CC BY
107
Бахтин Сергей Анатольевич
Bahtin Sergey Anatolievich Сибирский государственный университет путей сообщения
Siberian State Railway University канд техн. наук, профессор, декан факультета «Мосты и тоннели» candidat of technical Science, professor, dean of «Bridges and Tunnels» faculty
E-Mail: bsa@stu.ru
05.23.11 Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, мостов и транспортных тоннелей
Разработка пешеходно-автодорожных мостов для сельской местности под
современную нагрузку
Development of pedestrian and road bridges in rural areas under modern load
Аннотация: Рассматривается задача создания быстровозводимых, технологичных, экономичных и достаточно надежных мостов для отдаленных сельских районов.
The Abstract: The problem of quickly creating, technological, economical and reliable enough bridges to remote rural areas are considered.
Ключевые слова: Мост, пешеходный, автодорожный, нагрузка.
Keywords: Bridge, pedestrian, highway, load.
***
На автомобильных дорогах Новосибирской области в настоящее время находится много мостов, требующих ремонта или замены. Эти деревянные мосты построены, как правило, более полувека назад и не имели должного ухода и текущего содержания, из-за чего пришли в негодное состояние. Главной проблемой для замены старых мостов и строительства новых капитальных мостов, является их относительно высокая стоимость типовых автодорожных конструкций, не подъемная для сельских муниципальных образований.
На автомобильных дорогах Новосибирской области в настоящее время ведется работа по внедрению быстровозводимых, технологичных, экономичных и достаточно надежных мостов для отдаленных сельских районов.
Специалистами ООО «Опора» разработаны конструкции автодорожных мостов из неразрезных пролетных строений, выполненных из металлических труб, с деревянной проезжей частью и столбчатыми опорами, бетонируемыми в обсадных неизвлекаемых металлических трубах.
В частности, в 2005-2008 гг. были построены мосты по схеме 7,25+2*10,0+7,25 м под нагрузку А8 и НГ-60 и 12,0+15,0+12,0 м под нагрузку А11 и НК-80. Наибольший пролет автодорожных мостов, достигнутый к настоящему времени, составляет 21,0 м (мост через р.Тартас в Новосибирской области) [1].
Построенные мосты имеют общую длину порядка 30 - 40 м, но большинство сибирских рек имеют отверстие 50 - 60 м, сложные условия ледохода и карчехода, что требует увеличения главного пролета до 40-50 м. Этим требованиям отвечают вантовые и висячие конструкции.
Специалистами ООО «Опора» в Новосибирской области в последние годы также был построен ряд вантовых трехпролетных безраспорных мостов с максимальным пролетом 45,0 м под пешеходную нагрузку с пропуском одиночных автомобилей с нагрузкой на ось до 5 тс и шириной проезжей (прохожей) части до 4,5 м [2]. Балки жесткости и пилоны выполнены из металлических труб, ванты - из круглого металлического проката, проезжая часть - из антисептированных пиломатериалов.
В этой связи, в данной работе была поставлена задача - разработать минимальные по стоимости, технологичные и быстровозводимые мосты для сельской местности под современную автомобильную нагрузку, обеспечивающие главный пролет не менее 45 м и отверстие моста порядка 50-60 м.
Проведено вариантное проектирование на основе сравнения и анализа трех групп мостовых переходов для заданных условий:
• однопролетная внешне распорная висячая система с главными пролетами 60-65
м.
• трехпролетная внешне безраспорная вантовая система с главными пролетами
45-50 м.
• двухпролетная внешне безраспорная несимметричная вантовая система с
главным пролетом 50-60 м.
Проведенные исследования позволили выявить наиболее перспективную конструкцию: трехпролетную внешне безраспорную вантовую систему «веер» по схеме 10+45+10 м, общей длиной моста 74 м, позволяющей перекрывать реки с отверстием 54 - 60 м.
В качестве базовой для дальнейшего оптимального проектирования принята следующая конструкция пролетного строения:
Балка жесткости из двух металлических труб 530х10 мм, расставленных поперек моста на 5,7м. Габарит моста принят равным 4,5 м. Нагрузка на прогоны передается через поперечины, выполненные из металлических труб 273х8 (мм). Они раскладываются вдоль моста с шагом 3м.
Сверху поперечин укладываются деревянные брусья размером 0,22х0,20 (м) под каждой колеей автомобильного проезда. Брусья накрываются настилом, который выполнен из досок размера 150*50 (мм), уложенных поперек моста без зазоров.
Опоры свайного типа, железобетонные в обсадных трубах диаметра 530 мм и толщиной стенки 10 мм, с закрытым концом. В каждой опоре 4 сваи, расставленные поперек моста на расстояния 1,5 и 2,75 м друг от друга.
Пилон представляет собой «П-образную» раму из металлических труб. Ванты - из круглого проката с простыми узлами регулирования усилий в них при помощи обычных резьбовых соединений.
Далее было проведено оптимальное проектирование базовой модели трехпролетного вантового пролетного строения (по схеме 10+45+10 м) для трех возможных вариантов их использования в зависимости от конкретных условий данной сельской местности:
1. Пешеходный мост с пропуском одиночного автомобиля массой 12 т и
максимальным давлением на ось 5 тс.
2. Пешеходно-автодорожный мост с возможностью пропуска одной полосы
нагрузки класса А11.
3. Пешеходно-автодорожный мост с возможностью пропуска одной полосы
нагрузки класса А14.
Причем была поставлена задача выполнить данные варианты вантовых мостов максимально унифицированными, не выходящими за рамки описанной выше конструкции.
Предполагается, что последние два варианта в основном будут использоваться, как пешеходные мосты с шириной прохожей части 4,5 м. Но при пропуске одиночных автомобилей или колонн автомобилей вплоть до классов А11 и А14 пешеходы могут находиться на специальных тротуарах-убежищах шириной до 0,7 м.
Статические расчеты выбранных вантовых систем на постоянную и временную нагрузки были выполнены при помощи вычислительного комплекса МГОАБ. В качестве варьируемых параметров приняты: высота пилона, геометрическая схема вантовой системы, размеры поперечных сечений балки жесткости, стоек и ригелей пилона, вант, поперечин проезжей части.
Результаты выполненных оптимизационных расчетов приведены в таблице:
Элементы пролетного строения Пешеходная нагрузка и одиночный автомобиль Нагрузка А 11 Нагрузка А 14
Балка жесткости Две трубы диаметром 530 мм (17 т) Две трубы диаметром 530 мм (17 т) Четыре трубы диаметром 530 мм (34 т)
Пилон Две трубы диаметром 530 мм (5,8 т) Две трубы диаметром 530 мм (5,8 т) Две трубы диаметром 530 мм (5,8 т)
Ванты 4 стержня диаметром 25 мм (3,08 т) 4 стержня диаметром 32 мм (5,05 т) 4 стержня диаметром 36 мм (6,39 т)
Поперечины проезжей части Труба диаметром 273 мм с шагом 3 м (6,65 т) Труба диаметром 426 мм с шагом 2,5 м (15,56 т) Труба диаметром 426 мм с шагом 2 м (19,45 т)
Деревянные прогоны 9 штук сечением 220*200 мм 9 штук сечением 220*200 мм 9 штук сечением 250*250 мм
Расход металла на мост 32,53 т 100 % 43,41 т 133 % 65,64 т 201 %
Расход дерева на мост 46 м3 100 % 46 м3 100 % 57 м3 124 %
Технология сооружения всех трех вариантов полностью аналогична [1,2]:
• бурение скважин с извлечением грунта;
• заполнение бетоном металлических неизвлекаемых труб;
• устройство железобетонной «рубашки» вокруг свай для восприятия ледовой
нагрузки;
• монтаж на берегу балок жесткости из металлических труб совместно с
поперечинами-трубами проезжей части;
• продольная надвижка пролетного строения по временным опорам, стоящим на льду в зимнее время;
• монтаж краном пилона из металлических труб общей массой элементов до 4 т;
• установка и натяжение вант из круглого металлического проката при помощи резьбовых соединений;
• укладка деревянного настила проезжей части.
Таким образом, разработаны унифицированные пешеходно-автодорожные вантовые мосты для сельской местности под современную нагрузку, обладающие рядом достоинств:
• быстровозводимые по достаточно простой технологии (срок строительства 2-3 месяца, в том числе в зимних условиях)
• применимые на сибирских реках с отверстием до 54-60 м со сложными условиями ледохода и карчеходом
• весьма экономичные, обеспечивающие расход металла от 420 до 860 кг, пиломатериалов от 0,6 до 0,76 кубометров на 1 погонный метр моста шириной 4,5 м.
Главный редактор - д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 - до 1800) Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru
ЛИТЕРАТУРА
1.Пыринов Б.В., Куклина Е.Н. Опыт строительства и эксплуатации автодорожных мостов с деревянной проезжей частью и прогонами из металлических труб //
Совершенствование конструктивных решений пешеходных и автодорожных мостов в
условиях Сибирского региона: сборник трудов. - Новосибирск: Наука, 2012. - С.97 - 101.
2.Пыринов Б.В.Опыт проектирования и строительства пешеходных мостов в
населенных пунктах Новосибирской области с учетом архитектурных требований //
Совершенствование конструктивных решений пешеходных и автодорожных мостов в
условиях Сибирского региона: сборник трудов. - Новосибирск: Наука, 2012. - С.95 - 96.
3. Солохин В.Ф., Дядькин С.Н., Овчинников И.Г. и др. Отечественное мостостроение на рубеже XX-XXI веков: современные технологии на примере сооружения вантового автодорожного моста через реку Обь у города Сургута (монография). Саратов: Сарат. Гос. Техн. ун-т. 2002.- 128 с. ц.ил.32 с.
4. Овчинников И.Г., Бахтин С.А., Кисин Б.С., Инамов Р.Р. Вантовые и висячие мосты. ВолгГАСА. Волгоград. 2002. 103 с.
5. Ефимов П.П., Овчинников И.Г., Овчинников И.И., Скачков Ю.П. Развитие технических нормативов, используемых при проектировании и строительстве мостовых сооружений. (учебное пособие). Учебное пособие с грифом УМО. ПензГАСА. Пенза. 2002. 96 с.
6. Овчинников И.Г., Инамов Р.Р., Бахтин С.А., Овчинников И.И. Висячие и вантовые мосты: эстетические проблемы. Саратов: Сарат. Гос. Техн. ун-т. 2002. 107 с.
7. Овчинников И.Г., Козырева Е.А., Гарибов Р.Б. Моделирование работы несущих конструкций транспортных сооружений. Саратов. Изд-во СГТУ. 2004. 246 с.
8. Овчинников И.Г., Дядченко Г.С. Пешеходные мосты: конструкция, строительство, архитектура. Учебное пособие. Саратов. СГТУ. 2005. 226 с.
Рецензент: Овчинников Игорь Георгиевич, заместитель председателя Поволжского отделения Российской академии транспорта, профессор кафедры «Транспортное строительство» Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А., д-р. техн. наук, профессор.
