 мм (рис. 7.5).

При сварке встык шов мо­жет располагаться перпендику­лярно действующим силам — он называется прямым, или под углом, от­личающимся от 90°, — такой шов назы­вается косым. Соединение внахлестку осуществляется угловым или валиковым швом. Если шов располагается параллель­но действующим силам, такой шов назы­вается фланговым, а если перпендикуляр­но — лобовым (рис. 7.6, 7.7).

Соединения с накладками осуществля­ются валиковым швом. Они проще в ис­полнении, так как не требуют обработки кромок, но работают хуже, чем стыковые соединения.

Соединения впритык (в тавр)
осуществляется угловыми шва­
ми. Сварка элементов может
проводиться автоматической,
полуавтоматической или ручной
электросваркой. Листы толщи­
ной более 30 мм в вертикальном
или наклонном положение сва­
риваются электрошлаковым
способом. Ручная сварка произ­
водится электродами с толстым
покрытием (обмазкой) и только
в труднодоступных метах или
потолочных швах.
Применение электросварки снижает расход стали и трудоемкость из­
готовления конструкций мостов.

Изобретение электросварки российскими инженерами — учеными Николаем Николаевичем Бенардосом и Николаем Гавриловичем Славя-новым — относится к 1885—1891 гг. Их изобретение сначала широкого применения не нашло. Использование электросварки в отечественном мостостроении началось в 30-е г. XX в. Первая лаборатория электро­сварки в России была создана в 1925 г. во Владивостоке В.П. Володи­ным. Инициаторами внедрения электросварки в мостостроение были выдающиеся ученные в этой области академики Е.О. Патон и Г.П. Пе­редерни. Е.О. Патон возглавил организованный на Украине в 1934 г. Институт электросварки. Он разработал научные основы сварки и про­ектирование сварных конструкций.

В 1932 г. на Калининской железной дороге был построен первый железнодорожный мост со сварными фермами пролетом 12 метров. Ре­конструированный по проекту Г.П. Передерия и архитектора А.В. Нос-кова мост лейтенанта Шмидта через Неву в Ленинграде стал первым цельносварным мостом в России. Старые чугунные пролетные строения моста были заменены сварными неразрезными балками коробчатого се­чения шириной 1,2 м, высотой до 2,2 м и толщиной листов 16—53 мм. Схема разбивки балок на пролеты 35,2 41,3 44,8 м с каждой стороны разводного пролета, расположенного в середине реки. При реконструк­ции моста в 1939 г. в сопряжение элементов пролетного строения не было поставлено ни одной заклепки.

Стальные пролетные строения мостов имеют различные статические схемы и конструкции, способы соединения элементов, виды мостового полотна и другие особенности.

По статистическим расчетным схемам главных несущих элементов стальные пролетные строения бывают:

• балочные (разрезные, консольные, неразрезные) — (рис. 7.8);

• рамные (неразрезные, с наклонными стойками и др.) — (рис. 7.9);

• арочные (трех-, двухшарнирные и бесшарнирные) — (рис. 7.10);

• висячие (с гибким кабелем, шарнирной цепью и др.) — (рис. 7.11);

• вантовые;

• комбинированные (балка с аркой, балка с кабелем, вантовые и др.). По виду металла пролетные строения бывают из углеродистой или

низколегированной стали, обычного или северного исполнения.

По способу соединения элементов стальные пролетные строения де­лятся на клепаные, сварные, болтосварные, клепано-сварные (на заводе элементы изготавливают сварными, а на монтаже соединяют заклепка­ми или болтами).

По уровню расположения проезжей части пролетные строения быва­ют: с ездой поверху, с ездой понизу, с ездой посередине, а также с двухъярусным расположением проезжей части. Балочные пролетные строения с ездой поверху имеют меньший расход стали, кроме того, применение таких конструкций снижает объем опор.

Рис. 7.8. Виды стальных мостов: а — мост с двухпролетным неразрезным и разрезным однопролетным строе­нием; б — мост с консольными строениями

Рис. 7.9. Схемы рамных мостов:

а — рамный неразрезной трехпролетный мост; б — рамный однопролетный

мост; 1 — стойки; 2 — ригель; l — пролет однопролетного рамного моста;

l₁, l₂, l₃ — пролеты многопролетного рамного моста; h — высота рамы; H — горизонтальная опорная реакция; V — вертикальная опорная реакция

Рис. 7.10. Схемы арочных мостов: а — с ездой посередине; б — с балкой жесткости

Балочно-неразрезные пролетные строения. Главной несущей частью этих пролетных строений являются многопролетные статически неопре­делимые сплошностенчатые балки или стержневые фермы, опирающи-

Рис. 7.11. Схемы висячих мостов: а — с балкой жесткости; б — с закреплением кабелей в устоях; в — с наклон­ными подвесками; 1 — кабель; 2 — деформированное состояние кабеля при за­грузке левого пролета; 3 — балка жесткости; 4 — деформированное состояние балки жесткости при загрузке полупролета; 5 — вертикальная подвеска; 6 — пилон; 7 — оттяжка; 8 — анкерное закрепление оттяжки; 9 — наклонные подвески

еся на одну шарнирно-неподвижную и две или более шарнирно-подвижные опорные части (рис. 7.12).

Преимуществом балочно-неразрезных пролетных строений по срав­нению с разрезными являются: меньшая масса стали при больших про­летах, большая вертикальная и горизонтальная жесткость, уменьшение объема кладки опор, возможность навесной сборки без усиления про­летных строений. Экономическая эффективность балочно-неразрезных пролетных строений возрастает с увеличением постоянной нагрузки, т.е. с увеличением длины пролета. Неразрезными фермами перекрываются

пролеты до 300 м, но неразрезные фермы чувствительны к неравномер­ным осадкам опор, поэтому они, как правило, не применяются при сла­бых грунтах.

Балочно-консольные пролетные строения. Главной несущей частью этих пролетных строений является многопролетные шарнирные стати­чески определимые сплошные балки или фермы (рис. 7.13). Они состо­ят из подвесных и анкерных пролетных строений с одной или двумя консолями. Пролет, включающий подвесное пролетное строение и кон­соли анкерного, называется сборным. В зависимости от числа консолей различаются мосты одноконсольные и двухконсольные. Консольные фермы сохраняют преимущества неразрезных, но, будучи разрезными, менее чувствительны к неравномерным осадкам опор, поэтому могут применяться при любых грунтах основания. Величина пролетов, пере­крываемых консольными фермами, достигает 220 м. Недостатком кон­сольных ферм является меньшая жесткость, чем у неразрезных.

Арочные мосты состоят из металлических арочных пролетных стро­ений и массивных опор (рис. 7.14). Арочные мосты бывают со сплош­ными и сквозными арками. Сплошные арки наиболее просты по конфи­гурации и удобны для сборки. Сквозные арочные фермы состоят из кри­волинейных поясов и раскосной решетки. Мостовое полотно и балки проезжей части имеют конструкцию, подобную балочным пролетным строениям. По конструкции арочные фермы могут быть: серповидного очертания, с параллельными поясами, портальные арочные фермы. Стрела подъема арочных ферм составляет от 1/4 до 1/6 пролета, а высо­та от 1/14 до 1/16 пролета. Элементы арочных ферм имеют коробчатые и Н-образные сечения, как у балочных ферм.

Основными преимуществами арочных пролетных строений по срав­нению с балочными являются следующие: меньший расход стали при больших пролетах, большая вертикальная жесткость, лучшие архитек-

Рис. 7.14. Основные системы металлических арочных мостов: а — арочный двухшарнирный однопролетный мост с ездой поверху; б — трех-шарнирный мост с ездой поверху; в — арочный мост с ездой посередине; г — арка с жесткой затяжкой; д — деталь конструкции арки; 1 — конструкция проезжей части; 2 — надарочные стойки; 3 — арка; 4 — подвески; 5 — затяж­ка; 6 — поперечные балки; 7 — связи в уровне проезжей части; 8 — продолбная балка; 9 — связи вдоль арок (нижние связи)

турные качества. Недостатками являются: сложность унификации и ти­пизации криволинейных арочных конструкций, увеличение объема кладки опор, необходимость устройства более сложных и дорогих фун­даментов, воспринимающих, кроме вертикального давления, горизон­тальный распор арок.

В висячих мостах главным несущим элементом служат гибкие цепи (или кабели), перекинутые через высокие стойки (пилоны) и закреплен­ные концами в анкерных опорах. К цепям подвешивается проезжая часть. Эти мосты применяются в основном на автомобильных дорогах. Висячие мосты обладают малой жесткостью, так как при перемещении нагрузки вдоль моста цепь меняет свою геометрическую форму. Для уменьшения деформативности гибких висячих мостов применяются балки жесткости, наклонные оттяжки (ванты), идущие прямо от верха пилонов и поддерживающие крайние панели проезжей части, жесткое крепление цепи (троса) в центре пролета.

Байтовые мосты представляют собой геометрически неизменяемую систему, в которой проезжая часть поддерживается при помощи на­клонных вант (стальных канатов), спускающихся с пилона. В вантовых мостах все ванты работают на растяжение. Жесткость вантовых мостов обусловлена предварительным напряжением вант.

Байтовые и висячие мосты бывают с одним или двумя вертикальны­ми или наклонными пилонами в виде П-образных, А-образных и других рам или отдельно стоящих стоек из стали или железобетона.

Достоинствами вантовых и висячих систем являются: рациональное использование высокопрочных сталей в растянутых элементах, способ­ность перекрывать очень большие пролеты, высокая экономичность при больших пролетах, возможность навесной сборки, высокие архитектур­ные качества.

По способу устройства мостового полотна пролетные строения стальных мостов бывают: на деревянных мостовых брусьях, металличе­ских поперечинах, сплошном железобетоном основании, на балласте, на ортотропной плите.

Основные части пролетных строений. Стальные пролетные строе­ния мостов (рис. 7.15) состоят из следующих основных частей:

• главных несущих элементов (балок, арок, ферм, и др.);

• продольных и поперечных связей между главными несущими эле­ментами.

Главные несущие элементы пролетных строений представляют со­бой балки, фермы, рамы, арки и другие конструкции различных стати-162

Рис. 7.15. Основные части пролетного строения: 1 — главный несущий элемент-ферма; 2 — распорка верхних продольных и поперечных связей; 3 — диагональ верхних продольных связей; 4 — нижние

продольные связи

ческих схем. Они перекрывают пространство между опорами моста, воспринимают постоянную и временную подвижную нагрузку от про­езжей части и передают ее опорам.

Продольные и поперечные связи устраивают между главными несу­щими элементами. Они располагаются в плоскостях верхнего и нижне­го поясов главных элементов. Связи обеспечивают пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость (рис. 7.16, 7.17).

Проезжая часть металлических железнодорожных мостов устраи­вается на продольных и поперечных балках пролетных строений (рис. 7.18). Высота продольных и поперечных балок в современных конст­рукциях назначается одинаковой. Продольные балки прикрепляются к поперечным, а поперечные балки — к главным несущим элементам пролетных строений. Таким образом, эти балки проезжей части вос­принимают нагрузку от мостового полотна и передают ее главным не­сущим элементам. Продольные балки двутаврого сечения состоят из вертикального листа, поясных уголков и верхнего горизонтального лис-

■ kixixixti

жжжж¹

mim

Рис. 7.17. Схемы продольных

связей между фермами: а — крестовая; б — с дополни­тельными распорками; в — ром­бическая; г — полураскосная

2 1 ‘4

Рис. 7.18. Проезжая часть металлической

фермы:

1 — нижний пояс фермы; 2 — продольные

балки; 3 — поперечные балки;

4 — тормозные связи

та. Поперечные балки имеют двутавровые сечения, состоящие из верти­кального листа, поясных уголков и горизонтальных листов.

Смотровые приспособления представляют собой лестницы, трапы с перилами, катучие тележки, подъемные люльки и другие устройства для осмотра, очистки, окраски, ремонта любой части стального пролет­ного строения.

В металлических мостах средних и больших пролетов, как правило, применяют пролетные строения со сквозными фермами и массивные опоры. Конструктивно сквозная ферма имеет главные фермы, продоль­ные и поперечные связи. Проезжая часть может располагаться понизу или поверху пролетного строения. Главные фермы из линейных элемен­тов имеют различные очертания. Они изготавливаются из высокопроч­ных низколегированных сталей с болтосварными соединениями.

Главные фермы стальных пролетных строений представляют собой плоские геометрически неизменяемые стержневые конструкции, состо­ящие из элементов нижнего и верхнего поясов и элементов решетки: рас-166

косов, стоек, подвесок. Пояса и раскосы являются основными конструк­тивными элементами фермы; стойки, подвески, шпренгели, работаю­щие только на местную нагрузку, называются дополнительными. Пере­сечения раскосов, стоек, и подвесок с поясами ферм называются узлами ферм, а горизонтальное расстояние между центрами смежных узлов на­зывается панелью (рис. 7.21).

По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с полигональным верхним поясом. В мостах наибольшее распрост­ранение получили фермы с параллельными поясами и простой тре­угольной решеткой. Применяются также фермы с полигональным верх­ним поясом и треугольной решеткой. Для уменьшения длины панели в фермах больших пролетов используются шпренгели (понизу). Для больших пролетов используются двухрешетчатые (ромбические) фер­мы.

Фермы с параллельными поясами имеют большую на 2—5 % массу стали, чем фермы с полигональными поясами, но меньшую трудоем­кость и стоимость изготовления и монтажа. Решетка ферм состоит из наклонных элементов — раскосов, работающих на растяжение и сжа­тие, вертикальных элементов — стоек, работающих на сжатие, и подве­сок, работающих на растяжение; для уменьшения длины элементов при­меняются стяжки и распорки.

Рис. 7.21. Основные конструктивные элементы фермы: 1 — нижний пояс; 2 — верхний пояс; 3 — сжатый (восходящий) раскос; 4 — растянутый (нисходящий) раскос; 5 — стойка; 6 — подвеска; 7 — панель ниж­него пояса; 8 — панель верхнего пояса; А — узел верхнего пояса фермы; Б — узел нижнего пояса фермы; а — длина панели; п — количество панелей; l — длина пролетного строения; h — высота фермы

Главные фермы имеют раскосную, ромбическую, треугольную, шпренгельную и другие решетки (рис. 7.22, 7.23). Раскосные решетки состоят из нисходящих, растянутых раскосов и сжатых стоек или вос­ходящих преимущественно сжатых раскосов и растянутых подвесок, для больших пролетов применяется полураскосная и многораскосная решетки. Ромбическая решетка состоит из перекрещивающихся раско­сов и одного горизонтального или вертикального элемента, обеспечи­вающего геометрическую неизменяемость фермы. Треугольная решетка представляет собой восходящие и нисходящие раскосы со стойками или со стойками и подвесками. Шпренгельная решетка состоит из основной раскосной или треугольной решетки и шпренгелей, расположенных у верхнего или нижнего пояса. Могут применяться фермы безраскосные, имеющие между поясами только вертикальные элементы — стойки. Выбор вида решетки фермы производиться путем сравнения расхода стали, количества элементов и узлов, трудоемкости, стоимости и других технико-экономических показателей.

В старых мостах применялись многорешетчатые и многораскосные фермы, фермы с крестовой решеткой, полураскосные с параболическим верхним поясом, раскосные фермы со шпренгелями поверху.

Под воздействием вертикальной нагрузки в балочных разрезных сквозных фермах верхние пояса работают на сжатие, а нижние на растя­жение. Величина этих усилий возрастает с увеличением расчетного про­лета и уменьшается с увеличением высоты фермы. Раскосы, восходя­щие от опор к середине пролета, испытывают сжатие, а нисходящие — растяжение. Величина усилий в раскосе зависит от угла наклона раскоса к вертикали (чем меньше угол, тем меньше усилия в раскосе) и от очер-

Рис. 7.22. Решетка ферм в старых мостах: а — четырехрешетчатая; б — двухраскосная; в — крестовая; г — полураско­сная; д — с полигональным верхним поясом и верхними шпренгелями

Рис. 7.23. Схемы решеток ферм: а, б — фермы с раскосными решетками; в — полураскосная решетка; г — мно­гораскосная решетка; д, е, ж — фермы с ромбической решеткой; з — ферма с полигональным верхним поясом и шпренгельной решеткой; и — треугольная решетка; к — треугольная решетка со стойками; л — треугольная решетка со стойками и подвеской; м — многорешетчатая ферма; н — двухрешетчатая фер­ма; о — крестовая решетка; п — двойная треугольная с полуподвесками и полу­стойками; р — ферма с параллельными поясами и шпренгельной решеткой

тания поясов. В фермах с полигональным очертанием усилия в раскосах меньше, чем в ферме с параллельными поясам.

Подвески и стойки служат для уменьшения свободной длины пане­ли. Стойками называются элементы, работающие на сжатие, подвеска­ми — элементы, работающие на растяжение.

Для главных ферм малых пролетов наилучшей является простая тре­угольная решетка.

Для средних пролетов, до 110 м включительно, — треугольная ре­шетка с подвесками и стойками. Для больших пролетов, более 120 м, применяется треугольная решетка с подвесками и шпренгелями у ниж­него пояса, позволяющими сохранить оптимальную длину панели и угол наклона раскосов при большой высоте ферм. Для уменьшения сво­бодной длины сжатых панелей верхнего пояса подвески шпренгеля продолжаются до верхнего пояса, а для уменьшения свободной длины стоек и подвесок ставятся горизонтальные стяжки.

Основными расчетными размерами главных ферм являются: расчет­ный пролет, высота ферм, длина панели.

Расчетным пролетом ферм называется расстояние между центрами опорных узлов по горизонтали. Для пролетных строений железнодо­рожных мостов он принимается от 33 до 110 м, кратным 11 м, а также 127,4; 144,8; 158,4 см. Для возможности установки пролетных строений на существующие опоры необходимый расчетный пролет получается путем изменения длины крайних панелей ферм.

Высота главных ферм — это расстояние между осями горизонталь­ных узлов в сечении нижнего и верхнего пояса по вертикали. Высота главной фермы назначается из условия минимального расхода стали, требуемой жесткости фермы и габарита приближения строений. Высота фермы обычно составляет 1/5—1/7 расчетного пролета. В железнодо­рожных мостах с ездой понизу высота главных ферм принимается не менее 8,5 м для беспрепятственного прохождения подвижного состава.

Длина панели фермы — это расстояние между центрами соседних узлов поясов. Длина панели влияет на расход стали для главных ферм, балок проезжей части и связей между главными фермами. Увеличение длины панели уменьшает количество элементов и узлов фермы, но уве­личивает пролеты продольных балок, массу стали проезжей части. Дли­на панелей принимается 5,5—11 м.

Угол наклона раскосов влияет на конструкцию узлов фермы. Наивы­годнейшим углом наклона раскосов к горизонтали является 40—50°. При

значительном отклонении угла наклона от 45° увеличиваются размеры узловых фасонных листов и расход стали.

Высота ферм, длина панели, угол наклона раскосов взаимно связа­ны. Расстояние между осями ферм диктуется требованиями горизон­тальной жесткости и устойчивости против опрокидывания пролетного строения, а при езде понизу и габаритом приближения строений. По ус­ловию горизонтальной жесткости расстояние между осями ферм долж­но быть не менее 1/20—1/25 пролета при езде понизу и не менее 1/16— 1/20 при езде поверху, при этом горизонтальные колебания пролетных строений под проходящими поездами не опасны. По условию габарита, для однопутных железнодорожных пролетных строений с ездой понизу расстояние между осями ферм должно быть не менее 5,5 м, а для двух­путных — не менее 9,6 м. Для повышения уровня унификации, улуч­шения технологии изготовления и монтажа, снижения трудоемкости и стоимости главные фермы близких пролетов принимаются одинаковых систем, высоты ферм и длины панели.

Так, например, типовые главные фермы пролетами 88 и 110 м имеют параллельные пояса, треугольную решетку с подвесками и стойками, одинаковую высоту 15 м, длину панели 11 м и расстояние между фер­мами 5,8 м.

Элементы ферм представляют собой прямолинейные стержни, вос­принимающие большие продольные усилия и поэтому имеющие значи­тельные площади поперечных сечений. В современных пролетных стро­ениях наиболее применимыми являются сечения коробчатой и Н-образ-ной формы (рис. 7.24, 7.25).

Коробчатые сечения состоят из двух вертикальных и двух горизон­тальных листов, жестко соединенных сварными швами, вертикальные листы являются основными и более толстыми, чем горизонтальные. Ко­робчатые сечения имеют рациональное распределение металла, боль­шую жесткость при изгибе и кручении. Они экономичны по расходу стали, менее подвержены коррозии, но сложны в изготовлении. Короб­чатые сечения применяются как для поясов ферм, так и для сжатых рас­косов.

Коробчатые элементы из сплошных листов герметизируются уста­новкой по их концам сплошных поперечных диафрагм, препятствую­щих проникновению внутрь коробок влаги, снега и грязи. Применение герметичных элементов сокращает площадь окраски и замедляет корро­зию, что снижает эксплуатационные расходы и увеличивает срок служ­бы фермы.

Рис. 7.24. Сечение поясов сквозных ферм: а — швеллерное; б — коробчатое; в — П-образное и швеллерное; г — дву­тавровое Н-образное; д — одностенчатое; е — коробчатое

Н-образные сечения состоят из двух вертикальных и одного го­ризонтального листа, соединенных сваркой. Преимуществом их являет­ся простая открытая конструкция, удобная для изготовления: трудоем­кость их изготовления примерно в 1,5 раза меньше, чем коробчатых.

Недостатки Н-образных сечений состоят в: возможности загрязне­ния и необходимости частой очистки и окраски горизонтальных эле­ментов; опасности быстрой коррозии стали из-за скапливающихся в них

воды, снега, грязи, несмотря на дренажные отверстия в ли­стах диаметром 50 мм; мень­шей жесткости относительно горизонтальной оси. Поэтому Н-образные сечения применя­ются для наклонных и верти­кальных элементов, восприни­мающих небольшие нагрузки.

Размеры сечения элемен­тов назначаются в соответ­ствии с действующими усили­ями, маркой стали, требовани-

ями технологии изготовления, монтажа и эксплуатации. Высота сечения элементов принимается не более 1/15 их длин. Все элементы должны иметь одинаковую ширину для простоты соединения их в узлах.

Внутренние размеры коробчатых сечений должны быть не менее 440×460 мм для возможности прохода двухдугового сварочного аппа­рата. Толщина вертикальных листов из углеродистой стали должна быть не более 50 мм, а из низколегированной — не более 40 мм. Гори­зонтальные листы должны иметь толщину не менее 10 мм.

Узлы главных ферм представляют собой соединения концов эле­ментов, оси которых сходятся в одной точке — центре узла (рис. 7.26). К узлам ферм прикрепляются поперечные балки и элементы связей. Концы элементов ферм соединяются при помощи фасонных листов: фа-сонок-накладок, фасонок-вставок, фасонок-приставок. Фасонки должны быть простой формы, минимальных размеров и толщиной не менее 12 мм. Для снижения трудоемкости и повышения качества работ форма

Рис. 7.26. Конструкция узла ферм на высокопрочных болтах: 1 — нижний пояс фермы П-образного сечения; 2 — стойка двутаврового сече­ния; 3 — раскос коробчатого сечения; 4 — раскос двутаврового сечения;

5 — фасонка

и размеры узловых фасонных листов и стыковых накладок, а также рас­положение отверстий для монтажных болтов унифицируются, что дает возможность обеспечивать высокую точность сборки и взаимозаменяе­мость деталей.

Конструкция узлов ферм должна быть простой и удобной для монта­жа, предотвращать возможность скапливания воды и грязи.

Связи между фермами. Главные фермы стальных пролетных строе­ний соединяются в плоскостях верхних и нижних поясов продольными связями, а в плоскостях раскосов, подвесок или стоек — поперечными связями. Продольные связи представляют собой фермы, поясами кото­рых являются пояса главных ферм. Решетка связей может быть тре­угольной, ромбической, крестовой, полураскосной и других систем. Элементы связей устраиваются из прокатных или сварных уголков, тав­ров, двутавров, или швеллеров. Форма и размеры сечений элементов связей принимаются в зависимости от усилий и свободной длины эле­ментов. При небольших усилиях и длине сечения принимают уголковые или тавровые, при больших усилиях и длине сечения двутавровые.

Тормозные рамы, устраиваемые в железнодорожных пролетных строениях, передают продольные тормозные усилия от балок проезжей части на пояса ферм и далее на неподвижные опорные части. Тормоз­ные рамы располагаются посередине пролета. Рамы образуются из диа­гональных связей и распорок между продольными балками или из диа­гональных продольных связей и дополнительных раскосов.

Поперечные связи между главными фермами располагаются в верти­кальных плоскостях стоек и подвесок ферм или в наклонных плоско­стях промежуточных раскосов через 11—12 м.

Портальные рамы передают ветровую и другие поперечные нагрузки с верхних продольных связей на опоры. Они располагаются по концам пролетных строений в плоскостях опорных раскосов или стоек или пер­вых подвесок главных ферм.

На металлических железнодорожных мостах мостовое полотно мо­жет быть следующих видов:

• на балласте (рис. 7.27, в);

• на мостовых деревянных брусьях (поперечинах) (рис. 7.27, а, б);

• на стальной ребристой плите;

Рис. 7.27. Конструкция мостового полотна на балласте: а — рельсовый путь на мостовых брусьях; б — рельсовый путь на мостовых брусьях; в — рельсовый путь на балласте; г — рельсовый путь на железобетон­ных плитах; 1 — путевой рельс; 2 — контррельс; 3 — охранный брус; 4 — доски настила; 5 — перила; 6 — настил тротуара; 7 — мостовой брус; 8 — охранный уголок; 9 — контруголок; 10 — кронштейн тротуара; 11 — железобетонная шпала; 12 — балластное корыто; 13 — балластный слой; 14 — консоль тротуара; 15 — железобетонная плита

• на металлических поперечинах;

• на сплошном бетонном основании (железобетонная плита без бал­ласта) (рис. 7.27, г).

Мостовое полотно с ездой на балласте состоит из путевых рельсов, контруголков, шпал, балласта и железобетонной плиты с бортиками (балластное корыто), тротуарами и металлическими перилами. Пре­имуществом мостового полотна с ездой на балласте является однород­ность пути на мосту и подходах, которая создает более благоприятные условия для движения поездов, упрощает содержание и ремонт пути. Недостатком такой конструкции является значительный собственный вес, возможность увеличения толщины балластного слоя и смещения оси пути относительно оси пролетного строения, сложность устройства и ремонта гидроизоляции и водоотвода, возможность образования льда в балласте.

На мостах, где путь уложен на балласте, конструкция мостового по­лотна ничем не отличается от конструкции пути на перегонах, если дли­на моста не более 25 м.

Путь на мостовых деревянных брусьях. Мостовые брусья изготавли­вают из сосны или лиственницы стандартных размеров, для удлинения

срока их службы они антисептируются. Сечения мостовых брусьев на­значаются в зависимости от расстояния между осями балок (ферм):

• при расстоянии между осями до 2 м укладываются брусья сечением 20×24 см (с контррельсами или контруголками);

• при расстоянии между осями от 2 до 2,2 м — сечением 22×26 см (с контррельсами) и 20×24 (с контруголками);

• при расстоянии от 2,2 до 2,3 м — сечением 22×28 см (с контррель­сами);

• при расстоянии от 2,3 до 2,5 м — сечением 24×30 (с контррельса­ми) и 22×28 см (с контруголками).

В настоящее время вместо деревянных брусьев сечением 22×28 и 24×30 см укладываются металлические поперечины.

Брусья плотно прирубаются к поясам продольных балок (ферм). Ка­ждый брус прикрепляется к поясам балок (ферм) лапчатыми болтами. Применяются брусья длиной 3,2 м. Тротуарный настил располагается на металлических консолях, прикрепленных к продольным или главным балкам. При отсутствии консолей доски тротуарного настила укладыва­ются на поперечинах длиной 4,2 м.

Мостовые брусья укладываются по эпюре строго по наугольнику с нормальным расстоянием в свету между брусьями не более 15 см и не менее 10 см. Во всех случаях расстояние между осями мостовых брусь­ев должно быть не более 55 см. При большем расстоянии для предуп­реждения провала колес сошедшего с рельсов поезда на верхних поясах поперечных балок устраиваются переходные столики. Путевые рельсы на мостах длиной более 300 м укладываются типа Р65 длиной 25 м на остальных мостах — такие же, как на перегоне. Для обеспечения плав­ного прохода подвижного состава в каждом пролете делается соответ­ствующий подъем рельсового пути, стрела подъема принимается рав­ной 1/2000 пролета. С целью равномерной (без перегрузок) работы про­летного строения под поездами ось пути должна совмещаться с осью пролетного строения.Величина отклонения между осями принимается не более 5 см на прямых участках пути и не более 3 см — в кривых.

Уравнительные приборы укладываются в рельсовом пути при длине участка между неподвижными опорными частями смежных пролетных строений, превышающей 100 м. В районах со значительными колебани­ями температуры эти приборы предназначены для компенсации боль­ших зазоров, образующихся в стыках рельсов при изменении длины ферм. Уравнительный прибор состоит из рамного и острякового рельсов,

прикрепляемых к металлической плите. На однопутных мостах уравни­тельные приборы укладываются над подвижным концом ферм остряком пошерстно в направлении преимущественного движения.

Контррельсы или контруголки располагаются внутри колеи параллель­но путевым рельсам (рис. 7.28). Они должны укладываться на мостах дли­ной более 25 м и на всех мостах, расположенных на кривых радиусом ме­нее 1000 м, для направления подвижного состава, сошедшего с рельсов перед мостом или на самом мосту. Контррельсы (контруголки) протяги­ваются до задней грани устоя, далее концы контррельсов сводятся вместе «челноком», «челнок» заканчивается башмаком или скосом концов кон­тррельсов (рис. 7.29). Контррельсы применяются на один тип легче путе­вых рельсов, лежащих на мосту, а контруголки — сечением не менее 160×160×16 мм. Расстояние до контррельсов и контруголков от внутрен­ней грани головки путевых рельсов Р50 принимается 220—240 мм, а для

Рис. 7.28. Разновидности конструкций мостового полотна: а — на прямом участке пути; б — на криволинейном участке пути; 1 — путевой рельс; 2 — охранные приспособления (контррельсы или контру­голки); 3 — шпала; 4 — балластный слой; 5 — балластное корыто (размеры балластного корыта даны для эксплуатируемых мостов)

Рис. 7.29. Контррельсы на мосту и подходах: 1 — контррельсы (контруголки); 2 — челнок; 3 — башмак; 4 — задняя грань

устоя

Р65 до контруголков — 310 мм. Для автоматического вкатывания колес на рельсы в случае схода подвижного состава служат специальные вка-тыватели, укладываемые вместо челнока контруголков перед мостом.

Противоугонные (охранные) брусья сечением 15×20 см укладывают­ся на всех мостах (кроме деревянных длиной до 5 м) на расстоянии не менее 300 мм и не более 400 мм от наружной грани путевого рельса. Противоугонные (охранные) брусья и охранные уголки служат для пре­дупреждения продольного угона и выкантовывания мостовых брусьев, а также для направления вдоль моста сошедшего с рельсов подвижного состава в случае повреждения контррельсов (контруголков). Мостовые брусья соединяются с противоугонными врубками глубиной 3 см. Про­тивоугонный брус скрепляется с каждым мостовым брусом болтом. Ох­ранные брусья стыкуются впритык между мостовыми брусьями. Проти­воугонные (охранные) уголки прикрепляются к каждому мостовому брусу шурупами.

Тротуар и перила устраиваются на мостах длиной более 20 м или высотой более 5 м, на путепроводах и мостах, расположенных в преде­лах станций. Настил тротуаров состоит из четырех досок сечением 20×5, а настил внутри колеи — из 2 досок сечением 20×3 см. На боко­вых раздельных тротуарах вместо досок может быть уложен настил из сборных железобетонных плит.

Мостовое полотно с железобетонной безбалластной плитой состо­ит из путевых рельсов, контруголков, железобетонной плиты, тротуаров и перил. Железобетонная плита, как правило, не включена в совмест-178

ную работу с продольными балками. Она состоит из блоков толщиной 16—24 см, шириной 4 м и длиной 3 м. Верхние и боковые поверхности плит покрыты гидроизоляцией, блоки укладываются на деревянные подкладки, расположенные примерно через 0,5 м. Толщина подкладок принимается не менее 4 см, блоки прикрепляются к поясам балок высо­копрочными шпильками. Движение поездов можно открыть без под­ливки плит раствором. Плиты подливаются цементно-песчаным раство­ром в теплое время года в промежутках между поездами. Слой подлив­ки армируется сетками. Для железобетонной плиты возможно примене­ние полимербетона (время твердения 2—3 ч).

Мостовое полотно со стальной ребристой плитой устраивается при совместной работе балок проезжей части с поясами главных ферм. Стальной настил образует с продольными балками П-образную конст­рукцию и заменяет собой продольные связи между балками. Примене­ние такого мостового полотна снижает массу проезжей части, но незна­чительно увеличивает расход стали. Мостовое полотно с ездой по стальной плите состоит из путевых рельсов, охранных контррельсов и контруголков, прикрепленных непосредственно к ортотропной плите. Тротуары с перилами устраиваются на консолях, прикрепленных к реб­рам жесткости стенок балки. Применение такого мостового полотна обеспечивает уменьшение строительной высоты, простоту отвода воды, возможность механизированной очистки пути, меньшую интенсивность коррозии верхнего стального листа, доступность осмотра, простоту смены рельсов.

Разводные мосты

Разводные мосты бывают поворотные, раскрывающиеся и подъем­ные. Разводка пролетного строения для пропуска судов производится при помощи специальных механизмов, приводимых в действие электро­двигателями.

В поворотных мостах пролетные строения вращаются вокруг верти­кальной оси (рис. 7.30, а, б).

В раскрывающихся мостах пролетные строения поворачиваются во­круг горизонтальной оси (рис. 7.31). Раскрывающиеся мосты бывают однокрылые и двукрылые. Однокрылые раскрывающиеся мосты приме­няются для перекрытия сравнительно небольших судоходных отвер­стий. Недостатком двукрылых разводных мостов является большой прогиб в замковой части моста в закрытом положении, поэтому такие мосты применяются под автомобильную дорогу.

Рис. 7.30. Поворотные мосты: а — однорукавный мост; б — двухру-кавный мост; 1 — ось вращения про­лета; 2 — центральный барабан

Рис. 7.31. Раскрывающиеся мосты: а — однорукавный мост; б — двухру-кавный мост; 1 — ось вращения; 2 — противовес; 3 — замок; 4 — мост в закрытом положении; 5 — открытое положение пролета

В подъемных мостах пролетное строение поднимается в вертикаль­ном направлении параллельно самому себе (рис. 7.32). Необходимую принадлежность таких мостов составляют башни, на которых подвеши­вается пролетное строение и уравновешивающие его противовесы. Башня представляет собой металлическую или железобетонную конст­рукцию, устанавливаемую на опоры или по концам соседних пролетных строений.

Рис. 7.32. Схема моста с подъемным пролетом: 1 — башня; 2 — шкив; 3 — противовес; 4 — операторская; 5 — пролетное

строение в верхнем положении

Глава 8 ДЕРЕВЯННЫЕ МОСТЫ

Дерево — естественный, широко распространенный строительный материал со сравнительно высокими прочностными характеристиками при небольшой плотности. Оно хорошо обрабатывается, что позволяет создавать из него различные типы строительных конструкций. Дерево как строительный материал для мостов используется давно.

В прошлом деревянные мосты были наиболее распространенными. В 1839 году начато строительство Варшаво-Венской железной дороги, а в 1843 г. — Петербургско-Московской, ныне Октябрьской железной дороги. Все мосты на этих дорогах, за небольшим исключением, были деревянные. Особенно значительных размеров достигали мосты желез­ной дороги Петербург-Москва, которые были со сквозными деревян­ными фермами больших пролетов. Тип этих ферм был предложен еще И.П. Кулибиным. В 1820—1840-х гг. в США были предложены балоч­ные системы с пролетными строениями в виде «ферм Таунс и Гау».

Теоретическому исследованию и практическому применению этих систем посвятил начало своей деятельности крупнейший русский инже­нер Д.И. Журавский (1821—1891). За отсутствием каких-либо методов расчета подобных систем Журавский предложил свой оригинальный способ. Одновременно ему пришлось провести огромную работу по ис­следованию сопротивления дерева сжатию, растяжению, скалыванию, смятию, конструируя сложные испытательные машины. Он впервые ус­тановил и объяснил явление косого изгиба, дал точные расчеты каса­тельных напряжений и работы шпонок. Даже теперь безмерно удивляет то, что один человек мог проделать такую огромную работу по исследо­ванию строительных свойств дерева. Его многораскосные неразрезные фермы были сооружены на дороге Петербург-Москва, на Военно-Гру­зинской дороге через Дарьяльское ущелье. Предложенные им башен-181

ные опоры высотой до 50 м считались рекордными в мире и стали об­разцами, оказавшими влияние на формы первых башенных опор из ме­талла.

Выбор системы и конструкции деревянного моста зависит от вели­чины пролетов, вертикальной планировки строительной высоты, рас­четной временной нагрузки, а также от местных условий (рис. 8.1).

При пересечении небольших рек и оврагов и при устройстве путе­проводов применяется простая балочная система. Простейшей балоч­ной системой могут быть перекрыты пролеты от 8 до 10 м, а при приме­нении составных или клееных балок от 16 до 24 м. В однопролетных балочных мостах обычно пролеты составляют от 4 до 6 м; при меньших пролетах целесообразно устраивать железобетонные трубы. Подкосные системы мостов широко применялись для пролетов от 8—10 до 20 м. Строительство таких мостов требует высококвалифицированных плот­ничных работ. Для перекрытия пролетов от 16—20 до 40—50 м приме­няются балочные пролетные строения с решетчатыми фермами различ­ных видов. Наиболее часто такие пролеты перекрываются пролетными фермами Гау—Журавского из круглого леса или реже из брусьев со стой­ками в виде металлических тяжей. Для большей надежности и увеличе­ния срока службы как нижний пояс, так и верхний могут быть изготов­лены металлическими. Фермы Гау—Журавского можно монтировать из

Рис. 8.1. Различные виды деревянных пролетных строений: а — простая балочная система; б — подкосная система; в — ферма Гау—Жу-равского; г — дощатая ферма на гвоздевых соединениях; д — комбинированная система — решетчатая ферма; 1 — расчетный пролет

блоков заводского изготовления. Применяются также мосты с дощаты­ми фермами на гвоздевых соединениях.

Деревянные мосты обладают рядом достоинств, к которым относят­ся: простота заготовки и обработки древесины, возможность использо­вания для постройки местных лесных материалов, быстрота постройки, малая строительная стоимость. К недостаткам деревянных мостов отно­сятся: низкая долговечность в связи с возможностью загнивания древе­сины, изменение объема при усушке, что приводит к расстройству со­единений, возгораемость. Деревянные мосты, не защищенные от загни­вания, рассматриваются как временные со сроком службы около 10 лет.

Продолжительность срока службы деревянных мостов может быть значительно увеличена (до 30—50 лет) путем повышения качества изго­товления конструкций, защиты древесины от гниения и улучшения те­кущего содержания моста. Разработаны эффективные способы защиты древесины от гниения и возгорания. В результате обработки древесины с использованием синтетических смол получаются практически новые строительные материалы (бакелизированная фанера, древесные слоис­тые пластики), которые имеют по сравнению с древесиной более высо­кие прочностные характеристики, повышенную долговечность, высо­кую стойкость против атмосферных воздействий и др. Это дает воз­можность использовать дерево для долговременных сооружений, в том числе и для мостов. Применение атмосферостойких, водостойких и биостойких синтетических клеев — фенольных, резорциновых и фе-нольно-резорциновых, обеспечивающих прочное долговечное соедине­ние элементов, дает возможность создавать простые и надежные клее­ные мостовые конструкции. Для склеивания древесины с металлом ис­пользуются эпоксидные клеи.

Быстрота сооружения деревянных мостов дает возможность эффек­тивно применять их при строительстве железных и автомобильных до­рог в отдаленных лесных районах, что позволяет снизить строительную стоимость и повысить темпы строительства.

Временные деревянные мосты используют при восстановлении же­лезных дорог, на временных обходах на период строительства или ре­конструкции постоянного моста, на подъездных путях.

Деревянные мосты, применяемые в качестве постоянных долгосроч­ных сооружений, надежно защищают от гниения (антисептированием) и от возгорания. Мосты должны иметь необходимый резерв грузоподъ­емности с учетом роста нагрузок.

Конструкции деревянных мостов должны удовлетворять индустри­альным способам их изготовления и сооружения. Для деревянных мос­тов под железную дорогу применяют хвойные и лиственные породы де­ревьев. Лучшими породами для изготовления основных элементов счи­таются сосна и лиственница; ель и пихта применяются в отдельных случаях при соответствующем обосновании. Дуб, ясень, бук и граб ис­пользуются для ответственных мелких деталей и соединений. Элементы моста изготавливаются из бревен или пиломатериалов. Бревна более долговечны благодаря наиболее прочным и устойчивым от загнивания наружным слоям. Но бревна имеют естественную конусность, что за­трудняет использование их для индустриальных способов изготовления мостовых конструкций.

В современных мостах индустриального изготовления применяется пиленый лес, обработанный антисептиками. Все материалы для мостов должны удовлетворять требованиям ГОСТов. Влажность древесины к моменту ее использования должна быть: 25 % для бревен, 20 % для пи­ломатериалов, 15 % для деталей соединений, для клееных конструкций — 12 %. Для элементов, расположенных ниже уровня меженных вод, и свай влажность не ограничивается. Для изготовления конструкций де­ревянных мостов используется круглый и пиленый лес различных сече­ний и размеров. Круглые стволы деревьев диаметром не менее 14 см в верхнем отрубе, очищенные от сучьев и коры, называются бревнами. Установлена стандартная длина бревен от 3 м до 7,5 м с градацией в 0,25 м. Бревна, отесанные на два канта, называются лежнями, а распи­ленные на две половины вдоль оси ствола — пластинами. Тонкий круг­лый лес толщиной от 8 до 15 см называется жердями.

Пиленый лес делится на два вида: брусья и доски. Брусья в попереч­ном сечении имеют квадратную или прямоугольную форму. К строи­тельным брусьям относятся пиломатериалы, имеющие ширину и тол­щину более 10 см. Длина брусьев колеблется от 6,5 до 9,5 м с градацией по 0,25 м. Доской считается пиломатериал, у которого ширина превос­ходит толщину в два и более раза. Доски делятся на короткие длиной от 2 до 3,25 м, средние — от 4 до 6,5 м и длинные — от 6,75 до 15 м. Тол­щина досок бывает от 13 до 60 мм, ширина от 8 до 25 см. В мостах наи­более употребительны доски толщиной от 2,5 до 4 см.

Для свай деревянных мостов используются бревна диаметром от 22 до 32 см, длиной 6,5 и 8,5 м, а также длиной 10—16 м с градацией через 1 м.

Для других элементов, кроме свай, наименьший диаметр круглых бревен равен 20 см применение пиленого леса уменьшает затраты на обработку древесины и облегчает производство работ. Для элементов деревянных мостов (кроме перил и охранных брусьев) наименьшие раз­меры поперечных сечений составляют 18×18, а для связей — 10×10 см.

Защита древесины от гниения. Древесные гнили и окраски (синева, краснина и др.) вызываются различными грибками — от безвредных (пле­сени) до сильных разрушителей древесины. Грибок состоит из тонких (0,004 мм) нитей (гифов). Большинство грибков развиваются при влаж­ности от 22 до 60 %, при меньшей влажности грибки не развиваются. При высокой влажности (под водой) древесина не гниет, так как жизне­деятельность грибков прекращается от недостатка кислорода. Темпера­тура ниже 0 °С приостанавливает рост грибков, но не убивает их; темпе­ратура выше 60 С губительна для большинства грибков. Грибки разви­ваются при температуре от 3 до 44 °С, наиболее интенсивное гниение наблюдается при температуре от 18 до 30 °С. Жаркий и сухой, а также холодный климат не благоприятствуют развитию дереворазрушающих грибков. Для предохранения элементов деревянных мостов от загнивания и удлинения сроков их службы производится антисептическая обработка древесины, которая выполняется способом глубокой пропитки или диф­фузионным способом.

Глубокая пропитка древесины применяется при строительстве новых деревянных мостов. Она производится под давлением в заводских усло­виях при массовом изготовлении деревянных мостовых конструкций. Для глубокой пропитки употребляют маслянистые антисептики: креозотовое масло в чистом виде или в смеси с мазутом, антраценовое масло и др.

При диффузионном способе деревянные части моста на месте строи­тельства покрывают антисептической пастой. Наиболее употребительной пастой является технический фтористый натрий, приготовленный на би­тумной клеевой основе.

Выбор системы моста, его конструкция зависят от конкретных усло­вий, главные из которых: сооружаемый пролет, высота моста, расчетная нагрузка, характер пересекаемого препятствия, срок службы. Наиболее широко распространены деревянные мосты балочной системы.

При небольших пролетах применяют простые балочные мосты. Для увеличения пролета между опорами и уменьшения количества опор

используют различные подкосные системы. Такие мосты бывают: одно-подкосными или двухподкосными. Пролеты от 15 до 40 м под желез­ную дорогу и до 50 м под автомобильную перекрывают деревянными пролетными строениями с фермами Гау—Журавского. Система двух-раскосной фермы для деревянных мостов была предложена в 40-х гг. XIX в. американским инженером Гау. В этой ферме все элементы, за исключением подвесок, состоят из деревянных брусьев, подвески — из стальных тяжей. Выдающийся русский инженер и ученый Д.И. Журав-ский разработал метод расчета этих ферм и внес ряд существенных из­менений в их конструкцию. Ферма получила наименование ферма Гау—Журавского. Эти фермы широко применялись до 30-х гг. XX в. и во время Великой Отечественной войны.

Конструкция деревянных мостов. Деревянный балочный мост со­стоит из мостового полотна, деревянных прогонов и опор. Железнодо­рожные мосты с деревянными прогонами имеют пролеты 2—3 м, авто­дорожные — 5—10 м (рис. 8.2, 8.3).

Прогоны, поддерживающие мостовое полотно и перекрывающие пролеты моста, состоят из круглых бревен, стесанных на два канта. Число бревен в прогоне зависит от величины пролета и расчетной на­грузки. Бревна в прогонах под каждой рельсовой нитью располагаются в один (при трех бревнах) или два (при четырех или шести бревнах) яруса.

Бревна прогонов стыкуются впритык, стыки располагаются враз­бежку, для усиления места стыкования нижних прогонов применяются подбалки. Бревна прогонов стягиваются с подбалками болтами. С попе­речинами и с насадкой прогоны соединяются врубками и болтами. На­садки служат для обеспечения равномерного опирания прогонов на опоры.

Рис. 8.2. Основные схемы деревянных мостов: а — простая балочная система; б — двухполюсный мост; в — одноподкосный

мост

Рис. 8.3. Конструкция балочного моста из круглого леса:

1 — сваи; 2 — насадки; 3 — прогоны; 4 — подбалка; 5 — поперечины;

6 — закладной щит; 7 — горизонтальная схватка; 8 — диагональная схватка; ПР — отметка подошвы рельса

Сопряжение насадки со сваями осуществляется металлическими шты­рями диаметром 22—25 мм, забиваемыми через насадку в торец сваи; крайние сваи стягиваются с насадкой болтами.

На прогоны укладываются поперечины, к которым крепятся рабочие рельсы и охранные приспособления. Для поддержания балластной при­змы и части насыпи от обрушения и предотвращения соприкосновения концов прогонов и насадки с грунтом насыпи устраивается закладной щит из пластин или бревен, который поддерживается сваями длиной около 4 м, забиваемыми в тело насыпи и грунт. Для предохранения про­гонов от загнивания расстояние между щитом и концами прогонов дол­жно быть около 10 см. Конус насыпи до закладного щита укрепляется каменным мощением или одерновкой.

В балочных мостах под железную дорогу при пролетах до 3 м про­
межуточные опоры состоят из одного поперечного ряда свай (рис. 8.4).
Средние четыре сваи называются коренными, так как они поддерживают
прогоны и передают вертикальные нагрузки на грунт. Две боковые сваи
называются откосными сваями. Наклонный элемент, одним концом упи­
рающийся в откосную сваю, а вторым концом в коренную сваю, называет­
ся укосиной, упирание укосины в насадку не допускается. Укосины вме­
сте с откосными сваями служат для
придания опоре поперечной жесткости.
Для этой же цели могут служить на­
клонные сваи. Сваи и укосины соеди­
няются поперечными связями в виде
горизонтальных и наклонных схваток.
Опоры с наклонными сваями имеют
преимущества перед опорами с укоси­
нами. Наклонные сваи повышают бо­
ковую жесткость и воспринимают вер­
тикальную нагрузку, поэтому число
свай в опоре с наклонными сваями
меньше, чем в опоре с укосинами. Но
_{Рис.8.4.Схемапромежуточнойопо—} забивка наклонных свай сложнее, чем
_{рыбалочногодеревянногомоста:} вертикальных. Диаметр и глубина за-
1 — укосина; 2 — горизонтальная бивки свай определяется расчетом, но
схватка; 3 — коренные сваи; 4 — от- при всех обстоятельствах глубина за-
косная свая; 5 — прогоны бивки не должна быть менее 4 м.

Устои служат для сопряжения моста с насыпью и состоят из попе­речных рядов свай, соединенных в продольном направлении прогона­ми, горизонтальными схватками и подкосами. Поперечная жесткость устоя обеспечивается заделкой коренных свай в фунте конуса насыпи. Так как устой, кроме вертикальной нагрузки, воспринимает горизон­тальное давление насыпи, подкосам придается восходящее направление в сторону насыпи; при высоте насыпи более 4 м добавляются подкосы обратного направления.

Конструкция деревянных опор зависит от размеров, устанавливае­мых на них пролетных строений и местных условий. Наибольшее рас­пространение получили рамно-свайные опоры, рамно-лежневые опоры, ряжевые опоры, клеточные опоры.

Рамно-свайные опоры состоят из свайного основания и рамной над­стройки, опирающейся на насадки свай (рис. 8.5). Рамная надстройка состоит из четырех рам, расположенных поперек оси моста. Все рамы соединены горизонтальными и диагональными схватками. В подводной части для устойчивости опоры при глубине русла более 3 м сваи соеди­няются металлическими тяжами.

Рамно-лежневые опоры. Рамно-свайные и рамно-лежневые опоры (рис. 8.6) имеют одинаковую конструкцию и различаются лишь основа­ниями. В первом случае рамы устанавливаются на сваи, во втором на леж­ни, укладываемые непосредственно на грунт или каменное основание. Лежнями могут служить бревна, отесанные на два канта, а также шпалы и

Рис. 8.5. Конструкция рамно-свайной опоры: а — схема; б — конструкция; 1 — рамная надстройка; 2 — свайное основание;

H — высота рамной надстройки

Рис. 8.6. Конструкция рамно-лежневой опоры: а — схема; б — конструкция; 1 — лежни; 2 — рама; 3 — прогоны;

h — глубина котлована

брусья. Лежни соединяются с насадками скобами, число лежней опре­деляется величиной вертикальной нагрузки и прочностью грунта.

При возведении рамно-свайных и рамно-лежневых опор применяют­ся стандартные рамы одинаковой конструкции, но разной высоты — 2; 3; 4 и 5 м. Каждая стандартная рама состоит из двух вертикальных и двух наклонных стоек, верхней и нижней насадок, диагональных и го­ризонтальных схваток. Стойки соединяются с насадками при помощи металлических штырей и объемлющих хомутов. Из стандартных рам могут быть устроены опоры разной высоты под пролетные строения разных пролетов. Рамы собираются в стороне и устанавливаются в го­товом виде.

Рамно-свайные и свайные опоры применяются тогда, когда грунт до­пускает забивку свай. В тех случаях, когда забивка свай по геологичес­ким условиям невозможна, применяются рамно-лежневые опоры.

Ряжевые опоры (рис. 8.7) сооружаются на грунтах, не допускающих забивки свай (скальные, галечные с включением валунов и др.), в случа­ях срочности работ и при отсутствии копрового оборудования. Ряж представляет собой деревянный сруб из бревен или брусьев, имеющий стенки, днище и перегородки, разделяющие ряж на вертикальные отсе­ки. Ряж устанавливается на предварительно спланированное по его пе­риметру дно реки и на всю высоту загружается камнем.

Каменное заполнение обеспечивает устойчивость ряжа. Ряжевым бы­кам с верховой и низовой стороны придается заостренная форма, чтобы уменьшить сопротивление течению воды и облегчить пропуск ледохо-190

Рис. 8.7. Ряжевая опора: 1 — ряж; 2 — рамная опора; 3 — вырубка в лапу

да. Размеры ряжа в плане определяются допускаемым давлением на грунт и условием устойчивости. Стены ряжей рубятся из бревен диа­метром 22—26 см, днище ряжа делается из бревен, которые врубаются в стены ряжа между вторым и третьим венцом. На водотоках с сильным ледоходом заостренная часть ряжа с верховой стороны и боковые стен­ки обшиваются металлическими листами.

Клеточные опоры (рис. 8.8) применяются, как правило, в сроч­ных и исключительных случаях. При сооружении клеточных опор шпалы укладываются горизонталь­ными рядами. Шпалы смежных ря­дов скрепляются между собой ско­бами по 1—2 штуки на каждую шпалу. При назначении высоты шпальной опоры следует учиты­вать ее осадку в период эксплуата­ции (около 2,5 см на 1 м высоты).

Число шпал в рядах принима­ется в зависимости от нагрузки, передающейся на опору, каждый последующий ряд укладывается перпендикулярно предыдущему. При удовлетворительных грунтах шпальные опоры возводятся не­посредственно на грунте после

планировки соответствующего участка. При слабых грунтах и в затоп­ляемых местах под шпальную опору делается каменная подставка, а в незатопляемых местах — песчаная.

Ледорезы. Для защиты опор от ударов льда перед ними с верховой стороны реки устраивают ледорезы, которые разламывают большие льдины на мелкие части и направляют их в пролеты моста (рис. 8.9, а, б). Для предохранения опор и расположенных на них пролетных строе­ний от сотрясения при ударе льдин ледорезы не соединяются с опора­ми, а располагаются перед каждой из них на расстоянии 1,5—4 м выше по течению.

На реках с особенно сильным ледоходом впереди моста на расстоянии 30—50 м ставится второй ряд ледорезов, называемых аванпостными, они принимают на себя удары больших ледяных полей и раскалывают их на части. Конструкция и основные размеры ледорезов назначаются в зависи­мости от силы ледохода, ширины защищаемых ледорезами опор и гори­зонтов ледохода. При средних ледоходах и узких (в один ряд свай) опорах

устраиваются плоские ледорезы, состоящие из одного-двух рядов свай с укрепленным на них наклонным режущим ребром ледореза. Для обеспе­чения жесткости ледореза между сваями ставятся подкосы и схватки.

Наклон режущего ребра ледореза принимается в пределах от 1:1,5 до 1:2. Льдина, встречая на своем пути наклонный нож ледореза, под влия­нием силы инерции поднимается по нему и разламывается под действием собственного веса. Поэтому верх режущего ребра ледореза должен воз­вышаться над горизонтом самого высокого ледохода не менее чем на 1,0—1,5 м, чтобы льдина, поднимаясь по ребру, не могла перескочить его и повредить опору. Нижний конец режущего ребра ледореза должен рас­полагаться ниже горизонта самого низкого ледохода не менее чем на 0,5— 1,0 м. Для защиты широких опор применяют шатровые ледорезы, устраи­ваемые из трех рядов свай. Между собой ряды свай соединяются наклон­ными насадками и раскрепляются подкосами и схватками. Режущее ребро ледореза укрепляется металлом. Наклонные и боковые грани ледореза обшиваются листовым железом. Ширина шатровых ледорезов назначается в зависимости от их высоты и мощности ледохода, но не менее ширины опоры. В тех случаях, когда дно реки не допускает забивки свай, приме­няют ряжевые ледорезы.

Эстакадные мосты. Отличительной особенностью всякой эста­кады является однообразная высота опор и одинаковые пролеты, что позволяет стандартизировать почти все элементы. Деревянные эста­кадные мосты состоят из рамно-свайных или рамно-лежневых опор и одинаковой величины прогонов (обычно до 3 м). Эстакадные мосты имеют сборную конструкцию и рассчитаны на изготовление стан­дартных элементов из пиленого леса с простыми соединениями без врубок (рис. 8.11). Сборные эстакадные мосты обладают целым ря-194

Рис. 8.11. Схема эстакадного моста

дом преимуществ по сравнению с обыкновенными мостами, так как по­зволяют производить заготовку на заводах или полигонах с пред­варительной пропиткой и сушкой древесины и с применением шаб­лонов для механизированной обработки элементов. Опоры для эста­кадных мостов применяются рамно-свайные.

Балочно-подкосные мосты. В балочно-подкосных мостах при оди­наковом сечении прогонов удается значительно увеличить расстояние между опорами по сравнению с простыми балочными мостами (в 2—3 раза) за счет создания подкосами промежуточных опор. Одновременно введение в систему подкосов приводит к усложнению конструкции, требующей большого количества врубок и тщательной подготовки эле­ментов на месте. Кроме того, при передаче усилия с подкоса на опору возникает горизонтальная составляющая, распор, для восприятия кото­рого необходимо ставить горизонтальные элементы — затяжки или усиливать опоры. Различаются следующие системы деревянных мостов: ригельно-подкосные, треугольно-подкосные и комбинированные сис­темы. Ригельно-подкосные системы служат для перекрытия пролетов от 8 до 12 м. В треугольно-подкосных системах прогоны поддерживаются в середине пролета двумя подкосами, нижние концы которых упирают­ся в опоры; применяются для пролетов до 12 м. Комбинированные под-косные мосты, имеющие 4—6 подкосов в пролете, могут служить для перекрытия пролетов от 12 до 20 м.

Пакетные пролетные строения состоят из бревен или брусьев, объ­единенных в пакеты. Пакеты, в которых элементы соединены с помо­щью болтов и поперечных накладок, называются простыми, в них брев­на или брусья работают на изгиб раздельно.

Пакеты, в которых составляющие их бревна или брусья включены в совместную работу с помощью шпонок, колодок и других средств, на-195

зываются составными. Пакеты устанавливаются под каждую рельсовую нить (в пакете может быть от 3 до 9 бревен) и объединяются между со­бой в пакетное пролетное строение.

Клееные и клеефанерные пролетные строения чаще применяют на автодорожных мостах, но их можно применять и на железнодорожных мостах (рис. 8.12).

Клееные конструкции изготавливаются из пиломатериалов, склеен­ных атмосферостойкими, водо- и биостойкими синтетическими клеями,

Рис. 8.12. Сечения клееных и клеефанерных балок и стыки их элементов: а, б, в, г — поперечные сечения клееных балок; д, е — сечения нижних и верхних поясов балок; ж, з, и, к, л — устройство стыков и досок в клееных кон­струкциях; 1 — доски; 2 — бакелизированная фанера; 3, 4 — доски поясов

обладающими высокой прочностью и долговечностью. Это фенольные, резорциновые и фенольно-резорциновые клеи.

Толщина досок для клееных конструкций не должно превышать 3,3 см для главных балок и 4,3 см для остальных элементов. В клееных конструкциях наряду с обычной древесиной применяется бакелиризо-ванная фанера, изготовленная из тонких слоев березовой древесины (шпона), склеенных водостойким клеем. Используя этот материал в со­четании с пиломатериалами, можно получить более легкие балки, назы­ваемые клеефанерными.

Для изготовления клееных конструкций используются и жесткие древеснослоистые пластики (ДСП).

Мосты с решетчатыми фермами. Фермы Гау—Журавского с ездой поверху и понизу применяют для пролетов от 20 до 50 м. Решетка ферм крестовая, пояса и раскосы из круглого или пиленого леса, тяжи из круглой стали.

Постройка деревянных мостов

Работы по изготовлению прогонов, насадок и поперечин заключают­ся в отеске круглых бревен на два канта, разметке, перепиливании и сверлении отверстий для болтов. Процесс установки элементов на гото­вые опоры состоит из следующих основных работ: подмащивания, ук­ладки прогонов, поперечин и рельсового пути. Укладка прогонов может производиться надвижкой их в пролет с насыпи вдоль моста, подъемкой краном или вручную по наклонным слегам.

Сваи погружаются в грунт копрами не менее чем на 4 м ниже дна реки. Сваи забиваются вертикально, отклонение допускается не более 1/30 дли­ны наземной части сваи; при больших отклонениях свая выдергивается и забивается снова. После забивки головы свай срезаются строго перпенди­кулярно их оси на уровне проектной отметки с запасом 2—3 см на осадку сваи. Установка готовых пролетных строений в зависимости от их веса, конструкции и местных условий производится самоходным или консоль­ным краном (рис. 8.13). Работа по установке пролетных строений на опо­ры заключается в подвешивании пролетных строений к крану, подаче кра­на вместе с пролетным строением к месту установки, опускании пролет­ного строения на опоры, освобождении пролетного строения от строп.

Подмости, их назначение и характеристика. Подмости устраивают для различных этапов строительства моста: бетонирования монолитных конструкций, установки готовых сборных элементов мостов в проект­ное положение.

Рис. 8.13. Установка пролетного строения на опоры консольным краном: 1 — консоль крана; 2 — пролетное строение; 3 — опора

Деревянные подмости представляют собой простейшие конструкции деревянных мостов и могут быть стоечного, подкосного и ригельно-подкосного типов. Стоечные подмости выполняются с расстоянием ме­жду опорами 2—3 м, а подкосные и ригельно-подкосные — до 6—9 м. Верхняя часть подмостей, устраиваемая для бетонирования, представ­ляет собой плотный настил из досок, которые служат опалубкой низа главных балок. В подмостях предусматриваются устройства для рас-кружаливания. При расположении подмостей на сухом месте при дос­таточно плотном грунте основания подмостей устраиваются лежневого типа. В слабых грунтах для подмостей речных пролетов применяют свайные опоры.

Разновидностью поддерживающих сооружений для изготовления арочных конструкций являются кружала. Кружала — это те же подмос­ти, только верхняя часть их очерчена по кривой свода или арки. К кру­жалам предъявляются повышенные требования по точности изготовле­ния и жесткости их конструкций, так как даже незначительное отклоне­ние оси арок от заданного проектного положения может вызвать повы­шение напряжений в отдельных сечениях конструкций. Кружала конст­руктивно делятся на две части: нижнюю — подмости и верхнюю, со­стоящую из кружальных ферм. Между ними располагаются приборы для раскружаливания. Кружала представляют собой сложные инженер­ные конструкции, их расчет, проектирование и особенно возведение требуют высокой квалифицированности исполнения. Для уменьшения расхода пиломатериалов и снижения трудоемкости деревянные кружала заменяются инвентарными металлическими.

Конструкция кружал и приборы для раскружаливания даны в гл. 5.

Глава 9 ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ

Подпорные стены предназначены поддерживать от обрушения нахо­дящийся за ними грунт. Широко применяются на дорогах для поддержа­ния и защиты от разрушения или сплыва крутых откосов насыпей или вы­емок, когда по условиям местности не представляется возможным уст­роить откосы нормальной крутизны. Подпорные стены (рис. 9.1) соору-

Рис. 9.1. Бетонные и каменные подпорные стены: а, д — подпорные стены с вертикальной передней стенкой; б, г — подпорные стены с наклонной передней стенкой; в — подпорная стена со ступенчатой пе­редней стенкой; 1 — облицовка; 2 — фундамент; Н — высота стены до обреза

фундамента

жаются в случаях, когда путь проходит на косогорных и прибрежных участках вдоль обрывистых берегов рек, озер, мо­рей (рис. 9.2) и на подходах к тоннелям. На дорогах, проходящих по косогорам, для уменьшения объемов земляных ра­бот сооружаются низовые и верховые подпорные стены; в первом случае на уровне проезжей части дороги находит­ся основание стены, во втором — ее верхняя площадка. Форма, размеры, ма­териал и способ постройки подпорных стен выбирается в зависимости от геоло­гического строения местности, крутизны поддерживаемого откоса или конфигу­рации косогора, по которому проходит дорога. Подпорные стены сооружаются монолитными и сборными из железобетона, бетона или бутобетонной кладки, каменной кладки (сухой или на растворе).

Удерживая грунт от обрушения, подпорные стены должны иметь до­статочные размеры и массу, чтобы устоять на месте. В противном слу­чае грунт может сдвинуть стену. Легкая стена с узким фундаментом мо­жет быть опрокинута грунтом вокруг нижнего ребра фундамента. Ши­рина фундамента может обуславливаться и давлением на грунт. Фунда­менты подпорных стен закладываются на надежном естественном осно­вании ниже глубины промерзания грунта, при необходимости устраи­ваются свайные фундаменты. Для обеспечения нормального стока воды и исключения возможности скопления ее за стеной в стенах ус­траиваются выпускные отверстия размером 15×15 см и застенные дре­нажи из щебня или гравия. Задние поверхности стен покрываются об­мазочной гидроизоляцией. Лицевая сторона подпорной стенки может быть вертикальной или наклонной. Для защиты земляного полотна, рас­положенного на берегу моря, устраиваются специальные типы подпор­ных стен, у которых лицевая поверхность со стороны моря имеет криво­линейное очертание. При необходимости передняя грань подпорной стены облицовывается прочным камнем, иногда чистой тески. По фор­ме поперечного сечения массивные подпорные стены различны, однако для всех их характерно уширение книзу. Различия конструктивных форм определяются назначением стены, материалом и местными усло-

виями.

Рис. 9.3. Железобетонные подпорные стены: а — уголковая стена; б — контрафорсная стена; в — стена с диафрагмами же­сткости; 1 — лицевая стена; 2 — фундаментная плита; 3 — ребро жесткости (контрафорс); 4 — диафрагмы; 5 — задняя стена; 6 — усиление стены

сплошным бутом

Использование железобетона позволяет резко снизить толщину стен, создавать конструкции, не выполнимые из камня. Железобетонные сте­ны, как и массивные, разделены по длине швами на звенья (рис. 9.3). Применяются и сборные конструкции из железобетонных брусьев; та­кая стена в виде ряжа, засыпанная грунтом, проста в сборке и не требу­ет специальных дренирующих устройств. При опасности размыва такая стена заполняется не грунтом, а камнем. Устраивают и стены, соору­женные из габионов, но из-за ржавления и разрушения сетки такие сте­ны носят временный характер. Применяются стены в виде шпунтового ограждения. Они выглядят как сплошное ограждение из свай, металли­ческих или железобетонных шпунтин. Устойчивость против опрокиды­вания шпунтовых стен создается исключительно глубиной заделки их в грунт. Надзор и уход за подпорными стенами в основном такой же, как и за другими массивными конструкциями из соответствующих мате­риалов.

Противообвальные сооружения устраивают для укрепления обваль­ных косогоров и выемок, для защиты пути от оползней, сплывов, паде­ния камней, осыпей, снежных лавин. По способу ограждения пути про­тивообвальные сооружения подразделяются на:

• галереи, перекрывающие путь и защищающие его как сверху, так и сбоку (рис. 9.4, 9.5);

• улавливающие сооружения и устройства, ограждающие путь толь­ко сбоку — со стороны нагорного склона.

Рис. 9.5. Железобетонная галерея:

Рис. 9.4. Каменная арочная галерея:

1 — внутренняя стена; 2 — внешняя

1 — внешняя стена; 2 — внутренняя

стена; 3 — железобетонное покрытие;

стена; 3 — свод; 4 — засыпка;

4 — бортик; 5 — гидроизоляция;

5 — скала

6 — амортизирующая отсыпка

Галереи имеют различную конструкцию и выполняются из камня, бетона и железобетона. Каменные галереи имеют арочную конструк­цию, такие галереи состоят из внутренних стен, расположенных со сто­роны склона, и из внешних стен, пролет между ними перекрыт камен­ным сводом. Железобетонная галерея состоит также из двух стен: внут­ренней (со стороны косогора) и внешней, перекрытых сборным железо­бетонным перекрытием. Для освещения галереи и уменьшения объема бетона во внешних стенах устраиваются окна (проемы). Сборные желе­зобетонные балки перекрытия поддерживают амортизирующую отсып­ку толщиной 3 м из местного грунта. Проемы перекрываются железобе­тонными перемычками. Перекрытие гидроизолируется, в бортике дела­ется отверстие для выпуска воды. За внутренней стенкой устраивается дренаж с выпуском воды в путевой лоток. Вместо внешних стен с про­емами устанавливают также отдельные столбы, служащие опорами пе­рекрытия.

Улавливающие сооружения для задержания обваливающихся частей горной породы устраиваются в виде полок — террас, рвов, обвало-вывания, улавливающих стен. Улавливающие сооружения располага-202

ются у полотна дороги в основании нагорного склона или откоса вы­емки при крутизне склонов до 40°.

Селеспуски. Селями называются грязекаменные потоки, стекающие по оврагам с горных склонов. Сели загромождают путь и создают угро­зу безопасности движения поездов. В местах наиболее мощных грязека-менных выносов устраиваются селеспуски, барражи и другие устрой­ства. Селеспуски сооружаются в виде широкого арочного или рамного перекрытия над железнодорожным путем. Для перепуска селей из овра­га на поверхности перекрытия устраивается лоток. В большинстве се-леспусков лоток имеет трапецеидальное очертание высотой 3 м и шири­ной по низу 4—6 м. На селеспусках балочной конструкции делается консольный вылет лотка. В арочных селеспусках сброс селей осуществ­ляется в виде вертикальных стен, ограниченных с боков направляющи­ми крыльями. Продольный уклон селеспусков составляет 8—15°.

Глава 10

ТОННЕЛИ

Общие сведения о тоннелях

Тоннелем называется горизонтальное или наклонное подземное ис­кусственное сооружение, имеющее значительную протяженность и предназначенное для транспортных целей, пропуска воды, прокладки городских коммунальных сетей или размещения производственных предприятий. К транспортным относятся тоннели железнодорожные, автодорожные, городские, пешеходные, судоходные, тоннели метропо­литенов.

Классификация транспортных тоннелей определяется признаками, положенными в их основу. По месту расположения тоннели бывают горные (рис. 10.1), подводные (рис. 10.2) и городские различного назна­чения. По способу постройки различаются тоннели, сооружаемые от­крытым и закрытым способами.

При открытом способе в предварительно разработанном котловане сооружается тоннельная конструкция, которая после ее завершения за­сыпается грунтом. Закрытый способ постройки (проходки) тоннелей делится на два типа: горный и щитовой. При горном способе создается подземная выработка, закрепляемая временной крепью, под защитой

которой сооружается постоянная
тоннельная конструкция, которая называется тоннельной обделкой. Такая конструкция обычно выполняется из монолитного бетона. Щитовой способ постройки основан на использовании проходческого щита — подвижной стальной крепи, ог­раждающий место разработки грунта и сооружения

обделки, которая при щитовом
Рис. 10.1. Горные тоннели способе

Рис. 10.2. Схемы подводных тоннелей: а — тоннель, проходящий в толще естественного; б — тоннель, уложенный по выровненному дну или подводной дамбе; в — тоннель, опирающийся на от­дельные подводные опоры (тоннель-мост); 1 — рамный участок; 2 — подвод­ный участок; 3 — дамба; 4 — опоры тоннеля; 5 — тюбинг тоннельной отделки

производства работ является сборной из железобетонных или чугунных элементов заводского изготовления, называемых тюбингами.

Применение тоннелей расширяет возможности трассирования и улучшает эксплуатационные показатели транспортной линии. Преодо­ление больших водных препятствий возможно в двух вариантах: по­стройкой моста или подводного тоннеля. Постройка подводного тонне­ля возможна щитовым способом или способом опускных секций. Осо­бенно успешно в мировой практике применяется метод опускных сек­ций, который отличается высокой индустриализацией. Секции длиной 100—150 м изготавливаются в заводских условиях в доках или на ста­пелях (подобно судам) и сплавляются к месту постройки тоннеля, опус­каются в заранее подготовленную траншею или при глубоких водото­ках на дамбу. Дальнейший процесс сводится к сравнительно мало тру­доемкому и хорошо механизированному соединению отдельных секций в тоннель под водой.

Тоннельное решение имеет целый ряд преимуществ перед мостовым: отсутствие помех судоходству, защищенность от ветра, льда и волн, мень­шая безопасная высота подъема транспорта и меньшая длина пересече-

ния при высоком габарите судов и широкой пойме. К недостаткам тон­нельного решения относятся: необходимость вентиляции, постоянного освещения и водоотвода. По экономическим показателям короткие тон­нели уступают мостам. С увеличением длины стоимость 1 пог. м моста увеличивается, а стоимость 1 пог. м тоннеля уменьшается.

Способы устройства тоннелей зависят от глубины их заложения от поверхности земли, от геологических и гидрогеологических условий. Форма и размеры поперечных сечений тоннелей, их длина, характер продольного профиля и положение в плане зависят от назначения тон­неля и условий местности.

При сооружении горного тоннеля порода удаляется по всему его по­перечному сечению. Пространство, образующееся при подземной вы­емке грунта, называется выработкой. Работы начинаются с проходки штолен, выработок небольшого сечения; далее выработка расширяется до проектных размеров. Обделка состоит из верхнего свода, боковых стен и обратного свода при наличии бокового и подошвенного давления грунта. Если это давление отсутствует, применяется конструкция об­делки без обратного свода. Для отвода воды в подошве тоннеля устраи­вается лоток. Крайние кольца тоннельной обделки, несколько выдвину­тые вперед и архитектурно оформленные, называются порталом.

При разработке тоннеля щитовым способом поперечное сечение имеет круглую форму, а при открытом — прямоугольную (рис. 10.3, а, б; рис. 10.4 и 10.5). Тоннели в плане могут быть прямолинейными и кри-

Рис. 10.4. Конструкция монолитной бетонной обделки с обратным сводом

(давление грунта вертикальное и боковое):

1 — свод; 2 — стены; 3 — обратный свод

волинейными. В криволинейных тоннелях ухудшаются условия эксп­луатации; возрастает сопротивление воздушной среды и ухудшаются условия вентиляции. Тоннели, трасса которых делает полный поворот или поворачивает на угол более 360° внутри горного массива для пре­одоления высоты подъема, на коротком горном участке, носят название спиральных. Трасса одного и того же спирального тоннеля пересекается в некоторой точке в разных уровнях.

Если трасса тоннеля поворачивает на 180° и более внутри горного массива, то такие тоннели называются петлевыми (рис. 10.6). По харак­теру продольного профиля тоннели бывают горизонтальные, двух-

Рис. 10.5. Конструкция монолитной бетонной обделки без обратного свода:

1 — свод; 2 — стены

скатные и односкатные. Короткие горизонтальные участки длиной от 200 до 400 м применяются как разделительные площадки между двумя

уклонами, направленными в разные стороны. Длинные горные тоннели имеют обычно двухскатный про­филь с уклоном от середины к пор­талам тоннеля (рис. 10.7). Повы­шенная влажность в тоннеле, умень­шение коэффициента сцепления ко­леса с рельсом, дополнительное по­вышенное сопротивление движе-

Рис. 10.7. Продольный профиль тоннелей: а — двухскатный тоннель; б — односкатный тоннель; в — тоннель на горизон­тальной площадке

нию поезда в тоннеле значительно возрастает, что требует смягчения (уменьшения) уклона на величину до 25 ‰ против допускаемых укло­нов вне тоннеля. Руководящий уклон, принятый для открытых участков трасы железнодорожной линии, допускается сохранять в тоннеле дли­ной не более 300 м.

В России накоплен огромный опыт строительства тоннелей (рис. 10.8). Первые тоннели были построены в период с 1852 по 1862 гг. на магистрали Петербург—Варшава: Виленский длиной 427 м и Ковен-ский — 1278 м. В последней четверти XIX в. Россия начинает строи­тельство железных дорог в горных районах Кавказа, Крыма, Урала и Сибири.

Значительный интерес представляло строительство самого протя­женного для того времени двухпутного Сурамского тоннеля на ли­нии Поти—Тифлис протяженностью 3998 м. Постройка Сурамского тоннеля — образец инженерного искусства, строительство его про-

Рис. 10.8. Виды горных тоннелей: а — мысовой тоннель; б — перевальный тоннель; 1 — вариант трассы тоннеля

при пересечении хребта

должалось 4 года. Большое количество тоннелей построено в период строительства Транссиба и Байкало-Амурской магистрали, многие из них уникальны. На трассе БАМа расположено пять перевальных тон­нелей: Байкальский — длиной 6,7 км, Кодарский — 1,9 км, Дусе-Алиньский — 1,8 км, Нагорный — 1,2 км и Северо-Муйский — длиной 15,3 км (рис. 10.9).

Северо-Муйский тоннель проходит в исключительно сложных инже­нерно-геологических условиях сейсмичностью 9—10 баллов. По техни­ческому проекту предстояло пересечь 26 тектонических зон, сложенных разрушенными и обводненными породами, наблюдалось сильное гор­ное давление и большой приток напорных вод, грунты совершенно не­устойчивые. Проходка осуществлялась двумя способами: щитовым и горным.

Условия проходки были сложнейшими, так как на забой наблюдался

водоприток от 3—5 м³/ч до 700—1000 м³/ч с колебаниями температуры воды от 20 до 40 °С. После проходки порядка 6 км произошел выброс грунтовой массы с напорной водой общим объемом 5 тыс. м³. Результа­том этой аварии явилась полная остановка работ на два года. Для ввода всей Байкало-Амурской железной дороги в установленный срок соору­жен открытый участок трассы (второй путь) с уклоном двойной тяги i = 18 ‰, протяженностью 54,6 км. Временный двухпутный обход Северо-Муйского тоннеля сооружался с уклоном i_p = 40 ‰, протяженностью 24,7 км.

Начиная с 1931 г. в Советском Союзе приступили к строительству Московского метрополитена, и по настоящее время строительство мет­рополитенов в стране не прекращается. Сразу же после окончания Ве­ликой Отечественной войны начинается строительство метро в Киеве, Харькове, Тбилиси. К моменту распада СССР наша страна занимала первое место в мире по числу городов с действующими метрополите­нами.

В последние десятилетия XX в. резко сократилось строительство транспортных тоннелей и метрополитенов. Однако накопленный потен­циал в метро- и тоннелестроении позволяет думать, что уже первые го­ды XXI в. будут временем возрождения отрасли. По перспективному пла­ну строительства метрополитенов в России до 2022 г. протяженность ли­ний должна увеличиться до 812,2 км в 13 городах: в Москве — 378,6 км, Санкт-Петербурге — 185,5 км, Нижнем Новгороде — 28,4 км, Новоси­бирске — 36,1 км, Самаре — 24,5 км, Екатеринбурге — 22,4 км, Челя­бинске — 24,5 км, Омске — 27 км, Красноярске — 13,1 км, Перми —

Рис. 10.9. Схема расположения тоннелей по трассе БАМа (цифрами обозначены горные хребты): 1 — Байкальский; 2 — Верхне-Ангарский; 3 — Северо-Муйский; 4 — Кодарский; 5 — Становой

16,3 км, Ростове-на-Дону — 13,6 км, Казани — 19,7 км, Уфе — 17,5 км. Построенные ранее метрополитены в столицах бывших союзных рес­публик теперь находятся за пределами нашей страны (рис. 10.10).

Рис. 10.10. Развитие метрополитенов в России на период до 2022 г.

Обделка — строительная конструкция, образующая внутреннюю по­верхность подземного сооружения. Обделка предназначена для защиты подземных сооружений от разрушений, чрезмерных смещений окружа­ющих пород, проникновения подземных вод. Даже скальные породы со временем выщелачиваются грунтовыми водами, выветриваются и по­степенно разрушаются, тем интенсивнее, чем пористее и слабее порода. Препятствуя обрушению грунта, обделка воспринимает на себя его дав­ление. В зависимости от категории грунта, его состояния, напластова­ния и обводненности давление грунта различается по величине и на­правлению. Соответственно, различной проектируется конструкция и толщина обделок.

Обделки тоннелей бывают монолитные и сборные.

Размеры и формы внутренних очертаний обделок транспортных тон­нелей определяются главным образом габаритом приближения строе-212

ний. Для железных дорог нормальной колеи установлен габарит «С», приведенный в ГОСТ 9238-83.

Конструкции обделок можно свести к двум группам: для грунтов с вертикальным давлением и для грунтов с вертикальным и боковым дав­лением. И те и другие имеют следующие конструктивные элементы: верхний свод, опирающийся на стены с фундаментами. У обделок с бо­ковым давлением фундаменты стен расперты обратным сводом. В отли­чие от верхнего свода, обратный свод препятствует выпиранию грунта снизу. Стены, являясь криволинейными, передают боковое давление грунта сводам, упертым в породу. Вся обделка при обратном своде яв­ляется замкнутым кольцом, которое сопротивляется всестороннему давлению на него окружающего грунта. Толщина обделок для различ­ных ожидаемых давлений грунтов изменяется от 0,4 до 1,1 м для одно­путных тоннелей и от 0,5 до 2,1 м — для двухпутных. Для условий, ко­гда давление грунта только вертикальное, конструкция обделки не име­ет обратного свода. Тоннели, построенные до 1930 г., в верхней боко­вой части негабаритны, так как они строились без уширения обделки на криволинейных участках пути. С 1930 г. габарит на кривых участках пути уширяется в зависимости от радиуса кривой и возвышения наруж­ного рельса.

Между габаритом и внутреннем очертанием обделки в верхней ча­сти с одной стороны оставляется свободное пространство размером 10—15 см, обеспечивающее запас на неточность строительных работ, а с другой стороны — размером 30—35 см для размещения за пределами га­барита «С» устройств сигнализации, связи, светильников, кабелей. На кри­вых участках пути размеры габарита приближения строений увеличивают­ся, а для двухпутных тоннелей увели­чивается и расстояние между осями путей.

Монолитные обделки применяются при горном способе сооружения тон­нелей, устраиваются они из камня, бе­тона, набрызг-бетона или железобе­тона (рис. 10.11). Бетонная обделка по сравнению с каменной обладает боль-

шей плотностью и водонепроницаемостью; процессы, связанные с бе­тонированием, могут быть полностью механизированы. Необходимость немедленного восприятия обделкой горного давления в некоторых слу­чаях требует применения быстротвердеющих цементов. Монолитная обделка по длине тоннеля разделяется сквозными швами на отдельные звенья длиной от 2 до 10 м, чаще длиной 6—8 м. Каждое звено имеет свой номер, под которым оно значится при постройке и в эксплуатации.

Сборная обделка. В качестве материала сборных обделок использу­ют чугун, сталь, железобетон и бетон. Элементы сборной обделки изго­тавливают в заводских условиях в виде специальных блоков — тюбин­гов. Каждый тюбинг представляет собой четырехугольную плиту, изог­нутую в соответствии с кривизной обделки, с фланцами по периметру плиты; в фланцах имеются отверстия для болтов. Сболчивание тюбин­гов осуществляется специальными гайковертами. Из тюбингов образу­ется цилиндрическая конструкция обделки. В тюбингах имеются отвер­стия для нагнетания за обделку цементного раствора, закрываемые пробками с резьбой (рис. 10.12).

Ширина тюбингов колеблется от 0,4 до 1 м, длина тюбинга превы­шает 2 м.

Рис. 10.12. Сборная обделка из тюбингов: а — металлических; б — железобетонных; 1 — стенка; 2 — борт; 3 — ребро;

4 — желобок; 2d— толщина тюбинга

Сталь применяется в конструк­циях сборных обделок редко и в со­четании с бетоном, защищающим ее от коррозии. Железобетонные сбор­ные обделки стали основными в тон­нелях, сооружаемых щитовым спо­собом (рис. 10.13). Они значительно дешевле чугунных и не уступают им по большинству показателей, кроме водонепроницаемости. Ширина же­лезобетонных тюбингов 0,75—1,0 м, толщина 20—30 см, длина 1,5—2,0 м. Толщина бортов тюбингов 10 см. Вес тюбинга 0,5—0,6 т. Между собой тюбинги, как и чугунные, соединя­ются болтами. Гидроизоляция швов, уплотнение отверстий для болтов, на­гнетание цементного раствора за об­делку производятся так же, как и у

чугунных тюбингов.

Железобетонные и бетонные сборные блоки обделок представляют собой криволинейные элементы прямоугольного сечения в виде плит весом 1,0—1,3 т. Блоки изготавливаются из бетона высоких классов, ук­ладываются блоки с перевязкой швов, заполняемых цементным раство­ром. Для нагнетания за обделку цементного раствора в блоках имеются отверстия диаметром 4—5 см.

В тоннелях

Порталы обеспечивают устойчивость лобового и боковых откосов подходных выемок, предохраняют путь от осыпания грунта и камней, служат для отвода воды, стекающей с лобового откоса, и для архитек­турного оформления входа в тоннель. Порталы устраиваются из камня, бетона или железобетона. Лицевые грани портала облицовываются кам­нем твердых пород различной обработки.

Ниши устраивают в боковых стенах тоннеля для укрытия людей, ра­ботающих в тоннеле во время прохода поезда, а камеры — для хране­ния инструментов и материалов.

В железобетонных тоннелях ниши ус­траивают в шахматном порядке через каж­дые 50 м. Камеры располагаются с одной стороны на расстоянии 300 м друг от дру­га. В тоннелях круглого сечения вместо ниш устраивается тротуар шириной не ме­нее 0,7 м (рис. 10.14, 10.15, а, б).

Водоотводные устройства. В тоннелях для отвода подземных вод на уровне пят свода у подошвы обделки делают дре­нажные отверстия, располагаемые на оп­ределенном расстоянии друг от друга. При длине тоннеля более 300 м для выпуска воды из тоннеля сооружается лоток. Лотки устраиваются либо по оси тоннеля, либо сбоку. В настоящее время обделка тоннелей возводится водонепроницаемой, что достигается устройством гидро­изоляции.

Гидроизоляция служит для предотвращения проникания в тоннель подземных вод. За обделку тоннеля нагнетается цементный раствор, чем достигается заполнение пустот между тоннельной конструкцией и по­родой, а также химическое закрепление и уплотнение окружающей по­роды. Нагнетание раствора (цемента) производится через специальные скважины, заранее предусмотренные в обделке. Для нагнетания за ка­менную и бетонную обделку применяются цементно-песчаные растворы, состав которых назначается в зависимости от притока грунтовых вод. Кроме того, применяется устройство оклеенной гидроизоляции по внут­ренней поверхности тоннеля. Для понижения уровня грунтовых вод

Рис. 10.15. Укрытия в тоннелях: 1 — ниши; 2 — камеры

в скальных породах применяются различные дренажные устройства: горизонтальные штольни, выработки в виде колодцев и др. Дренажи располагаются как с одной стороны обделки тоннеля, так и с обеих сто­рон.

Вентиляция. Оценка доброкачественности воздуха в тоннеле произ­водится по содержанию в нем углекислоты СО₂. Если содержание СО₂ не превышает 0,4 %, то воздух считается хорошим, а при 1,1 % и выше — неудовлетворительным, требующим устройства вентиляции. Венти­ляция может быть естественной и искусственной.

Естественная вентиляция в тоннелях длиной до 1 км происходит вследствие разницы температур тоннельного и наружного воздуха. На естественную вентиляцию влияют следующие факторы: рельеф ок­ружающей местности, расположение тоннеля относительно направле­ния господствующих ветров, продольный профиль тоннеля. Односкат­ные тоннели проветриваются лучше, чем двускатные, в средней части которых задерживается загрязненный воздух.

Искусственная вентиляция может быть приточной, вытяжной и сме­шанной. Приточная вентиляция осуществляется при помощи специаль­ных вентиляционных ходов (каналов, галерей, трубопроводов), устраи­ваемых за обделкой. Через определенные расстояния вентиляционный ход имеет выпуск в тоннель. Свежий воздух, нагнетаемый вентилятора­ми у портала, вытесняет загрязненный воздух. При вытяжной вентиля­ции загрязненный воздух отсасывается из тоннеля вентиляторами, бла­годаря создающемуся вакууму образуется естественный поток свежего воздуха из порталов. Отсасывание загрязненного воздуха чаще всего производится через шахты. Смешанная вентиляция включает в себя элементы приточной и вытяжной вентиляции (приточно-вытяжная).

Освещение. В железнодорожных тоннелях длиной более 300 м, распо­ложенных на прямой, и в тоннелях длиной свыше 150 м, расположенных на криволинейных участках, устраивается постоянное электрическое ос­вещение, обеспечивающее на уровне подошвы рельса достаточную види­мость. Во время производства внутритоннельных работ включаются пе­реносные лампы, для чего на стенах тоннеля через каждые 50 м устанав­ливаются штепсельные розетки. Для постоянной сети допускается напря­жение до 250 В, а для переносных ламп — 24 В. Для быстрой ориен­тировки рабочих во время прохода поезда все ниши и камеры окрашива­ются в белый цвет, а на обделку над ними ставятся мигающие электро­лампы, чтобы их было легче обнаружить и быстрее укрыться при подходе поезда. О приближении поезда рабочие оповещаются звуковой и свето-217

вой сигнализацией. Условием правильной работы такой сигнализации яв­ляется подача ею сигналов во всех случаях повреждения или перерыва в электропитании. Обеспечение безопасности движения поездов достига­ется работой устройств по освещению тоннелей, оповестительной и заг­радительной сигнализацией, в том числе пожарной, работой противопо­жарных установок, телефонной связи и т.д. Очень важным в эксплуатации тоннелей является проверка очертаний тоннельной обделки (геомонито­ринг), которая осуществляется с помощью габаритной рамы или способом с использованием транспортира. Самый совершенный способ измерения поперечного сечения тоннеля — с помощью габаритомера инженеров К.Д. Савина и О.С. Шебякина. Установка состоит из специального источника света и кинокамеры. Оборудование размещается в конце прицепа, кото­рый перемещается по тоннелю со скоростью 3—5 км/ч.

Метрополитеном называется городская электрическая железная до­рога, проходящая, как правило, под землей в тоннелях. Метрополитен служит для быстрой перевозки больших масс пассажиров и строится в крупных городах с населением более миллиона человек и с интенсив­ным движением наземного транспорта. Метрополитен включает в себя: тоннели с обычным железнодорожным путем; станции с наземными и подземными вестибюлями, лестницами и эскалаторами для подъема и опускания пассажиров; вентиляционные установки; отопительные уст­ройства, насосные станции; тяговые и понизительные подстанции, депо и мастерские для стоянки и ремонта вагонов.

Тоннели метрополитенов глубокого заложения возводятся круглого и сводчатого профиля. Тоннели мелкого или полузакрытого типа имеют прямоугольное поперечное сечение. Тоннели метрополитена выполняются с бетонной, железобетонной и чугунной обделкой.

При постройке метрополитена на месте сооружения каждой станции и каждого перегона сначала разрабатывают шахтные стволы, используемые впоследствии для вентиляции. Шахты размещают в стороне от трассы и соединяют с тоннелями подходными выработками, которые в процессе строительства используются для транспортных целей, а затем для разме­щения вентиляционного оборудования. В местах примыкания подходных выработок к оси будущих тоннелей возводятся камеры, в кото­рых монтируются проходческие щиты и другое оборудование для разра­ботки грунта и устройства обделки. В трудных геологических условиях

(плывуны, водоносные грунты) применяются специальные методы со­оружения тоннелей: горизонтальная проходка под сжатым воздухом (кессонные работы), предварительное искусственное закрепление грун­тов (силикатизация, цементация, замораживание). Станции метрополи­тенов отличаются большим разнообразием конструктивно-технологиче­ских и архитектурно-планировочных решений в зависимости от их рас­положения на линиях метрополитена, количества пропускаемых пасса­жиров, глубины заложения и инженерно-геологических условий. В 1960-х гг. в Советском Союзе разработана уникальная технология сооружения тоннелей щитовым способом с монолитно-прессованной бетонной обдел­кой. В 1980-х гг. при строительстве перегонных тоннелей метрополите­нов в сложных гидрогеологических условиях стали применять высоко­точную водонепроницаемую обделку. Технология изготовления таких об­делок обеспечивает получение элементов из водонепроницаемого бетона с высокой степенью точности (± 0,5 мм), а герметизация стыков достигается применением специальных резиновых прокладок, устанавливаемых по всему периметру сборного элемента. Наиболее сложными среди конст­рукций обделки транспортных тоннелей являются обделки станций метрополитенов глубокого заложения; большинство таких станций имеют трехсводчатую обделку. В наиболее сложных геологических ус­ловиях применяется конструкция пилонного типа, при которой стан­ционные тоннели располагаются на определенном расстоянии друг от друга, а между ними остаются целики породы (пилоны); тоннели объе­диняются между собой проходами (рис. 10.16). В конструкции колонно-

Рис. 10.16. Конструкция пилонной станции метрополитена:

1 — путевые тоннели станции; 2 — тоннель вестибюля станции; 3 — целики

породы — пилоны; 4 — проходы, соединяющие между собой тоннели станции

Рис. 185. Конструкция колонной станции метрополитена:

1 — станционные боковые тоннели; 2 — средний станционный тоннель;

3 — колонны; 4 — тюбинги обделки

го типа свод среднего тоннеля пересекается со сводами боковых тонне­лей, а нагрузка, собираемая со свода, передается на колонны (рис. 10.17). В последние годы XX в. широкое применение на строительстве метрополитена в Санкт-Петербурге и позднее в Москве получили одно-сводчатые станции глубокого заложения. В этой конструкции свод об­делки представлен многошарнирной аркой, предварительно напряжен­ной обжатием в грунтовой массе.

Раздел 3

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИСКУССТВЕННЫХ

СООРУЖЕНИЙ

Глава 11

СОДЕРЖАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ.

ПРОДЛЕНИЕ СРОКА ИХ СЛУЖБЫ

Общие положения

Назначение искусственных сооружений — быть надежной опорой и защитой пути для безопасного и бесперебойного движения поездов. Построенные сооружения в установленном порядке передаются эксплу­атационным организациям. Приемка сооружения оформляется актом, в котором содержатся сведения о конструкции, объеме выполненных ра­бот, качестве применяемых материалов, допущенных отклонениях, ре­зультаты осмотра и испытаний. Вся техническая документация предъ­является приемочной комиссии, а после оформления приемки передает­ся организации, которая будет эксплуатировать сооружение. На желез­ных дорогах Российской Федерации искусственные сооружения нахо­дятся в ведении службы пути соответствующих дорог. В службах пути отдельных дорог имеются отделы искусственных сооружений. На ли­нии работой по эксплуатации искусственных сооружений руководят начальники дистанций пути и их заместители, дорожные и мостовые мастера; работы выполняются мостовыми, тоннельными и путевыми бригадами.

Состав работ и распределение обязанностей путевых работников указаны в Инструкции по содержанию искусственных сооружений ЦП628-1999.

Для обеспечения безопасности движения, своевременного обнару­жения и устранения неисправностей в сооружениях осуществляется их текущее содержание и ремонт. Текущее содержание включает в себя обеспечение систематического надзора на протяжении всего периода

эксплуатации сооружения, текущие и периодические осмотры, обсле­дования и испытания, специальные наблюдения и осмотры. При этом ведется наблюдение за состоянием пути на искусственных сооружени­ях, отводом воды, чистотой сооружения и пожарной безопасностью.

Текущий осмотр проводится для наблюдения за общим состоянием сооружения, для выявления дефектов и объемов работ по их устране­нию, для контроля выполняемых работ и инструктирования работников, ведущих постоянный надзор. Деревянные мосты и тоннели осмат­риваются не реже 1 раза в месяц, остальные искусственные сооружения — не реже 1 раза в 2 месяца. В результате текущего осмотра выявляют­ся дефекты, требующие немедленного устранения, и определяются объ­емы ремонтных работ.

Данные текущего осмотра сооружения заносятся бригадиром пути и дорожным мастером в книгу проверки пути и стрелочных переводов, а старшим дорожным мастером и мостовым мастером — в книгу искусст­венных сооружений.

Периодический осмотр проводится не реже 2-х раз в год (после про­пуска весенних вод и окончания ремонтных работ). Детальный осмотр всех элементов сооружения с инструментальной съемкой плана и про­филя главных ферм пролетных строений, выявлением дефектов конст­рукций и назначением мер по их устранению, проверка качества вы­полненных работ производятся под руководством начальника дистан­ции пути или его заместителя не реже 1 раза в год. Наиболее сложные и ответственные сооружения, а также имеющие серьезные дефекты об­следуются мостоиспытательными станциями, которые производят рас­чет прочности сооружения, измеряют напряжения, прогибы, переме­щения, колебания, осадки в различных частях сооружения от испыта­тельной нагрузки, дают заключение о необходимом ремонте и условиях эксплуатации.

При капитальном ремонте и усилении сооружений заменяются де­фектные пролетные строения и все мостовые брусья, устраиваются смотровые приспособления, устраняется негабаритность, возобновляет­ся окраска и гидроизоляция, усиливаются отдельные слабые элементы, цементируется кладка опор и выполняются другие работы.

Для эксплуатируемых искусственных сооружений установлены три вида технической документации: карточка, книга и дело искусственного сооружения. Карточки и книги содержат технические характеристики, основные данные о сооружении; они ведутся мостовыми мастерами. На

дистанции пути или в службе пути ведется дело искусственного соору­жения, в котором содержатся все технические материалы по данному сооружению.

Для оценки технического состояния сооружения установлены четы­ре категории неисправностей:

• нулевая категория (сооружение не требует ремонта);

• первая категория (сооружение имеет неисправности, устранение
которых возможно при текущем содержании);

• вторая категория (сооружение требует капитального ремонта);

• третья категория (сооружение требует неотложных работ по замене или переустройству).

Для пропуска ледохода предусматриваются меры по предотвраще­нию повреждения опор льдом, образования заторов льда и размыва ру­сел рек. До начала ледохода подготавливаются инструмент, инвентарь и материалы. Перед ледоходом лед вокруг опор окалывается в виде лен­точных прорубей шириной 0,5 м. В местах, где возможны заторы льда, устанавливается непрерывное дежурство рабочих с баграми, а также дежурство взрывников с готовыми к употреблению зарядами взрывча­тых веществ.

Противопожарное оборудование на мостах и меры по защите конст­рукции от возгорания применяются согласно действующим нормам. На деревянных, металлических и железобетонных мостах, где путь уложен на мостовых брусьях, устанавливаются противопожарные средства в виде кадок с водой вместимостью 200 л, ящиков с песком вместимо­стью 0,25 м³, огнетушителей, гидропультов и других приспособлений. Эти средства устанавливаются в определенном порядке и количестве, согласованном со службой пожарной безопасности дороги.

Для безопасности обслуживающего персонала на мостах длиной бо­лее 50 м устраиваются площадки, располагаемые в шахматном порядке через 50 м.

На путепроводах и пешеходных мостах, распложенных над элект­рифицированными путями, устанавливаются вертикальные предохра­нительные щиты (сетки) для ограждения частей контактного провода. На пешеходных мостах и путепроводах, расположенных в населенных пунктах, и на мостах длиной более 300 м устраивается электрическое освещение.

Мосты через судоходные реки оборудуются судоходной сигнализа­цией. Высоковольтные линии электропередач, газопроводы, нефтепро-223

воды располагать на мостах запрещается. Из коммуникаций укладывать на мостах разрешается линии связи, иногда сети теплофикации и водо­провода.

Эксплуатация массивных опор

В процессе эксплуатации массивных опор мостов (каменных, бетон­ных, и железобетонных) обязательным является наблюдение за их со­стоянием, что позволяет своевременно обнаруживать появляющиеся дефекты: выветривание, трещины, выщелачивание, застой воды на под-ферменных площадках, растрескивание сливов, сколы и др.

Простейшие наблюдения за трещинами могут вестись с помощью цементных «маяков»; более точные наблюдения за изменением ширины трещин ведутся с помощью лупы со шкалой, микроскопа с делениями, тензометра, индикатора, трещиномера, штангенциркуля, пластинок с делениями. Все обнаруженные трещины зарисовываются на эскизных чертежах конструкции с указанием времени появления трещин, даты и температуры воздуха, при которой измерялась величина раскрытия тре­щины (рис. 11.1, 11.2). На самом сооружении масляной краской отмеча­ются границы распространения трещины. При наличии выкрошившихся швов или трещин паводковые и дождевые (при косом дожде) воды про­никают в кладку, выщелачивают раствор и ослабляют прочность кладки опоры. Все трещины во избежание попадания в них воды заделываются полимерцементным или другим раствором.

Рис. 11.1. Некоторые виды трещин в кладке опор: а — трещины под подферменниками в шкафной части устоя; б — наблюдение за трещиной в кладке опоры; в — трещина в кладке промежуточной опоры (бы­ке); г — установка маяков для наблюдения за трещиной в кладке опоры

Подферменные площадки должны содержаться в чистоте и в полной исправности. Одним из признаков неисправности подферменных пло­щадок является появление следов выщелачивания раствора кладки в виде белых потеков и влажных пятен на опорах ниже карниза. В устоях выщелачивание может быть вызвано отсутствием или неисправностью гидроизоляции балластного корыта и неудовлетворительным состояни­ем дренажа. За дефектными подферменниками должно быть установле­но соответствующие наблюдение. В дефектных опорах иногда может наблюдаться неравномерная осадка — наклон (крен). Такие деформа­ции вызываются различными причинами: недостаточной глубиной за­ложения фундамента, подмывом опор. Деформацию легко заметить по положению рельсового пути над опорой. Крен опоры вызывает искрив­ление рельсовых нитей в плане. При наличии явлений, указывающих на деформацию, за опорами устанавливается тщательное наблюдение пу­тем периодической нивелировки подферменников. Наблюдение за кре­ном опоры можно вести при помощи теодолита, отвеса, двух взаимно перпендикулярных уровней и другими способами. Опоры могут повре­ждаться и ниже уровня воды. К таким повреждениям относятся: вывал облицовочных камней, нарушение обшивочных швов, разрушение бе­тонной поверхности опоры с оголением арматуры и др.

Так как обрезы фундамента многих опор заложены на глубине 0,5— 1,5 м от меженного горизонта, то для их осмотра пользуются ящиком со стеклянным дном. Ящик укладывается стеклом на воду, чем снимается рябь и блики с воды, видимость резко улучшается; иногда через стекло производится фотографирование дефектов опоры.

Ремонт и усиление опор. Ремонт кладки опор включает в себя: рас­шивку выкрошившихся швов, заделку трещин, смазку сливов, штука­турку выветрившихся поверхностей, частичную перекладку.

Расшивка (зачеканка) выкрошившихся швов облицовки производит­ся цементным раствором 1:2. Все дефектные швы облицовки тщательно расчищаются на глубину 5—6 см и промываются водой под напором. Раствор наносится на шов и разделывается специальным инструментом — расшивником. Швы расшиваются (углубляются) на 6—10 мм.

Заделка стабильных трещин производится полимерцементными рас­творами или краской. Предварительно поверхность с трещинами очи­щают механическими щетками, скребками и продувают воздухом, пос­ле этого наносятся полимерцементные покрытия при помощи краско­распылителей или кистей.

Ремонт сливов на подферменных площадках делается цементным раствором состава 1:2. Все неровности и углубления выравниваются ра­створом.

Ремонт облицовки заключается в замене отдельных негодных кам­ней на новые облицовочные камни с расщебенкой пустот и с заливкой их цементным раствором. Выветрившаяся облицовка ремонтируется по­средством штукатурки по металлической сетке из проволоки диаметром 2—4 мм и ячейками 5—10 см. Поверхность выветрившейся облицовки очищается, на ней производится насечка, в швы облицовки забиваются костыли, к которым и крепится сетка. Слой штукатурки из цементного раствора составом 1:2 наносится толщиной 2—3 см.

Перекладка опор мостов производится при неудовлетворительном их состоянии: большом количестве глубоких трещин, наклоне шкафной стенки, развале обратной стенки, отколе передней стенки и др. Эта ра­бота производится при устройстве разгрузочного моста, на который пе­реводится движение. Старая кладка с негодным раствором разбирается, новая кладка устраивается с правильной перевязкой швов.

Железобетонные пояса для усиления кладки опор мостов делаются высотой 1,0—1,5 м и толщиной 25—40 см. Арматура пояса прикрепля­ется к кладке опоры металлическими штырями диаметром 20—25 мм. Пояса выполняются из бетона класса не ниже В15 в опалубке. В случае необходимости поверхность опоры между поясами штукатурится по металлической сетке (рис. 11.3).

Железобетонные рубашки (оболочки) применяются для усиления кладки опор на всю их высоту. По условиям бетонирования в опалубке толщина оболочки делается не менее 12—15 см. Оболочки армируются металлической сеткой, прикрепленной к штырям, заделанным в кладку. Штыри диаметром 12—20 мм заделываются в шпурах, про-226

буренных в кладке на глубину не менее 8— 10 диаметров штыря. Сетка размерами яче­ек 10—20 см изготовляется из проволоки-катанки диаметром 5—10 мм и привя­зывается к штырям вязальной проволокой. Нижняя часть оболочки упирается в обрез фундамента, а верхняя доходит до карниз­ных (кордонных) камней.

Усиление подферменников в случае по­явления в них трещин выполняется посред­ством постановки металлических хомутов или устройством железобетонных обойм.

Цементация заключается в нагнетании под давлением цементного молока в трещи­ны кладки через пробуренные в ней сква­жины. Скважины размещаются в шах­матном порядке на расстоянии 0,9—1,5 м друг от друга. Направление скважин на­клонное, под углом 10° к горизонту. Глубина скважин зависит от разме­ров сооружения. Скважины промываются водой под давлением 2—4 атм, после чего продуваются сжатым воздухом (2 атм). Для цементации применяется цемент­ное молоко без примеси песка состава 1:10 до 1:1 (от 10 до 100 частей цемента на 100 частей воды по весу). Цемент марки не ниже 300. Кроме цемента и воды, в состав входят плас­тифицирующие добавки (0,2—0,25 % сульфа-та-спиртовой барды или 0,075—0,1 % мыло­нафта).

Усиление подводной части опоры может осуществляться с помощью устройства водо­непроницаемых перемычек, забивки ме­таллического шпунта, опусканием ряжевых или металлических оболочек, внутри которых после удаления воды производится усиление кладки опоры (железобетонные рубашки, инек-цирование кладки) (рис. 11.4). По окон-

чании работы перемычки разбираются. Ремонт подводной части опоры может производиться и без устройства перемычек, путем опускания же­лезобетонной или металлической оболочки и бетонирования простран­ства между оболочкой и опорой подводным способом.

В сборных и монолитных трубах особое внимание уделяется кладке труб и оголовков, положению звеньев, состоянию и укреплению русла на подходе и выходе из трубы, достаточности водопропускного отвер­стия. При появлении в кладке труб трещин выясняются причины их об­разования. Трещины могут появиться от давления грунта насыпи, не­равномерной осадки фундамента или от динамического воздействия временной нагрузки при малой толщине насыпи над трубой. Порядок наблюдения за трещинами тот же, что в массивных опорах и мостах. При обнаружении в трубах трещин и других дефектов выполняется со­ответствующий ремонт трубы, при необходимости производится цемен-232

тация кладки или торкретирование поврежденной поверхности. В слу­чаях появления значительных трещин производится временное укреп­ление трубы подпорками, рамами, кружалами, но это стесняет отвер­стие и затрудняет проход воды, создает угрозу закупорки трубы, поэто­му такие трубы должны ремонтироваться в первую очередь. Все рас­крывшиеся швы звеньев трубы должны быть законопачены просмолен­ной паклей и жестким цементным раствором. Лоток в просевшей части трубы выравнивается цементным раствором. Осадка отдельных звеньев трубы может быть выявлена нивелированием, каждый раз по одним и тем же точкам. При недостаточном укреплении основания трубы, осо­бенно входного оголовка, вода может найти себе ход под трубой или сбоку от нее и разрушить как трубу, так и насыпь. Трубы малых отвер­стий, во избежание заполнения их снегом и обмерзания, закрываются на зиму деревянными щитами или плетнями. Перед наступлением весны щиты убираются, русло расчищается от снега настолько, чтобы можно было беспрепятственно подойти к трубе и выйти из нее. За лотками, дюкерами и водобойными колодцами также устанавливается наблюде­ние, цель которого — выявлять неисправности, следить за правильным пропуском воды, своевременной очисткой от наносов самих сооруже­ний и русла. Эти наблюдения и ремонт осуществляются так же, как в трубах. Если состояние трубы плохое и ремонт ее нецелесообразен, прочность трубы недостаточна, а усиление ее невозможно, водопропу­скная способность трубы не обеспечивает пропуск фактического расхо­да воды, принимается решение о ее переустройстве.

Перекладка трубы или замена ее новой при высоте насыпи до 5—6 м выполняется открытым способом с устройством прорези, перекрывае­мой пакетом. По окончании работ прорезь постепенно засыпается с тщательным уплотнением грунта, по мере засыпки убираются крепле­ния и снимается пакет. При закрытом способе работ устраивается штольня трапецеидального или прямоугольного очертания по типу тон­нельных разработок. В штольне производятся необходимые работы по перекладке трубы, затем штольня засыпается с постепенным удалением креплений.

Эксплуатация тоннелей. Стены и своды тоннельной обделки необ­ходимо регулярно осматривать, а в подозрительных местах выборочно обстукивать молотком. Состояние обделки проверяется с передвижных подмостей, оборудованных площадками и электроосветительной аппа­ратурой. При обнаружении в обделке дефектов (трещин, отслаивания, разрушения расшивок швов и др.) выясняются причины их возникнове-233

ния, принимаются соответствующие меры по их устранению (цемента­ция кладки, перекладка обделки, торкретирование по металлической сетке) (рис. 11.5). Наблюдение за трещинами ведется так же, как и на других сооружениях: при помощи маяков, парных пластинок с риской и делениями, штырей, марок. При эксплуатации тоннеля важной работой является проверка габарита, которая производится с использованием различных приспособлений: оптического габаритомера, габаритной ра­мы, транспортира.

Оптический габаритомер размещается в специальном вагоне тон-нельно-обследовательской станции. Габаритная рама соответствует на­ружному очертанию габарита подвижного состава и монтируется на специальной платформе. Габаритная рама имеет по своему контуру от­гибающиеся (на петлях) части, которые при продвижении рамы цепля­ются за негабаритные места. Транспортир применяется для съемки по­перечного очертания тоннельной обделки, изготавливается из фанеры, листовой стали или пластика. Съемка осуществляется замерами рас­стояния от центра транспортира до определяемой точки на обделке и угла наклона натянутого шнура в данную точку. На состояние конструк­ций тоннеля оказывает большое влияние вода, которая проникает через гидроизоляцию, выщелачивает раствор и нарушает прочность обделки. За поступающей в тоннель водой ведется наблюдение, выясняются причины ее появления, объем поступающей воды (дебит), кислотность. Лотки и другие водоотводные сооружения должны очищаться от ила и выносов породы. Если вода поступает через обделку, то проводится ряд предуп­редительных работ: заболоченные места над тоннельной поверхностью осушаются путем устройства дренажей и канав, перехватывающих воду

Рис. 11.5. Подкрепление кладки обделки тоннеля:

а — подкрепление обделки опалубкой в стене тоннеля; б — подкрепление

кладки в своде обделки временными кружалами; 1 — вывал камней; 2 — доска;

3 — опалубка; 4 — болт

на поверхности горного массива. Для лучшего стока воды всем водо­отводным и нагорным канавам придается продольный уклон не менее 20 ‰ и соответствующие размеры поперечного сечения. При эксплуата­ции подпорных стен особое внимание обращается на исправную работу дренажей и правильный отвод воды, кроме того, необходимо следить, чтобы не было смещений и отвалов кладки. Основными работами при ремонте тоннелей являются: ремонт и перекладка обделки, порталов, нагнетание раствора за обделку, торкретирование, ремонт и переустрой­ство водоотводных лотков, устройство дренажа. Перекладка обделки может быть вызвана негабаритностью, выветриванием обделки, необхо­димостью усиления. Разборка старой кладки и возведение новой выпол­няется с передвижных подмостей с использованием металлических кру­жал, которые берут на себя давление горной породы. Бетономешалка и строительные материалы размещаются, как и подмости, на платформах, которые доставляются к месту производства работ мотовозами. Работы производятся в «окно» между поездами.

Все искусственные сооружения эксплуатируются на железнодорож­ной сети согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ЦРБ-756 МПС 2000) и Инструкции по содержа­нию искусственных сооружений (ЦП-628 МПС, 1999).

Для обеспечения безопасного и бесперебойного движения поездов, своевременного обнаружения и устранения неисправностей ведется по­стоянный надзор за искусственными сооружениями. Надзор осуществ­ляет весь эксплуатационный штат (от обходчика и бригадира до работ­ников управления дороги), в разные сроки в разных объемах — в зави­симости от должности исполнителя и конкретных задач надзора. Ос­новным принципом содержания является предупреждение расстройств и повреждений в сооружениях. Перечни мест, требующих особого вни­мания при осмотрах, составляются мостовым мастером или мостоиспы-тательной станцией для каждого сооружения и утверждаются руковод­ством дистанции пути, а по большим мостам и тоннелям — службой пути. Различаются: постоянный (систематический) надзор, текущие и периодические осмотры, обследования и испытания, специальные на-235

блюдения. Постоянный надзор ведется обходчиками (путевыми, мосто­выми, тоннельными), которые следят за исправным состоянием пути, сооружений, их чистотой, отводом воды, пожарной безопасностью. Об­ходчики совершают обходы в соответствии с графиком осмотров и ра­бот по уходу, утверждаемому начальником дистанции пути.

Обходчики обязаны: проверять и поддерживать в исправном состоя­ние путь и мостовое полотно, смотровые приспособления, противопо­жарный инвентарь, укрепление конусов и откосов насыпей, а в тонне­лях — штольни и выходы из них; не допускать скопления воды в ниж­них поясах ферм мостов; в тоннелях содержать в чистоте и побеленны­ми камеры и ниши; следить за проходом паводка и ледохода; вести на­блюдения за горизонтом воды в водотоках. При угрозе безопасности движения поездов обходчики должны оградить опасное место сигнала­ми и принять срочные меры к исправлению повреждений, а при невоз­можности устранения повреждений — срочно сообщить об этом брига­диру в околоток. Результаты осмотра и перечень выполненных в ре­зультате его работ обходчик записывает в журнал обходчика железно­дорожных путей и искусственных сооружений.

Текущий осмотр всех частей сооружения, включая подмостовое рус­ло, регуляционные и берегоукрепительные сооружения, ведут бригади­ры пути, дорожные и старшие дорожные мастера, начальники участков в сроки, установленные Инструкцией по текущему содержанию желез­нодорожного пути ЦЛ-174, а также мостовой (тоннельный) мастер или под его руководством бригадир по искусственным сооружениям в сро­ки, установленные начальником дистанции пути для каждого сооруже­ния. В те же сроки, что и мостовой мастер, осматривает все большие и средние мосты и тоннели заместитель начальника дистанции пути по инженерным сооружениям. Текущий осмотр заключается в наблюдении за общим состоянием сооружения, выявлением дефектов, определении объемов необходимых работ, в контроле и инструктировании работни­ков, ведущих постоянный надзор. Периодические осмотры производят­ся начальником дистанции пути (или его заместителем), при участии мостового (тоннельного) мастера, старшего дорожного и дорожного ма­стеров — не реже двух раз в год (весной и осенью). При периодическом осмотре выявляются дефекты, устанавливаются причины их появления и намечаются способы устранения.

Все наиболее сложные и ответственные сооружения в необходимых случаях подвергаются обследованию или испытанию мостоиспытатель-236

ными станциями, которые на основании данных, полученных в резуль­тате испытания, дают заключения о проведении необходимых ремонт­ных работ. Мостоиспытательные станции контролируют устранение наиболее серьезных неисправностей и дефектов.

Текущее содержание имеет своей целью предупреждение появления и устранение неисправностей и дефектов в самом начале их развития. К работам текущего содержания относятся: одиночная замена элементов мостового полотна, подкраска отдельных мест металлических кон­струкций, замена отдельных слабых заклепок, засверливание и пере­крытие трещин в металле и расшивка швов и заделка трещин в кладке, ремонт сливов, исправление конусов. Дефекты, препятствующие нор­мальной эксплуатации сооружения, т.е. вызывающие ограничение ско­рости движения поездов или перенапряжение какой-либо части со­оружения, должны устраняться немедленно.

Капитальный ремонт сооружения включает полное возобновление окраски и гидроизоляции, сплошную замену мостовых брусьев, усиле­ние слабых элементов конструкций, устранение негабаритности, замену дефектных пролетных строений, перекладку обделки тоннеля. Необ­ходимость и сроки выполнения этих работ определяются на основе де­тального обследования сооружения. В среднем окраска возобновляется через 6 лет, мостовые брусья меняют через 15 лет, настил — через 5 лет. Отсрочка ремонта ускоряет разрушение конструкции, может при­вести к серьезным последствиям. Даже незначительное нарушение кре­пления конусов, дамб, русел хотя бы в одном месте сводит на нет эф­фективность всего укрепления. Размыв, легко начавшись в слабом мес­те, быстро и с нарастающей силой распространяется в стороны, разру­шая укрепления и защищаемую им часть сооружения.

Планирование и организация выполнения работ

Работы по уходу за искусственными сооружениями разнообразны. В зависимости от характера работ, их объема и сложности они подразде­ляются на текущее содержание и капитальный ремонт.

Выполнение работ по текущему содержанию входит в обязанности и дорожных, и мостовых (тоннельных) мастеров, каждому в пределах его ведения.

При планировании работ берутся во внимание результаты последних текущих и периодических осмотров, оценки состояния сооружений, пред­ложения мостоиспытательных станций. По результатам текущих осмот-237

ров планируются работы текущего содержания. Результаты периодиче­ских осмотров (осенних и весенних) используются для планирования работ по текущему содержанию и работ по капитальному ремонту пути в зависимости от выявленных дефектов и неисправностей. При состав­лении графиков выполнения работ соблюдается следующая очеред­ность: в первую очередь бригада устраняет выявленные неисправности, затем бригада выполняет профилактические работы для предупрежде­ния появления неисправностей и расстройств.

Внезапно возникшие работы по устранению неисправностей, вызы­вающих угрозу безопасности движения поездов, выполняются в неот­ложном порядке. Ремонтные работы, связанные с сезонностью, плани­руются на время, благоприятное для лучшего качества выполнения этих работ.

Техническая документация. На все искусственные сооружения со­ставляется техническая документация, включающая в себя карточки с основными характеристиками сооружения, книги искусственных со­оружений с данными об их состоянии. Все технические материалы по сооружениям (чертежи, расчеты, отчеты обследований, данные наблю­дения и т.п.) хранятся в «Деле искусственного сооружения» на дистан­ции или в службе пути.

Специальные мероприятия

Пропуск ледохода и паводка связаны с опасностью повреждения опор моста движущимся льдом, образования заторов льда и размыва русла реки. Чтобы предотвратить негативные последствия ледохода, за­благовременно проводятся подготовительные работы: заготавливается необходимый инструмент и материалы, окалывается лед вокруг опор, устраиваются прорези в ледяном поле. В случае необходимости ледяные поля взрываются зарядами взрывчатых вещества (ВВ). Для предотвраще­ния повреждения кладки массивных опор примерзшим льдом, околка его производится не только перед ледоходом, но и в зимний период при нали­чии колебаний уровня воды в реке. Лед окалывается на ширину 0,5 м во­круг опоры. При толщине льда 15—20 см проруби во льду возобнов­ляются. Перед деревянными мостами, кроме околки до ледохода, устра­иваются прорези во льду шириной на 0,5 м больше ширины опоры и про­тяжением около 25 м вверх и вниз по течению. Чтобы околотая полоса не замерзала, она закрывается хворостом и сверху засыпается снегом.

На больших реках со значительным ледоходом выше и ниже моста по течению устраивают большие проруби (майны) для пропуска льда.

Майны делаются за 10—15 дней до вскрытия реки. У малых мостов и труб убирают щиты, очищают русла водотоков от снега и наледей, а при необходимости по руслу в снегу устраивают широкие канавы. Раз­личные материалы, которые могут всплыть при подъеме воды и закрыть отверстие моста или трубы, своевременно убирают. В необходимых случаях лед окалывают и у откосов конусов насыпи и регуляционных сооружений во избежание повреждения их при подвижке льда. Пропуск паводка производится с учетом опыта прошлых лет (уровень воды, ско­рость течения, возможные размывы).

Особенно тщательно необходимо подготовить к пропуску высоких вод мосты и трубы с недостаточным водопропускным отверстием, тру­бы, работающие с подпором, мосты с опорами, не защищенными от подмыва, неукрепленные откосы подходных насыпей.

При обнаружении подмыва промоины заполняют камнем, мешками с глиной, габионами и др. Если дно промоины состоит из грунтов, заса­сывающих камень, то предварительно в промину опускают фашинные тюфяки, служащие подстилкой для каменной наброски. Для малых мос­тов и труб большую опасность представляют летние паводки. Ливневые паводки отличаются внезапностью, большой скоростью течения и оби­лием наносов, вследствие чего возможны заторы и закупорки отверстий малых сооружений. Поэтому до наступления ливневых паводков долж­ны быть исправлены все повреждения, возникшие в малых мостах и трубах в период прохода весенних вод, а также очищены от наносов лотки и подходные русла.

Противопожарные средства. Для предотвращения возможности возгорания деревянные, металлические и железобетонные мосты, на ко­торых путь уложен на мостовых деревянных брусьях, обеспечиваются противопожарными средствами: бочками с водой емкостью по 200 л, ящиками с песком емкостью по 0,25 м³, огнетушителями, гидропульта­ми и другими специальными противопожарными приспособлениями. На металлических мостах длиной от 10—25 м устанавливается одна емкость с водой на конце моста; при длине более 25 м — по одной емкости на концах моста и по одной на каждые 50 м длины моста. На мостах с дере­вянными пролетными строениями или деревянными опорами при длине моста от 5 до 15 м — по одной емкости на концах моста. Бочки с водой устанавливаются в специальных нишах, а при отсутствии их — на спе­циальных помостах. Кроме емкости с водой, на всех деревянных мостах длиной более 15 м, а на железобетонных и металлических длиной более

25 м между емкостями с водой в нишах или на помостах ставятся ящи­ки с песком. Возле каждой емкости с водой должно быть ведро или швабра, а возле ящика с песком — лопата или совок. Емкости должны быть наполнены водой, но до наступления морозов их следует освобо­дить от воды. Песок в ящиках должен быть сухим. Охраняемые мосты обеспечиваются химическими огнетушителями, устанавливаемыми че­рез каждые 100 м длины моста, и гидропультами — по одному на каж­дые 200 м. На стене около моста размещаются ломы, топоры, багры, ведра. Местность под мостом на протяжении 30 м выше и ниже моста очищается от сухого кустарника, валежника, горючего мусора.

Смотровые приспособления. Для обеспечения свободного доступа ко всем частям сооружения, которые необходимо осматривать на близ­ком расстоянии, а также регулярно очищать, устраиваются смотровые приспособления. Части мостов, расположенные над землей на высоте до 5 м, осматриваются и очищаются с переносных лестниц, удовлетво­ряющих правилам безопасности. Для осмотра частей моста, возвыша­ющихся над землей более чем на 5 м, а также в пролетах, расположен­ных, над водой применяются люльки (рис. 11.6), подмости и другие приспособления. Для осмотра проезжей части мостов снизу используют подвижные тележки, откидные платформы, подвесные подмости, а при отсутствии последних — настил из досок, уложенный по связям и ниж­ним поясам ферм. На мостах с ездой понизу для прохода, осмотра и очистки верхних поясов ферм и связей между ними устраиваются пери­ла по верхним поясам ферм и лестницы по портальным рамам. Для со­держания и осмотра опорных частей и подферменных площадок при высоте опор (над землей или над водой) более 5 м устраиваются перила вокруг подфер-менных площадок и лестницы для спуска с проезжей части моста.

Осмотр высоких арочных мостов про­
изводится при помощи специальных
смотровых приспособлений, подвесных
люлек и подмостей. Для осмотров и дос­
тупа к трубам устоям и конусам по отко­
сам насыпей устраиваются специальные
Рис. 11.16. Люлька для спуски или лестницы с перилами.

ремонта опор

На эксплуатируемых искусственных сооружениях условия для вы­полнения всех работ по надзору и ремонту крайне ограничены. Во-первых, по времени, так как работать приходится в интервале между поездами и в непродолжительные технологические «окна». Во вторых, по месту, т.е. в габарите рабочих и безопасных зон особенно на элект­рифицированных участках. В третьих, в условиях ослабления ремон­тируемой конструкции. В четвертых, в продолжительности циклов ра­боты, т.е. к пропуску очередного поезда ремонтируемый элемент дол­жен быть приведен в состояние, безопасное для движения. Эти ограни­чения обусловлены графиком движения поездов и конструкцией самих сооружений. По сравнению с условиями производства работ вне дви­жения поездов, работы на эксплуатируемых линиях требуют более чет­кой и пунктуальной организации на всех этапах — от подготовки к ра­ботам до их завершения. Чтобы не нарушить график работ и установ­ленный порядок пропуска поездов, нужна тщательная подготовка к ра­ботам. Необходим прежде всего проект производства работ. Способы производства работ и технология должны соответствовать условиям производства работ и обеспечивать безопасность движения поездов и безопасности работающих, надлежащее качество работ с наименьшими затратами труда и средств. Каждый работающий на своем рабочем мес­те должен строго соблюдать действующие на железнодорожном транс­порте инструкции, правила, установленный порядок работ. Капиталь­ный ремонт эксплуатируемых сооружений выполняется по индивиду­альным проектам, разрабатываемым на основе обследования специали­зированными проектными организациями — Желдорпроектами и ин­ститутом Гипротранспуть. Проекты включают конструктивные чертежи и пояснительную записку с разделом по организации работ и схемами вспомогательных устройств, графиками закрытия перегона, сметой стоимости ремонта.

Массовые, многократно повторяемые работы, не зависящие от дета­лей конструкции (окраска, торкретирование, цементация кладки, рас­шивка швов и др.) выполняются по дефектным ведомостям, составляе­мым по результатам весеннего и осеннего осмотров, а способы произ­водства этих работ осуществляются по общесетевым нормативным до­кументам (технологическим процессам и правилам). Проектные орга­низации разрабатывают также типовые решения производства отдель-241

ных видов распространенного ремонта, например, по переустройству малых мостов и труб. Типовые решения, как и технологические процес­сы и правила, со временем пересматриваются с учетом передового опы­та и научно-технических достижений. Перечисленная документация (индивидуальные проекты, технологические процессы и правила, типо­вые решения) охватывает преобладающую часть ремонтных работ, вы­полняемых в плановом порядке. Для работ, выполняемых мостовой бригадой, необходимая документация составляется на месте — в дис­танции пути с участием мостового мастера и с ведома отдела инженер­ных сооружений службы пути.

Во всех случаях производства работ на эксплуатируемой линии не­обходима тщательная отработка плана организации и способов произ­водства работ, регламента работы на объекте и режима пропуска поез­дов, техники безопасности и производственной санитарии. План дол­жен, при выбранных способах и технологии производства, включать весь комплекс: подготовительных, основных и заключительных работ.

В подготовительный период производится заготовка всего необходи­мого для выполнения работ: материалов, инструмента, механизмов и оборудования, обеспечение энергией, изготовление, комплектация и ус­тановка вспомогательных приспособлений и обустройств.

В основной период выполняется весь комплекс целевых работ на объекте ремонта. К основным работам также относится приведение пу­ти и сооружений в эксплуатационное состояние, обеспечивающее про­пуск поездов.

К заключительным работам относятся: демонтаж вспомогательных конструкций и обустройств, уборка элементов демонтированных конст­рукций, неиспользованных материалов, приведение в надлежащий вид объекта и приобъектного участка. План работ оформляется в виде ли­нейного календарного графика с графическим изображением продолжи­тельности выполнения каждой операции. По каждому виду работ долж­ны быть указаны объем и продолжительность работ, состав звена и со­став бригады исполнителей.

На весь период ремонта определяется регламент выполнения работ и режим пропуска поездов по ремонтируемому участку, т.е. порядок и скорость следования поездов. Безопасность движения поездов во время работ обеспечивается выполнением работ под руководством ответствен­ных должностных лиц и в соответствии с Правилами технической эксп­луатации железных дорог РФ (ЦРБ-757 МПС, 2000), Инструкцией по

обеспечению безопасности движения поездов при производстве путе­вых работ (ЦП-485 МПС, 1997), Инструкцией по движению поездов и маневровой работе (ЦД-790 МПС, 2000), Правилами и технологией вы­полнения основных работ по текущему содержанию и ремонту искусст­венных сооружений, Правилами по технике безопасности и производ­ственной санитарии при производстве работ в путевом хозяйстве. При­ступать к работе до ограждения места работ, а при работе в «окно» до получения руководителем работ от поездного диспетчера приказа — запрещено. Руководитель дает распоряжение о начале работ после того, как лично проверит правильность выполненного ограждения.

От качества выполнения ремонтных и строительных работ зависит не только эффективность затраченных сил и средств, но и безопасность, бесперебойность движения поездов, долговечность построенных или отремонтированных сооружений. Надлежащее качество ремонтно-строительных работ обеспечивается, прежде всего, квалифицированным и тщательным выполнением работ по утвержденным проектам, техно­логическим процессам, техническим указаниям и требованиям к произ­водству работ; применением соответствующих и качественных мате­риалов, техническим надзором, контролем за качеством выполнения ра­бот, соответствующей приемкой в эксплуатацию законченных объек­тов. Качество текущего ремонта, выполняемого мостовыми (тоннель­ными) бригадами, контролируется мостовыми (тоннельными) мастера­ми. Капитально отремонтированные и вновь построенные объекты должны быть проверены. Пригодность их к длительной эксплуатации обосновывается документально. За качеством изготовления конструк­ций на заводах следит ОТК (отдел технического контроля) и техниче­ский инспектор заводской инспекции. Принятая конструкция имеет паспорт, в котором дается ее характеристика. К паспорту прилагаются до­кументы о качестве использованных материалов (сертификаты на металл, акты испытания образцов). На строительной площадке за качеством ра­бот следит представитель заказчика — строительный ревизор от выше­стоящей организации. По мере возведения или модернизации каждой час­ти сооружения производится проверка в натуре с участием представите­лей заказчика и организации, выполняющей работы (подрядчика). Такое освидетельствование оформляется актом, обязательным для всех скрытых работ, т.е. невидимых в готовом сооружении. Законченные ремонтные или строительные работы принимает комиссия. Состав комиссии опреде­ляется в зависимости от значимости объекта, объема работ и стоимости

либо управлением дороги, либо отделением дороги. Особо крупные объекты принимаются Государственными приемочными комиссиями, назначаемыми Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД» или по его представлению Советом Министров. При приемке детально осмат­ривается сооружение, проверяются в натуре и по исполнительной тех­нической документации объемы и качество выполненных работ, соот­ветствие требованиям Правил технической эксплуатации железных до­рог РФ, техническим условиям, утвержденному проекту и смете. Ис­полнительная документация, помимо актов на скрытые работы, вклю­чает в себя чертежи выполненных конструкций, описание способов производства работ, акты испытания материалов, паспорт — карточку с основными данными о сооружении. Натурный осмотр при необходимо­сти дополняется испытаниями сооружения наиболее тяжелой из воз­можных нагрузок. Результаты приемки комиссия оформляет актом. В акте, кроме описания сооружения, данных осмотра и испытания, объе­мов, стоимости и оценки качества работ, комиссия дает заключение о возможности приемки сооружения в постоянную эксплуатацию и усло­виях движения поездов. Приемочный акт утверждается инстанцией, на­значившей комиссию. При приемке сооружения в эксплуатацию строи­тельная организация передает службе пути дороги всю техническую документацию: исполнительные чертежи, акты на скрытые работы, журналы производства отдельных видов работ, способов и последова­тельности монтажа пролетных строений, устройства опор и отсыпки подходов, акты осмотра и испытания кладки, сертификаты на металл и паспорта конструкций заводского изготовления, съемки профилей и планов ферм, замеры положения опорных частей, исполнительные гео­логические разрезы. Указанная техническая документация хранится в деле искусственного сооружения.

Составление проектов и постройка новых мостов, труб, тоннелей и других искусственных сооружений железнодорожного, автомобильного и городского транспорта выполняется организациями государственного производственного комитета по транспортному строительству. Проек­тирование мостов, труб и других искусственных сооружений выполня­ется государственными институтами проектирования (Гипротрансами). Крупные мосты проектируются институтами Гипротрансмост в г. Санкт-Петербурге (бывший Ленгипротрансмост), Мосгипротранс в г. Москве и др. Конструкции мостов и других сооружений изготавливаются на мо­стостроительных заводах и полигонах. Постройка опор мостов и мон-244

таж конструкций производятся мостопоездами и мостоотрядами, под­чиняющимися мостостроительным трестам. Тоннели, метрополитены проектируются Метрогипротрансом и сооружаются Главтоннельметро-строем.

На железных дорогах все мосты, тоннели и другие искусственные сооружения находятся в ведении дистанций пути, отделений дорог и служб пути дорог. Крупные работы по ремонту и усилению мостов и тоннелей выполняются строительными организациями: мостопоездами и дорстроями. Обследование, испытание крупных мостов и тоннелей, а также контроль за их состоянием осуществляют мостоиспытательные, водолазные, мерзлотные и тоннельные станции Департамента пути и сооружений. Обследование всех остальных искусственных сооружений осуществляют мостоиспытательные станции служб пути дорог.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 ОБЩИЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ И СВЕДЕНИЯ

1 километр (км)

1 метр

1 сантиметр

1 верста

1 сажень

1 аршин

1 дюйм

1 кв. км (км²)

1 гектар (га)

1 литр (л)

1 бочка

1 ведро

1 тонна (т)

1 центнер

1 килограмм

1 пуд

1 фунт

Наименование

Треугольник

= 1000 метрам (м)

= 100 сантиметрам (см)

= 10 миллиметрам (мм)

= 1067 метрам

= 2,134 метра

= 71,12 сантиметра

= 25,4 миллиметра

= 100 гектарам (га)

= 10 000 м²

= 1000 см³

= 492 литрам

= 12,3 литра

= 10 центнерам (ц)

= 100 килограммам (кг)

= 1000 граммам (г)

= 16,4 килограмма

= 409,5 грамма

1.2. Площади плоских фигур

ИзображениеФормула площади

S ——ah

2

Прямоугольник

S =ah

1.2. Площади плоских фигур (окончание)

НаименованиеИзображениеФормула площади

S = —h (a b )

2

Круг

1 2

S =—kD , где 71 =3,14 4

Круговое кольцо

1 2

S =—7iD 4

1.3. Объемы геометрических тел

НаименованиеИзображениеФормула площади

Прямоугольный параллелепипед

V =abh

Цилиндр

V =0,785D²h

Конус

V =0,262D²h

Усеченный конус

V =

0,262h(D²

d²

Ddj

Шар

V =0,523D³

Наименование

Прямоугольник

Треугольник

Трапеция

Круг

Тип треугольника

Прямоугольный

1.4. Центры тяжести простейших фигур

Местонахождение центра

тяжести Центр тяжести К находит­ся на пересечении диаго-

_________налей________

Центр тяжести К нахо­дится на пересечении трех линий, соединяющих сере­дины сторон треугольника с вершинами его углов; при этом

y — ^—h
___________3_________

Центр тяжести К находит­ся на пересечении линии, соединяющей середины сторон трапеции с линией с—с, полученной постро­ением, приведенным на чертеже; при этом:

1 a 2b

y ₁=—h—————-;

3 a b

1 b 2a

y ₂^=—h——————

_________3 a b

Центр тяжести К находит­ся в центре круга

Решение треугольников

ИзображениеОсновные формулы

a = csina b =csin(3 a = btga a = ccos$ b = ccosa b = atgft

a (3 y =180°

Любой

=2R

sin asin (3sin уR — радиус описанного круга; a²=b cos у c cos (3

a² =b² c²—2bccosa

Тип балки

1

Балка на двух опорах

Схема загрузки и эпюры

2

Расчетные формулы для простейших балок

Опорная реакция Поперечная сила

4

Q_a= н——;

l

Q_b=—————————————————————————— ;

при a =b

Q P
_с = ±—
2_____

P

A = —(2b c); l

B = —(2a c); l

при a =b A =B =P

1

Балка на двух опорах

2

3

ql

A = B = —

2

4

Q_x=——x

2

1 при x = —

Q —0

5

qx

M_х1= —( l—x)

Продолжение прилож. 2

6

1 при x = —

Mmax =

ql

A = —;

ql

B = —

qb

A =B = —

2

Q_x=

при x =0,578l

Q —0

Q qb

x1 ⁼ ;

Qx2 ⁼A ^_qVx^2_a)

M =^qx(l²—x²) 6l

qx

M_x2= —x₂—x₂—a ₂ b

при x =0,578l M_max=0,0642ql²

при x₂= —2

qb

M_max=—(2l — b)

1

Консольная балка

3

A =ql;

ql

M_a= —

ql A = —;

M_a= —
______6

qb A = B = —

2

A =B =—

4

Q_x^=_qx

Q_x= —

Q_a= q—

= ± —2

Приложение 3 Коэффициент линейного расширения

Сталь ………………………………………………………………. 0,000012

Чугун ………………………………………………………………. 0,00001

Медь ……………………………………………………………….. 0,000017

Бронза …………………………………………………………….. 0,000018

Свинец …………………………………………………………….. 0,000029

Бетон ……………………………………………………………….. 0,00001

Каменная кладка ………………………………………………. 0,000008

Кирпичная кладка ……………………………………………. 0,000007

Стекло …………………………………………………………….. 0,000006

Дерево вдоль волокон ………………………………………. 0,000003

Приложение 4 Веса основных строительных материалов

Средняя загрузка

Наименование материалов

1

Бетон на каменном щебне

или гравии

Бетон на кирпичном щебне

Бетон шлаковый

Бут из твердых пород

Бут известняковый

Войлок строительный

в кипах

Гипс (алебастр) россыпью

Глина

Гравий

Грунт растительный

Дрова березовые

Дрова хвойные

Железобетонные изделия

в массивах и плитах

Известь негашеная навалом

1

Известь гашеная в порошке Камень булыжный в штабеле Кирпич красный стандартный Кирпич пористый Кирпич силикатный Лес круглый хвойный сырой Лес круглый хвойный полусухой Лес пиленый хвойный полусухой Лес пиленый дубовый полусухой Мусор строительный сухой То же мокрый с песком Опилки древесные навалом Песок горный Песок речной

Прессованный уголь (брикет) Раствор цементный Рубероид

Снег сухой чистый Снег слежавшийся Толь кровельный Торф в кусках влажный Уголь каменный Уголь антрацит Цемент навалом

Щебень из твердого естественно­го камня

2

м

То же

1000 шт.

1000 шт.

1000 шт.

м³

То же » » » » » » » » » 1 рулон

м³

То же 1 рулон

м³

То же » » »

3

25 100 280

Окончание прилож. 4

5 30 11 5,5

5,4 — — — — 16,5 11 30 13 12 21 — 450 — — 300 25 22 165 15 11

Приложение 5

Сортаменты прокатной стали Сортамент двутавровых балок и швеллеров

Продолжение прилож. 5

Двутавровые балки широкополочные

10 920

15 660

22 940

32 900

47 370

66 170

93 240

130 270

201 310

297 810

443 090

1

5 6,5

8 10 12 14 14а 16 16а 18 18а 20 20а 22 22а 24 24а 27 30 33 36 40

2

6,9 8,28 9,91 11,7 13,7 15,7 16,9 18,0 19,3 20,5 21,9 23,4 25,0 26,7 28,6 30,6 32,9 35,2 40,5 46,5 53,4 61,5

5

Швеллеры (по ГОСТ 8240-56)

5,42 6,5 7,78 9,2 10,8 12,3 13,2 14,1 15,1 16,1 17,2 18,4 19,6 20,9 22,5 24,0 25,8 27,7 31,8 36,5 41,9 48,3

6

4,5 4,5 4,8 4,8

5,2 5,2 5,3 5,3 5,6 5,6

6 6,5

7 7,5

8

7

26,1

54,5

99,9

10 820

15 220

Продолжение прилож. 5

10

10,4 16,8 25,0 37,3 52,2 69,8 76,8 92,6 101 120 131 152 166 193 211 242 265 308 387 484 601 761

Сортамент равнобоких уголков

Размер полки

Продолжение прилож. 5

(по ГОСТ 8509-57)

Размер полки

1

2,5

2,8 3,2

3,6

4 4,5

5,6 6,3

7,5

2

0,89 1,15 1,12 1,46 1,27 1,46 1,91 1,65 1,65 2,16 1,85 2,42 2,08 2,73 3,37 2,32 3,05 3,77 3,03 3,44 4,25 3,90 4,81 5,72 4,87 5,38 6,39 7,39 8,37 5,80 6,89 7,96 9,02 10,1

3

1,13 1,46 1,43 1,86 1,62 1,86 2,43 1,86 2,10 2,75 2,35 3,08 2,65 3,48 4,29 2,96 3,89 4,80 3,86 4,38 5,41 4,96 6,13 7,28 6,20 5,86 8,15 9,42

0,7

17,39

8,78

0,1 11,5 12,8

4

28 32

40 45

5

5 3,5

6 4,6

9

1

11 12,5

14 16

2

6,78 7,36 8,51 9,65 8,33 9,64 10,9 12,2 10,1 10,8 12,2 15,1 17,9 20,6 23,3 11,9 13,5 15,5 17,3 22,7 26,2 29,6 19,4 21,5 25,5 24,7 27,0 29,4 34,0 38,5 43,0 47,4 30,5 33,1

3

18,63 9,38 10,8 12,3 10,6

2,3 13,9

5,6 12,8 13,8 15,6 19,2 22,8 26,3 29,7 15,2 17,2 19,7 22,0 28,9 33,4 37,8 24,7 27,3 32,5 31,4 34,4 37,4 43,3 49,1 54,8 60,4 38,8 42,2

4

110 125

140 160

5

5,5

9 6,5

8 10 12 14 16

9 12 14 16

9 10 12 10 11 12 14 16 18 20 11 12

1

22

2

37,0 39,9 42,8 48,7 60,1 74,0 87,6 47,4

3

47,1 50,9 54,6 62,0 76,5 94,3 111,5 60,4

4

220

Продолжение прилож. 5 5 1 2 3 4 5

53,8 61,5 68,9 76,1 83,3 94,0 104,5 111,4

Тип шпалы

Пропитанной

I-б

II-б III-б

250 230 230

210 195 190

180 160 150

2,75 2,75 2,75

59 51 46

88 77 74

71 61 55

I-в II-в III-в

250 230 230

165 160 150

180 160 150

2,75 2,75 2,75

60 53 48

89 81 76

73 63 58

Брусковые пластинные

Брусковые пластинные

225 260

210 260

Для узкой колеи — 1000 мм

29,5

100 120 1,8030,0

Для узкой колеи — 750 мм

1,50 1,50

— —

— —

— —

— —

— —

— —

Приложение 8

Предел прочности бетона

Рекомендуемая литература

1. Альбом чертежей конструкций групповых технических решений для усиления деформирующихся насыпей ЦПИ 22/30. — М., 2002.

2. Колоколов Н.М., Копац Л.Н., Файнштейн К.С. Искусственные со­оружения». — М: Транспорт, 1988.

3. Мосты и тоннели на железных дорогах / Под ред. В.О. Осипова. — М.: Транспорт, 1988.

4. Савин К.Д. Искусственные сооружения. — М.: Транспорт, 1988.

5. Содержание, реконструкция, усиление и ремонт мостов и труб / В.О. Осипов и др. — М.: Транспорт, 1996.

6. Справочник по ремонту мостов и труб на железных дорогах. — М.: Транспорт, 1973.

7. Строительно-путейское дело в России XX века. — М.: УМК МПС России, 2001.

8. Технические условия проектирования железнодорожных, автодо­рожных и городских мостов и труб. СН200-62. — М. Трансжелдориз-дат, 1962.

9. Технические условия по стабилизации эксплуатируемых насыпей на слабых основаниях / ОАО «РЖД» ЦПИ 22/45. — М.: ИКЦ «Академ­книга», 2004.

10. Шабалина Л.А. Организация и технология строительства желез­
ных дорог. — М.: УМК МПС России, 2001.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………………….. 3