книги / Примеры проектирования мостовых переходов

а минимальная отметка бровки	насыпи у моста по формуле
(IV-3)
^ыас(мост) == ^7мин — f =	54,83 — 0,1 / = 54,66 м.

По формуле (IV-5) определяем минимальную отметку бров­ ки подходной насыпи по величине РГВВ:

Vnac = РГВВ +	Дйн + йнаб +	кг = 52,97 + 0,14 +
+	0,30 + 0,50 =	53,91 м.

Для автомобильной дороги IV категории допускаемый мак­ симальный продольный уклон i= 60%о* минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой 7?В1>ГГ[ = 5000 м и минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой # вог=2000 м.

Устанавливаем наименьшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли за пределами разлива высоких вод.

Район расположения мостового перехода относится к III до­ рожно-климатической зоне. Наименьшее возвышение низа до­ рожной одежды над горизонтом грунтовых вод— 1,7 м. При глу­ бине залегания грунтовых вод 1,3 м и толщине дорожной одеж­ ды 0,36 м наименьшее возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли

h = 1,7 — 1,3 + 0,36 = 0,76 м.

По условиям снегозаноеимости

h = 0,30 + 0,60 = 0,90 м.

Окончательно принимаем /г = 0,90 м.

На рис. IV-4 (см. вклейку) показан запроектированный про­ дольный профиль мостового перехода. Мост через коренное рус­ ло расположен на горизонтальной площадке. Мост через прото­ ку запроектирован на уклоне /= 20%о; за мостом на участке ПК 28 + 50 — ПК 32 принят максимальный уклон 60%о- Это вы­ звано необходимостью проектирования красной линии по обер­ тывающей с невысокой насыпью в пределах населенного пункта.

§ 16. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ПОДХОДОВ К МОСТАМ. ВЫБОР ТИПА УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ НАСЫПЕЙ

Поперечный профиль земляного полотна подходов к мостам на разных участках может иметь различное очертание.

На спуске с берега речной долины на пойму, т. е. на участке, который не попадает в зону подтопления, земляное полотно проектируется или в выемке (см. ниже рис. IV-11) или в невы­ сокой насыпи (см. ниже рис. IV-6) в зависимости от рельефа и гидрогеологических условий берега долины. Если грунт из вы­

181

емки годен для возведения подходной насыпи, целесообразно проектировать раскрытую выемку. Это улучшает водно-тепло­ вой режим земляного полотна.

Между спуском с берега речной долины на пойму и подъе­ мом к мосту проектируется пойменная насыпь (см. ниже рис. IV-7) с минимальным допускаемым возвышением бровки над расчетным горизонтом высоких вод.

На данном участке откосы насыпи подтапливаются почти на всю высоту, поэтому их проектируют с крутизной не более 1 :2 по всей высоте, а если насыпь возводится из камня слабовыветривающихся пород, то с крутизной не более 1 : 1,5.

На участке подъема к мосту проектируется высокая насыпь, высота которой на переходах через крупные судоходные реки может достигать нескольких десятков метров. Надводная часть такой насыпи проектируется так же, как и обычная дорожная насыпь, т. е. крутизна верхней части откоса на высоте 6—8 м принимается 1: 1,5, а затем ниже через каждые 6—8 м крутизна откосов уменьшается на 74- В зоне подтопления откосы этой на­ сыпи проектируются как для подтопляемой пойменной насыпи. Надводная и подтапливаемая части откосов сопрягаются с по­ мощью берм, которые устраиваются шириной 2—3 м с уклоном 30%о в сторону от земляного полотна (см. ниже рис. IV-10).

В местах пересечения проток, староречий и озер поперечный профиль насыпи принимается таким, как показано на рис. IV-9. На уровне берегов пересекаемой протоки, староречья или озера на откосах насыпи устраиваются бермы шириной не менее 2— 3 м.

Устойчивость откосов высоких подходных насыпей проверяет­ ся расчетом. При этом учитываются силы тяжести, силы сцеп-

182

леиия, силы внутреннего трения и силы гидродинамического дав­ ления воды. Временная нагрузка заменяется весом эквивалент­ ного слоя грунта. Расчет устойчивости откосов производится графо-аналитическим способом.

Поверхность возможного обрушения (скольжения) откос-а принимается круглоцилиндрической, проходящей через подошву откоса. Предполагается, что центры наиболее опасных кривых скольжения лежат на некоторой прямой ОВ, положение которой зависит от высоты насыпи, крутизны ее откосов и находится при помощи построения, показанного на рис. IV-5. Значения углов (5i и Р2, необходимые для построения линии ОВ, зависят от угла наклона откоса а (табл. IV-1). Если откос ломаный, то его за­ меняют прямой, соединяющей точки подошвы откоса и бровки насыпи (пунктирная линия на рис. IV-14).

Намечают положение нескольких кривых скольжения. Объем грунта земляного полотна, отсеченный каждой кривой, разбива­

ют вертикальными сечениями на ряд отсеков					(см.	ниже	рис.
IV-14).	стремящимися		сдвинуть данный		отсек,	являются:
Силами,
1) сила Т — составляющая			веса	отсека, касательная		к кривой
скольжения;	2) сила	D — сила		гидродинамического		давления
фильтрующейся воды.
					Т а б л и ц а		IV-1
		Значения углов pi и р2
	Крутизна	а		Pi
	откоса
	1:0,58	60°		29°	40°
	1:1	45°		28°	37°
	1:1,5	33°4Г		26°	35°
	1:2	2б°34'		25°	35°
	1:3	18°25'		25°	35°
	1:4	14°03'		25°	35°
	1:5	11°19'		25°	37°

Силами* удерживающими данный отсек от сдвига, являются: I) сила внутреннего трения F = fN\ где f — коэффициент трения между частицами грунта, равный tgcp (ср — угол внутреннего трения); N — составляющая веса отсека, нормальная к кривой скольжения; 2) сила сцепления С= с/, где с —удельная сила сцепления, приходящаяся на единицу площади поверхности скольжения; I — длина кривой скольжения в пределах данного отсека.

Для каждой из намеченных кривых скольжения определяют значение коэффициента устойчивости /с, который представляет

183

собой отношение суммы удерживающих сил к сумме сил сдви­ гающих:

2 F + 2 с

(IV-6),

^T + ^ D

Вразвернутом виде выражение для коэффициента устойчи­ вости записывается следующим образом:

	f 2	^ "Ь ccLc	cBLB
			(IV-7)
	2	Т “|“ Уводы-^	2
где	cG— удельная сила сцепления сухого грунта;
	Lc —длина сухой части кривой скольжения;
	сп — удельная сила сцепления водонасыщенного грунта;
	Lu—длина водонасыщенной		части кривой скольжения;

Уводы — удельный вес воды; / — гидравлический градиент;

ZQn — суммарная площадь (всех отсеков) водонасыщенной части грунта. Остальные буквенные значения указа­ ны выше.

Численные значения физико-механических характеристик грунта (угла внутреннего трения ср, удельной силы сцепления с, объемного веса у и др.) устанавливаются на основании резуль­ татов инженерно-геологических изысканий и испытаний грунта в лаборатории. При отсутствии данных лабораторных исследо­ ваний принимаются средние ориентировочные значения физикомеханических характеристик грунта, приведенные в табл. IV-2.

Т а б л и ц а IV-2

Средние значения физико-механических характеристик грунтов

	земляного		полотна	подходных		насыпей
			У г о л	У д е л ь н а я		О б ъ е м л ы й	У д е л ь н ы й
		н н л 'т р ен н его
	Н а н м е н о в з и н е г р у н т о в			с и л а с ц е п л е ­
		т р е н и я о ,				в е с у , 7 ’/.к *	в е с 6 , 77'.иа
				н и я Су г/ м~
			гр а д
	Песок ...............		26-35	0		1,60—1,70	2,65—2,67
	Супесь .......................		14-28	0,2—2,0		1,60-1,90 2,66-2,70
	С углинок...................		8—25	0,5 -10,0 1,60—1,95 2,68—2,71
	Гидравлический градиент / для песков равен нулю; для супе­
	сей и пылеватых песков — 0,05—0,06;				для суглинков — 0,06—
	0,08.

184

Найденные по формуле (IV-7) значения коэффициентов ус­ тойчивости откладывают из соответствующего центра перпенди­ кулярно к линии ОЯ, а затем графическим построением опреде­ ляют минимальный коэффициент устойчивости и соответствую­ щую ему кривую скольжения.

Минимальный коэффициент устойчивости насыпи должен быть не менее 1,3. Если в результате расчета коэффициент ус­ тойчивости получается менее 1,3, то уменьшают крутизну отко­ сов насыпи, уширяют бермы или вводят дополнительные бермы, а затем повторяют весь расчет.

Одним из основных условий обеспечения прочности и устой­ чивости подходных насыпей является укрепление их откосов. На выбор типа укрепления оказывают влияние разнообразные фак­ торы, такие, как скорость течения, высота и длина ветровой вол­ ны, ледоход, крутизна откоса и др. (см. гл. V).

Откосы подходных насыпей укрепляются как с верховой, так и с низовой стороны, но тип укрепления верхового и низового откосов обычно принимается разный. Причиной этого является различный характер течения воды вдоль верхового и низового откосов. Кроме того, движущиеся льдины, как правило, оказы­ вают сильное воздействие только на верховой откос. Волны в одних случаях могут оказывать более сильное воздействие на верховой откос, а в других — на низовой. Это зависит от направ­ ления ветра и от длины разгона волны (см. § 4, гл. I).

Один и тот же откос (верховой или низовой) может иметь по длине насыпи различные типы укреплений на разных участ­ ках, работающих не в одинаковых условиях. Например, те уча­ стки насыпей, которые прилегают к границе разлива высоких вод, обычно требуют менее мощного типа укрепления, чем уча­ стки, находящиеся в середине разлива реки, где наблюдаются большие глубины, волны значительных размеров и высокие ско­ рости течения. В местах пересечения проток, староречий и озер, где откосы подтапливаются водой постоянно, назначается спе­ циальный тип укрепления откосов насыпи.

Могут применяться различные типы укрепления и по высоте одного и того же откоса. По высоте откосы подходных насыпей разбивают на три зоны: I — верхнюю, расположенную выше РГВВ; II — среднюю, находящуюся между РГВВ и ГМВ, и III — нижнюю, расположенную ниже ГМВ. Укрепление откосов в каждой из этих трех зон преследует различные цели, которые обусловливаются специфическими условиями работы откосов в данных зонах (см. гл. V).

Наряду с указанным в части допустимости применения раз­ ных укреплений откосов на различных участках мостового пере­ хода необходимо при выборе типов укреплений учитывать производственные соображения в отношении возможности индустриализации и механизации укрепительных работ. По

этим соображениям может оказаться целесообразным ограни­ чить число типов укреплений, устраиваемых на одном строитель­ ном объекте.

Пример 3. Проектирование поперечных профилей земляного полотна подходов к мосту и назначение типов укреплений отко­ сов насыпей на автодорожном переходе через большую равнин­ ную реку.

Исходные данные. 1. Продольный профиль мостового перехо­ да (см. рис. IV-2).

Тип I

т 1+00

Рис. IV-6. Поперечный профиль насыпи за пределами разлива высоких вод:

I —засев травами

2.Мостовой переход является участком автомобильной до­ роги III категории.

3.Грунт земляного полотна — суглинок.

Решение. В соответствии с категорией дороги ширина зем­ ляного полотна принимается равной 12 м; ширина проезжей ча­ сти— 7 м (СНиП П-Д.5-62).

На продольном профиле перехода характерными участками земляного полотна подходов являются: участок спуска с берега речной долины на пойму; участок,, находящийся между спуском с берега речной долины на пойму и подъемом к мосту; место пересечения затона и участок подъема к мосту.

На участке спуска с берега речной долины на пойму земля­ ное полотно запроектировано в невысокой насыпи с резервами (рис. IV-6). Ширина резервов и их глубина назначены с таким расчетом, чтобы получить достаточное количество грунта для отсыпки насыпи.

На рис. IV-7 и IV-8 показаны поперечные профили подход­ ной насыпи на участке, находящемся между спуском с берега речной долины на пойму и подъемом к мосту. На рис. IV-7 по­ казана также конструкция дорожной одежды. Так как на дан­ ном участке откосы подходной насыпи подтапливаются почти на всю высоту, то проектируем их с крутизной 1 :2 по всей вы­ соте.

186

На рис. IV-9 показан поперечный профиль насыпи в месте пересечения затона. На уровне берегов пересекаемого затона запроектированы бермы. Крутизну откосов насыпи выше берм

Тип а

Рис. IV-7. Поперечный профиль насыпи на участке мелкой поймы с показанием конструкции проезжей части дороги:

/ —двухслойный асфальтобетон (3,5+5 см); 2 — щебеночное, основа­ ние (35 см); 3 — песчаный подстилающий слой (20 см); ‘/ —укреп­ ление откоса одерновкой плашмя

принимаем равной 1 : 2. Бермы запроектированы шириной 3,0 м. Крутизна откосов ниже берм принята 1:3. Расчет устойчивости откосов запроектированной насыпи показал, что ее размеры на­ значены правильно (см. ниже пример 5).

	Тип Ш
иерхрдой откос	ГК 15*00
	Низодои откос

Рис. IV-8. Поперечный профиль пойменной насыпи:

/ — сборные	железобетонные		разрезные плиты		2,0X3,0X0,15	м
на слое щебня 15 см;		2 — сборные бетонные		плиты 0,50х0,50х
X0,12 м на	слое щебня	15 см;	3 — рисберма	из	камня rf=20	см

На рис. IV-10 представлен поперечный профиль высокой на­ сыпи на участке подъема к мосту. Крутизна откосов надводной части насыпи принята равной 1:1,5, а подтапливаемой— 1:2. Сопряжение надводной и подтапливаемой частей откосов осуще­ ствляется при помощи берм шириной 3,0 м.

Назначение типов укреплений откосов земляного полотна производим в зависимости от скорости течения, высоты ветровой волны и силы ледохода согласно приложению 7. Принятые типы укреплений на различных участках подходной насыпи гтриведе-

187

ны в табл. IV-3 и указаны на соответствующих поперечных про­ филях (см. рис. IV-6— IV-10). В той же таблице даны площади укрепления на каждом участке.

Пример 4. Проектирование поперечных профилей земляного полотна подходов к мостам и назначение типов укреплений отко-

Тип Ш

Верховой откос П( 18*00 Низодой отш

Рис. IV-9. Поперечный профиль насыпи в месте пересечения затона:

/ — с б о р н ы е ж е л е з о б е т о н н ы е р а з р е з н ы е	п л и т ы 2 ,0 X 3 ,0 X 0 ,1 5 м н а с л о е		щ е б н я
15 с м ; 2 — с б о р н ы е б е т о н н ы е п л и т ы 0	,5 0 x 0 ,5 0 X 0 ,1	2 м н а с л о е щ е б н я	15 саг,
3 — к а м е н н а я н а б р о с к а

сов насыпей на автодорожном переходе с двумя мостами на об­ щем разливе реки.

Исходные данные, 1. Продольный профиль мостового пере­ хода (см. рис. IV-4).

ВерхоВой откос	Тип	7
	^	НизоВой откос

Рис. IV-10.		Поперечный			профччь		насыпи	у	моста:
1 — о д е р н о в к а		п л а ш м я ;		2 —	с б о р н ы е	б е т о н н ы е		п л и т ы	0,50х
Х 0 ,5 0 X 0 ,12	м	н а	с л о е щ е б н я		15 см ;	3 —	р и с б е р м а и з		к а м н я
cl= 20 см;	4 —		с б о р н ы е	ж е л е з о б е т о н н ы е			р а з р е з н ы е		п л и т ы
	2 ,0 X 3 ,0 X 0 ,1 5 м н а с л о е щ е б н я 15 см

2. Мостовой переход является участком автомобильной доро­ ги IV категории.

3. Грунты земляного полотна — супесь легкая (на участке от ПК 10+ 84,80 до ПК 26 + 42,31) и суглинок тяжелый (на осталь­ ных участках).

Решение, В соответствии с категорией дороги ширина земля-

188

	Типы укреплений откосов земляного полотна на различных участках мостового								перехода
						(к примеру 3)
Участки под­	От ПК 0		От ПК 3		От ПК 9+50		От ПК 1'7+90 до ПК 18+30		От ПК 18+ 30
ходной насыпи	до ПК 3;		до ПК 9+		до ПК	17+90			до ПК 21+60,77
(пикетаж на­	от ПК 26+		+50
чала и конца)	+ 48 до
	ПК 30
Откосы	Вер­	И изо-	Вер­	Низо­	Верхо­	Низо­	Верховой	Низовой	Верховой	Низовой
	ховой	вой	ховой	вой	вой	вой

Зоны	по	высс-
те	откоса
Скорость тече­
ния	па	пойме
в бытовых ус­
ловиях,		м/сек
Высота ветро­
вой	ВОЛНЫ,’л*
Сила	ледохода
Тип	укрепле­		Засев
	ния		травами

11	II	II	II	II	III	II	III	I	II	I	II
0,41	0,41	0,41	0,41	0,41	0,41	0,41	0,41	—	1,20	1	1,20
0,19	0 ,,15	0,94	0,50	0,94	—	0,50	—	—	0,94	—	0,50
—		Силы! ы й		Сильн ый		Сильный		—	Сильный	—	Силь­
											ный
Одерновка		Сборные Сбор­		Сборные	Ка­	Сбор­	Ка­	ОдерСборные ОдерСбор­
плашмя		железо­	ные	железо­	мен­	ные	мен­	iiовка	железо­ iiовка		ные
		бетон­	бе­	бетон­	ная	бе­	ная	плаш­	бетон­	плаш­	бе­
		ные	тон­	ные	наб­	тон­	наб­	мя	ные	мя	тон­
		разрез­	ные	разрез­	роска	ные	роска		разрез­		ные
		ные	плиты	ные		плиты			ные		плиты
		плиты		плиты					плиты

Площадь	ук­	6060	11070	11 070	980	170	980	170	1030	4140	1030	4140
репления,	5120

ного полотна	принята равной 10 м\ ширина	проезжей	части —
6 м (СНиП Н-Д.5-62).		земляного	полотна
Назначаем	типы поперечных профилей

подходов с учетом характерных участков на продольном про­ филе перехода.

Тип Е1

Рис. IV-11. Поперечный профиль выемки на спуске в пойму:

1 — засев травами

На участке спуска с берега речной долины на пойму зем­ ляное полотно запроектировано в невысокой насыпи с резервами (см. рис. IV-6) и от ПК 4+ 27 до ПК 5+ 20 в неглубокой выемке (рис. IV-11).

Тип Ш ГК 17*00

Рис. IV-12. Поперечный		профиль пойменной	насыпи на дороге
		IV категории:
/ — рисберма из камня	cl= 20 см; 2 — сборные бетонные			плиты 0.50Х0.50Х
Х0.08 м на слое щебня	10 см; 3 — черный щебень (6 см);			4-— верхний слои
основания	(14	см); о — нижний слон	основания

На рис. IV-12 показан поперечный профиль пойменной насы­ пи. Такой профиль принят не только на горизонтальных участках подходов, но и на участках подъема к мосту через коренное русло реки, где насыпь имеет небольшую высоту. На рис. IV-12 указана также конструкция дорожной одежды.

190