CC BY
0УДК 539.3
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ КОНЦЕВЫХ ОПОР МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ И СХЕМА ПРИМЕНЕНИЯ _ФИБРОАРМИРОВАННОГО ГРУНТА_
А.Ч.Хуррамов* asrorbekxurramov@mail.ru
Ключевые слова: массивные устои, обсыпные устои, устои с вертикальными стенками, реконструкция мостов и путепроводов, полипропиленовая фибра.
В наши дни большое количество мостов и путепроводов нуждается в реконструкции по целому ряду причин, приведенному, в частности [1]. Большая часть мостов находится в изношенном состоянии, требуется их ремонт и реконструкция ввиду различных видов повреждений.
К ним относятся:
- заклинка пролетного строения;
- смещение и наклон устоев;
- излом шкафных стенок;
- повреждения и нарушение работы опорных частей;
- излом свай и стоек устоя;
- потеря устойчивости формы пролетного строения;
- коррозия арматуры;
- потеря несущей способности.
Чаще всего наиболее уязвимой частью конструкции оказываются концевые опоры мостов, называемые устоями. Причем это может быть характерно сразу для нескольких конструктивно-технологических решений устоев мостов. Они одновременно воспринимают нагрузки от различных воздействий, которые отличны друг от друга по своей природе и силе. Совершенствование конструктивно-технологических решений устоев мостов является актуальной проблемой современного строительства ввиду их малоизученности, небогатого списка инновационных конструкций, а также новых методов расчета, которые бы удовлетворяли требованиям надежности и безопасности, предъявляемым к мостам и путепроводам.
Целью данной работы является обзор существующих конструкций концевых опор мостовых сооружений и предложение новой конструктивной схемы обсыпных устоев, которая позволяет снизить боковое давление грунта на концевые опоры и может применяться как при реконструкции мостов, так и при новом строительстве.
* Хуррамов Асрор Чориевич - базовый докторант Института механики и сейсмостойкости им. М.Т. Урозбоева, АН РУз.
Проследив эволюцию сопряжения мостов с подходными насыпями, можно выделить несколько типов непосредственно
устоев мостов массивные обсыпные (с вертикальными
по их конструкции: (гравитационные), конусами) и с стенками [2].
Массивные устои (рис. 1) выполняются в виде подпорных стенок из камня, бутовой кладки, бетона и железобетона. Такие устои воспринимают нагрузки от пролетного строения, переходной плиты и давления грунта подходной насыпи (или берегового склона) [3]. В данном случае грунт насыпи играет только негативную роль, заставляя возводить конструкции, которые бы могли обеспечить неподвижность и устойчивость опоры. Именно из соображений экономичности появились идеи о создании обсыпных устоев.
Обсыпные конструкции устоев с конусами, внутри которых располагаются несущие элементы устоя, являются на данный момент самыми распространенными, заменив массивные благодаря своим преимуществам. На рис. 2 изображены варианты различных обсыпных устоев [3].
Создается впечатление, что несущие элементы устоя, которые находятся внутри конуса, стали легкими и экономичными. При этом грунт насыпи образует устойчивый склон. Однако в ряде случаев данные преимущества нивелируются. Конусы обычно имеют откос с уклоном 1:1,5, а при высоких насыпях и слабых грунтах он может достигать 1:2 и более, что приводит к неоправданно большому удлинению мостового сооружения. Даже для малых и средних мостов может потребоваться два дополнительных пролета длиной 18-24 м, чтобы перекрыть конусы. Из-за удлинения моста требуется также устройство дополнительных опор, которые бы не были необходимы, если бы выбор пал на массивные устои. При этом несущие элементы устоя не освобождены от горизонтального давления грунта насыпи [4].
С появлением армогрунтовых систем стало возможным возводить устои с вертикальными стенками [4]. Возможно, в будущем именно они станут превалирующим типом. Данная конструкция позволяет полностью снять горизонтальное давление грунта насыпи с крайних опор, повышая устойчивость откоса на сдвиг за счет применения геосинтетических
материалов в грунте насыпи и образуя подпорную стенку. Крайние опоры равноудалены от лицевых сторон подпорных стенок и воспринимают нагрузку только от пролетного строения. Такая конструкция предназначена прежде всего для применения в слабых грунтах[5].
Для уменьшения или полного снятия горизонтального давления грунта насыпи с несущих элементов внутри конуса, а также для повышения устойчивости откосов или с целью придания им больших уклонов в обсыпных устоях применяются геосинтетические материалы [5], в том числе геотекстиль. Данный метод аналогичен применению геосинтетиков при
«Yosh olimlar axborotnomasi» - «Вестник молодых ученых» - «The bulletin of young scientists» 67
обратной засыпке в подпорных стенках, и в международных нормах уже давно описаны подобные технологии [6]. Экономическая эффективность использования армогрунта в устоях может достигать значительной доли от стоимости типового сооружения [7]. Авторы предлагают новое конструктивное решение, которое заключается в замене обычного грунта, использованного при устройстве обсыпных устоев, фиброармированным. Фиброгрунт представляет собой массив грунта, усиленного короткими дискретными волокнами. При равномерном смешивании с грунтом фибра дает увеличение прочности полученного композита. Существенно и то, что фибровое армирование не требует анкеровки, как линейное армирование георешетками или геотекстилем [8].
В качестве примера выполнен расчет бокового давления грунта от веса насыпи на опоры мостов по основному нормативному документу в строительстве мостовых сооружений и произведено сравнение результатов. В первом случае применяется песок мелкозернистый однородный, во втором - тот же песок, армированный полипропиленовыми волокнами [8]. Необходимые для расчета физические характеристики и параметры прочности грунтов взяты из результатов лабораторных исследований прочностных характеристик фиброармированного песка [9] и представлены в табл. 1.
Расчет производился по следующей формуле:
где рп - горизонтальное (боковое) давление; уп- удельный вес грунта, кН/м3; Их - высота засыпки, м; Тп- коэффициент нормативного бокового давления грунта засыпки береговых опор мостов, определяемый по формуле
где фп- угол внутреннего трения грунта, град.
Таблица 1. Физические характеристики и параметры прочности
исследуемых грунтов [ 161
Материал Удельный вес у, кН/м3 Коэффициент водонасыщения Sr Угол внутреннего трения ф, град Удельное сцепление с, кПа
Песок 16,4 37 10
Песок с 1 % полипропилена 16,3 0,6 43 53
По результатам расчета для устоев мостов с высотой засыпки И = 6 м составлена табл. 2.
__Таблица 2. Результаты расчета нагрузок_
Материал Высота засыпки hx, м Коэффициент бокового давления грунта засыпки т„ Горизонтальное давление грунта насыпи pn, кПа Относительное изменение коэффициента бокового давления
Песок 6,0 0,249 24,5 1,0
Песок с 1 % полипропилена 0,189 18,5 0,76
По результатам расчета можно заключить, что применение фибропеска вместо обычного позволяет уменьшить горизонтальное давление на опоры моста на 24 % в общем случае. Фибровое армирование увеличивает удельное сцепление и угол внутреннего трения песка, при этом дренажные свойства существенно не ухудшаются [9]. Это даст возможность
сократить затраты на материалы несущих элементов, облегчить обратную засыпку насыпи, но сохранить или даже увеличить прочность и устойчивость.
В перспективе классические обсыпные устои, засыпанные фибропеском, могут составить конкуренцию устоям с раздельными функциями в плане реконструкции существующих мостов или снижения затрат на строительство новых.
Литература:
1. Соколов А.Д. Структурная схема применения армогрунтовых систем при реконструкции мостов // Дороги и мосты. - 2014. - № 1 (31). - С. 139-151.
2. Соколов А.Д. Армогрунтовые системы автодорожных мостов // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2014. - № 3 (69). - С. 9-12.
3. Кузнецова А.С., Пономарев А.Б. Лабораторные исследования прочностных характеристик фиброармированного песка различной степени водонасыщения // Вестник гражданских инженеров. - 2014. - № 6 (47). - С. 127-132.
4. Mars Berdibaev, Batir Mardonov and Asror Khurramov. Vibrations of a Girder on Rigid Supports of Finite Mass Interacting With Soil under Seismic Loads. E3S Web of Conferences 264, 02038 (2021). CONMECHYDRO - 2021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126402038.
5. Бердибаев М. Ъ., Намозов Ш. З., Хуррамов А. Ч., Эгамбердиев И. Б. Причины возникновения солевой коррозии железобетонных элементов конструкции. Текст: непосредственный // Молодой ученый. 2020. № 42 (332). С.: 23-25. URL: https://moluch.ru/archive/332/74187/ (дата обращения: 25.08.2021).
6. Nematilla Nishonov, Diyorbek Bekmirzaev, Akbar Ergashov, Ziyoviddin Rakhimjonov and Asror Khurramov. Underground polymeric l-shaped pipeline vibrations under seismic effect. E3S Web of Conferences 264, 02037 (2021). CONMECHYDRO - 2021. https://doi .org/10.1051/e3sconf/202126402037.
7. Асрор Чориевич Хуррамов, Илхом^он Юсуф^онович Мирзаолимов, Шахзод Шухратович Сафаров. Способы защиты мостовых конструкций от внешних воздействий и их сравнительный анализ. Academic research in educational sciences volume 2 | ISSUE 8 | 2021. ISSN: 2181-1385. Scientific Journal Impact Factor (SJIF) 2021: 5.723. Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor 2020-21: 0.89. https://doi.org/10.24412/2181-1385-2021-8-204-212.
8. Н.А.Нишонов, Ш.З.Намозов, А.Ч.Хуррамов. Автомобиль йулларидаги куприкларнингмустах,камлигини ошириш ва узок муддат хизмат килишини таъминлаш чора-тадбирларини ишлаб чикиш. Academic research in educational sciences volume 2 | ISSUE 6 | 2021. ISSN: 2181-1385, Scientific Journal Impact Factor (SJIF) 2021: 5.723. https://doi.org/10.24412/2181-1385-2021-6-162-169.
9. Чориевич Х.А., Урозбоева М.Т., Сайдуллаевич Н.Х. (2023). Применение оптимальных методов повышения сейсмостойкости мостовых конструкций. Scientific Impulse, 1(6), 1055-1062. Retrieved from https://nauchniyimpuls.ru/index.php/ni/article/view/4654.
CHETKITA YANCHLARINING MA VJUD TARKIBIY YECHIMLARINI TAHLIL QILISH VA FIBRO-MUSTAHKAMLANGAN GRUNTNIQOLLASH SXEMASI
Maqolada keltirilgan ko prik va yo'l o'tkazgichlarning tuzilmalariga yetkazilgan zararlar ro'yxatiga ko'ra, ularning asosiy sababi yekstremal tayanchlarning ishlashi yekanligi aniqlandi. Favqulodda vaziyatlarning oldini olish va zararni bartaraf yetish uchun koprik inshootlari
muammosini chuqurroq o'rganish kerak. Ishning maqsadi poydevorning dizayn yechimlari yevolyutsiyasini kuzatish va yangi dizaynni taklif qilishdir.
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ КОНЦЕВЫХ ОПОР МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ И СХЕМА ПРИМЕНЕНИЯ ФИБРОАРМИРОВАННОГО ГРУНТА
Согласно приведенному в статье списку повреждений конструкций мостов и путепроводов установлено, что их основной причиной является работа крайних опор. Для предотвращения аварийных ситуаций и устранения повреждений требуется исследовать проблему мостовых сооружений более глубоко. Цель работы заключается в том, чтобы проследить эволюцию конструктивных решений устоев и предложить новую конструкцию.
ANALYSIS OF EXISTING STRUCTURAL SOLUTIONS OF END SUPPORTS OF BRIDGE STRUCTURES AND THE SCHEME OF APPLICATION OF FIBRO-REINFORCED SOIL
According to the list of structural damages of bridges and overpasses given in the article, it is establish that their main cause is the work of the extreme supports. To prevent accidents and repair damage, it is necessary to investigate the problem of bridge structures more deeply. The purpose of the work is to trace the evolution of the structural solutions of the foundations and propose a new design.
