РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЙ ВОЕННЯ КАФЕДРА Тема

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЙ ВОЕННЯ КАФЕДРА Тема 9 (10 для ВУС 170202) : «ОПОРЫ ВРЕМЕННЫХ МОСТОВ» . 1 майор Мозговой А. В.

Занятие 1 2: «Общие сведения об опорах временных мостов и свайных фундаментах» . УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Общие сведения об опорах временных мостов. 2. Общие сведения о свайных фундаментах. 3. Классификация свай. 4. Конструкции деревянных свай. 2

Литература: Учебник «Восстановление искусственных сооружений на железных дорогах» . -М. : Воениздат, 1988. - с. 108 -120, 132 -136. Учебник сержанта Железнодорожных войск. Книга 3. «Постройка и восстановление искусственных сооружений» . -М. : Воениздат, 1993. - с. 152 -161, 169 -173. Учебник «Механика грунтов, основания и фундаменты» . - М. : Воениздат, 1988. – с. 197 -206. Учебное пособие «Свайные фундаменты опор временных железнодорожных мостов» . -СПб. : ВТИ ЖДВ и ВОСО, 1994. -с. 23 -50. Типовой проект «Опоры промежуточные деревянные сборные унифицированные под пролетные строения с ездой поверху пролетами до 55, 0 м для временных железнодорожных мостов. Рабочие чертежи» . Часть I. Свайные фундаменты опор. –Л. : Ленгипротрансмост, 1994. Шифр 736 КРЧ. Типовой проект «Опоры контурного типа под пролётные строения с ездой поверху пролётами до 56, 4 м для военных железнодорожных мостов» . Часть 1. Опоры на скальных грунтах. Часть 2. Опоры в условиях вечной мерзлоты. Часть 3. Опоры на обычных грунтах. Часть 4. Опоры на грунтах, требующих предварительного уплотнения. –М. : ВНПО "ЭКОСЕЙЛ", 1991. Шифр 88/107. Типовой проект «Фундаменты опор временных железнодорожных мостов на скальных грунтах. Рабочие чертежи» . Часть I. Свайные фундаменты. Часть II. Фундаменты поверхностного опирания. –Л. : Ленгипротрансмост, 1987. Шифр 403 КРЧ / 742 (примеч. – дсп). Типовой проект «Опоры временных железнодорожных мостов в условиях вечной мерзлоты. Рабочие чертежи» . Часть I. Опоры на естественном основании. Часть II. Опоры на свайных фундаментах. –Л. : Ленгипротрансмост, 1986. Шифр 351 Р. Типовой проект «Проект ряжевых опор временных железнодорожных мостов под пролетные строения пролетами 27, 0; 33, 6 и 55, 0 м» . . –Л. : Ленгипротрансмост, 1975. Шифр 1530. Техно-рабочий проект свайных фундаментов опор временных железнодорожных мостов под пролетные строения с ездой понизу длиной 88 м при глубине воды 20 -30 м. –Л. : Ленгипротрансмост, 1975. Шифр 1658. 3

Вопрос 1 Общие сведения об опорах временных мостов. 4

5

Схемы свайных опор 6

7

Мост на деревянных опорах 8

Мост на металлических опорах 9

Плоская деревянная опора 10

Деревянная опора высотой 6 метров 11

Деревянная опора высотой 8 метров 12

Надстройка из железобетонных стоек 13

Металлические опоры 14

Рамно винтовая опора Предназначена для использования на слабых и размывных грунтах в составе эстакады РЭМ 500 или имущества НЖМ 56, опоры конструктивно похожи на опоры РЭМ 500, в то же время маркировка монтажных элементов, инструмента и приспособлений существенно разнятся. 15

Вопрос 2. Общие сведения о свайных фундаментах 16

Свайные фундаменты применяются при грунтах, допускающих забивку свай. n Свайный фундамент состоит : - из свай ростверка, объединяющего головы свай для совместной работы. По своей конструкции свайный фундамент может быть из одних вертикальных либо из вертикальных и наклонных свай. n 17

18

n n n В фундаментах временных и краткосрочных мостов обычно применяют деревянные сваи: одиночные, кустовые и сваи сплотки. При значительной глубине воды используются также и металлические сваи. В безлесных районах могут найти применение железобетонные сваи, например, оболочки диаметром 0, 6 м. Выбор типа свай зависит от глубины воды и имеющегося сваебойного оборудования. Свайные фундаменты для конкретных опор проектируются на основе типовых решений. В настоящее время действующим проектом является проект института Ленгипротрансмоста (ныне – АО «Трансмост» ) шифр 736 КРЧ 1994 года. Задача проектировщиков состоит в том, чтобы произвести «привязку» типовых решений к местным условиям. 19

Вопрос 3 Классификация свай. Конструкции деревянных свай. 20

КЛАССИФИКАЦИЯ СВАЙ n ДЛЯ ФУНДАМЕНТОВ МОСТОВ применяется более 100 типов свай, которые можно классифицировать по трем наиболее существенным признакам: n А по особенностям передачи нагрузки на грунт (сваи стойки, висячие, уплотнения, трения); n Б по способу заглубления или устройства свай в грунте (изготавливаемые заранее и погружаемые в готовом виде; изготавливаемые в проектном положении; комбинированные); n В по материалу: деревянные, бетонные, ж. б. , стальные, комбинированные. Классификация свай по не основным признакам: n 1. по форме поперечного сечения: круглые; многогранные; квадратные; трубчатые; прямоугольные; крестовые; треугольные; и т. д. n 2. по форме продольного сечения: цилиндрические (призматические); конические; пирамидальные; с рифленой поверхностью. n 3. по характеру действующего усилия: сжатые; растянутые; изгибаемые. n 4. по расположению в фундаменте: вертикальные; наклонные. n 5. по способу погружения: забивные; завинчиваемые; вибропогружаемые; погружаемые в лидерные скважины. 21

По особенностям передачи нагрузки на грунт наиболее распространены сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки передают нагрузку на грунт в основном нижним концом на малосжимаемые грунты (скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, твердые глины). Висячие сваи передают нагрузку на любые грунты нижним концом и за счет сил трения по боковой поверхности. сваи-стойки висячие сваи 22

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ n n n n n n а) Область применения. Полые железобетонные сваи оболочки, применяемые в мостостроении, при их наружном диаметре 0, 4 и 0, 6 м названы полыми круглыми сваями, а при диаметре 1, 2; 1, 6 и 3 м – сваями-оболочками. Применяются в фундаментах всех мостов, а также выше обреза фундамента в автодорожных, городских и пешеходных мостов. Использование железобетонных оболочек позволяет достигать глубин 30 50 м и более за счет погружения отдельными звеньями. Применяются в обычных и суровых климатических условиях. Оболочку изготавливают из обычного и предварительно напряженного железобетона и бетона класса В 35 (М 400). б) Размеры свай оболочек. длина – 4 12 м, градация через 2 м. толщина стенки – 8 и 10 см (сваи) и = 12 см (сваи оболочки) диаметр: 0, 4 и 0, 6 м – полые круглые сваи: 1, 2; 1, 6; 3 м – сваи оболочки ( 2, 0 – исключен) маркировка (см. на с. 12) в) Армирование продольная рабочая арматура (8 108 шт. ): кл. АII 20 25 мм – ненапрягаемый ж. б. ; кл. АIV 20 25 мм – предварительно напряженный ж. б. спиральная арматура 6 кл. АI шаг спирали – 10 15 см, а по концам секций на длине 1 м в 2 раза меньше. дополнительная арматура в виде каркаса – для повышения несущей способности по растягивающим напряжениям: продольная арматура 20 мм, поперечная спираль 8 мм. Процент армирования – в зависимости от несущей способности 1) для 0, 4 и 0, 6 м = 2; 2, 5 и 3% 23 2) для больших диаметров = 1, 5; 2; 3 и 5%

Строповка железобетонной сваи: а строповка сваи для подачи под молот; б ключ для разворота сваи; в перевод сваи из горизонтального положения в вертикальное; l длина сваи Армирование продольная рабочая арматура (8 108 шт. ): кл. АII 20 25 мм – ненапрягаемый ж. б. ; кл. АIV 20 25 мм – предварительно напряженный ж. б. спиральная арматура 6 кл. АI шаг спирали – 10 15 см, а по концам секций на длине 1 м в 2 раза меньше. дополнительная арматура в виде каркаса – для повышения несущей способности по растягивающим напряжениям: продольная арматура 20 мм, поперечная спираль 8 мм. 24

Стальные сваи n В настоящее время стальные сваи при капитальном строительстве не применяются. Могут использоваться при временном строительстве и восстановлении мостов, особенно при плотных и выветрелых скальных грунтах. б) Конструкция металлических свай (рис. 4) Сваи выполняются из: труб 325, 426, 630 мм и даже оболочки 1020… 1422 мм двутавров (широкополочных двутавров) пакетов из рельсов. n Достоинства металлических свай: n n n небольшая масса простота изготовления транспортабельность высокая прочность возможность проходки до прочного основания n n Недостатки: повышенный расход металла коррозия, особенно в зоне переменной влажности. n n n n 25

Винтовые металлические сваи n n Применяются при устройстве фундаментов мостов, эстакад и других сооружений, в качестве анкерных свай и устройств, широко используются в инженерных и дорожных войсках при сооружении военных мостов. б) Конструкция (рис. 5) Состоят из: 1) ствола; 2) винтовой лопасти, длиной не менее полного витка и диаметром не более 4, 5 диаметра ствола; 3) наконечника; 4) оголовка. Погружение сваи – путем завинчивания с помощью кабестана. При диаметре лопасти 3 м несущая способность сваи при глубине погружения 50 м достигала 1500 тс. Широкий диапазон применяемых грунтов. Недостаток – невысокая коррозионная стойкость. Винтовая свая из металлической оболочки: 1 – ствол; 2 – винтовая лопасть; 3 – оголовок; 4 – наконечник. 26

Типы поперечных сечений стальных свай. 27

Комбинированные сваи n Сталежелезобетонные сваи – применяются значительно чаще и представляют стальную оболочку с бетонным заполнением. Эффективны при опирании на прочные грунты. Диаметры оболочек 426… 1422 мм, толщина стенок = 8 16 м, монтажные звенья длиной 6 10 м. Соединение – сваркой. 28

Вопрос 4 Конструкции деревянных свай. 29

Деревянные сваи в капитальных конструкциях применяются очень редко, так как им присущи ряд недостатков: n ограниченная длина; n трудности погружения в плотные грунты; n способность к загниванию; n возможность повреждения насекомыми. n Хорошо сохраняются сваи, длительное время постоянно находящиеся под водой. Для этого уровень срезки деревянных свай должен быть на 0, 5 м выше УГВ или УМВ. n Применение деревянных свай рассматривается в специальной теме "Фундаменты временных и краткосрочных мостов". 30

Деревянные сваи, используемые для сооружения фундаментов военных железнодорожных мостов, подразделяются на одиночные, кустовые и сваи сплотки (рис. 2. 1). Рис. 2. 1. Деревянные сваи: а одиночная; б – кустовая; в свая сплотка. 1 – скоба; 2 – накладка; 3 болт. 31

Одиночные сваи n n изготовляют из бревен диаметром 22— 28 см (рис. 1). Затеска острия на 4 канта выполняется симметрично относительно оси бревна. Нарушение этого требования приводит к отклонению сваи от проектного положения при ее за бивке. Для погружения в гравелистые грунты на острие сваи на девают башмак, сваренный из стальных полос, и прикрепляют его заёршенными коваными гвоздями. Верхний конец сваи срезают перпендикулярно к ее оси. По центру в голове сваи высверливают отверстие под фиксирующий штырь молота. Для предохранения головы от разрушения ударами молота на нее надевают стальное кольцо (бугель). В процессе забивки при отсутствии свай необходимой длины приходится их наращивать. При этом в свае не должно быть бо лее одного стыка. Стыкование свай производится впритык на штыре с установкой, чаще всего, уголковых накладок на шурупах, реже в металлической трубе обойме с закреплением также с помощью шурупов. Длина накладок или трубы должна быть не менее трех диаметров сваи. Стык на накладках применяют, если он будет заглублен в грунт не менее чем на 2 м, а стык в отрезке металлической трубы допу скается располагать и над поверхностью грунта. 32

Рис. 2. Этапы работ по заострению сваи стальное кольцо (бугель), которое предохраняет голову сваи при забивке от разрушения дизель молотом. По конструкции он может быть разъемным из двух полуколец соединенных болтами или сварным Рис. 1. Одиночная деревянная свая: а — свая; б — трубчатый стык; в — уголковый стык; г — башмак; 1—острие сваи; 2—голова сваи; 3 — труба обойма; 4—уголковые накладки (80 х80); 5—штырь; 6 — шуруп; 7 — стальная полоса (45 х6) 33

заострение свай при помощи шаблона n Заострение свай 34

Кустовые сваи n n состоят из двух сплоченных бревен, скреплен ных через 0, 8 м скобами или болтами (рис. 2). Нижний конец свай заостряется и укрепляется во всех случаях металлическим башмаком. Голова кустовой сваи обязательно оснащается бугелем. При необходимости может производиться стыкование бревен по аналогии с одиночными сваями. Стыки бревен должны располагаться вразбежку, на расстоянии не менее 1, 5 м один от другого. В каждом бревне допускается только один стык. 35

Рис. 2. Кустовая свая: 36 а — свая; б — острие сваи; в — башмак; 1 — бугель; 2—скоба; 3 — наконечник (башмак); 4— гвозди; 5 — хомут (60 х8); 6 — стальная полоса (80 х8)

Сваи-сплотки n n n изготовляют из четырех брусьев или 3— 4 бревен (рис. 3), сплачивание которых осуществляется болтами (не менее 4 шт. на 1 метр длины сваи, считая по одной стороне), а стыкование— уголковыми накладками с расположением стыков вразбежку. Чтобы свая сплотка свободно скользила по направляющей раме при забивке, все головки болтов с одной стороны сваи утапливают и ставят заподлицо с наружной поверхностью, а уголковые накладки заменяют планками. Верхний конец сваи сплотки обрезается перпендикулярно оси, а нижний заостряется на четыре 37 грани и укрепляется башмаком.

Рис. 3. Свая-сплотка: а - свая из брусьев; б — возможные сечения сваи: 1—из трех бревен; 2 — из четырех бревен; 3 — из брусьев с обзолом; 4—из бруса (сечением 22 х22 см) 38

n n Металлические сваи изготовляются из стальных труб диаметром 300— 500 мм и могут быть как с открытым, так и закрытым нижним концом (рис. 4). В последнем случае острие сваи формируется с применением сварки. Для свай могут использоваться также прокатные профили— двутавры, швеллеры, рельсы. Рис. 4. Свая из стальной трубы: 39 1 голова сваи; 2 сварной стык; 3 - стальные накладки; 4 - сварные швы острия сваи

n Необходимая длина сваи зависит от расчетной глубины ее погружения, которая на суше должна быть не менее 3 м ниже поверхности грунта n а в русле реки — не менее 4 м (1 м идет в запас на возможный размыв грунтов возле опоры). 40

Свайные наголовники n n n Рис. 2. 1. Свайные наголовники: а для железобетонной сваи; б для круглой деревянной сваи; 1 вкладыш из прочной древесины; 2 стальной корпус; 3 амортизирующая прокладка; 4 железобетонная свая; 5 стальной бугель 41

Конец лекции. Спасибо за внимание. 42