Малые мосты - Дробышевский Б.А.

Автор: Дробышевский Б.А.

Теги: строительство инженерных сооружений транспорт мостостроение

ISBN: 978-5-16-014556-3

Год: 2022

Похожие

Проектирование мостов и труб. Металлические мосты

Сталежелезобетонные мосты

Строительство мостов

Расчет железобетонных мостов

Текст

Б.А. Дробышевский

МАЛЫЕ МОСТЫ
НАУЧНАЯ МЫСЛЬ

СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ

Б.Й. ПРОБЫШЕВСК1Ш

МАЛЫЕ МОСТЫ

МОНОГРАФИЯ

электроммо-

Б иблпотоммая
с и с *т е м а

гпагнит.сот

Москва
ИНФРА-М

2022
УДК 624.21/.8(075.4)

ББК 39.112

Д75

Дробышевский Б.А.

Д75 Малые мосты : монография / Б.А. Дробышевский. —

Москва : И НФ РА-М, 2022. — 228 с. — (Научная мысль). — ОО!
10.12737/990005.

I8В^ 978-5-16-014556-3 (рпШ)

I8В^ 978-5-16-107058-1 (опПпе)

Практика мостостроения показала, что срок службы малых мостов
в 2—3 раза меньше, чем больших. В монографии выявлены причины их
низкой долговечности. Предложены новые конструктивно-технологиче-
ские решения малых мостов с высокими технико-экономическими по-
казателями. Они основаны, в частности, на отказе от деформационных
швов, которые являются «болевой точкой» всякого мостового сооруже-
ния. Физически обоснована другая классификация мостов, где четко обо-
значены области применения малых бесшовных и больших мостов.

Для студентов и преподавателей, а также всех интересующихся пробле-
мами строительства мостов.

УДК 624.21/.81.(075.4)

ББК 39.112

18ВМ 978-5-16-014556-3 (рпШ)

18ВМ 978-5-16-107058-1 (опПпе)

Малые мосты являются массовой конструкций на сети автомо-
бильных дорог, составляя около 90% всех сооружений. В отличие
от больших мостов, они характеризуются низкой долговечностью.
По этой причине малые автодорожные мосты часто становятся ба-
рьерными объектами на сети дорог. Нельзя не отмстить унылый,
скучный и невыразительный внешний вид малых мостов. Это также
свидетельствует о наличии у них внутренних дефектов. Поэтому
принципиально важной для малого мостостроения становится за-
дача повышения долговечности сооружений.

Достижение поставленной цели связано с ответом на ряд во-
просов. Почему единая идеология проектирования, строительства
и эксплуатации всех мостов, отражаемая, в частности, в общих
нормативных требованиях, оказывается «невыгодной» для малых
мостовых сооружений? Избирательно ли по отношению к соо-
ружениям того или иного класса действуют факторы, влияющие
на долговечность? Можно ли считать, что существуют факторы,
влияющие на долговечность мостовых сооружений более избира-
тельно на малые мосты, чем на большие? Другими словами, имеют
ли малые мостовые сооружения специфические особенности, ко-
торые в настоящее время нс учитываются и которые следует учи-
тывать в процессе их создания?

Разрешению этих вопросов и посвящена данная работа.

Остается напомнить, что в соответствии с ныне действующей
классификацией мосты подразделяются на малые (длиной до 25 м),
средние (от 25 до 100 м) и большие (свыше 100 м). Это деление
условно, оно не имеет физических обоснований.

Данная работа проводилась автором в научно-исследователь-
ском институте транспортного строительства (ОАО ЦНИИС,
г. Москва) в должности старшего инженера, старшего научного
сотрудника, заведующего лабораторией и главного инженера про-
ектов. В процессе исследований автор пришел к выводу, что именно
малые мосты, а не большие, определяют уровень отечественного
мостостроения.
Глава 1
СОСТОЯНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО МАЛОГО
МОСТОСТРОЕНИЯ

1.1. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЙ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
В СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Результаты многочисленных обследований мостовых соору-
жений, проведенных разными организациями, свидетельствуют
о неблагополучном состоянии мостовых сооружений на автодо-
рогах страны. Из существующего парка мостов, что составляет
около 41 800 объектов, 5% находятся в аварийном состоянии, 40%
требуют реконструкции или капитального ремонта, 40% — пла-
ново-предупредительного ремонта 113]. Кроме «учтенных» мостов
на местных дорогах эксплуатируется большое число «ничейных».
В Мордовии, например, на 311 «учтенных» капитальных мостовых
сооружений приходится 105 «бесхозных». Сведения об их со-
стоянии отсутствуют.

В наиболее неблагоприятном положении находятся малые
мосты, которые являются массовой конструкцией, составляя около
90% всех сооружений. Срок службы малых автодорожных мостов
составляет от 17 до 35—36 лет [5, 19, 68, 77]. Это в 2—2,5 раза
меньше, чем срок службы больших мостов (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Сравнительная схема долговечности малых и больших мостов
«Недовыработка» ресурса малых сооружений приводит к ката-
строфически быстрому старению парка мостов. Старение проис-
ходит опережающими темпами по сравнению с новым строитель-
ством, ремонтом и восстановлением |61 ]. Темпы ввода новых дорог
падают: в 1970—80-е годы в стране ежегодно вводилось в эксплуа-
тацию от 11 до 17,5 тыс. км новых дорог |66|, в 2000 году — 7000 км,
в 2004 году — 1752 км, в 2006 году — 450 км. Объем ремонтных работ
за период с 2000 до 2006 года сократился почти вдвое [70], финан-
сирование дорожного хозяйства — в три раза [20]. Низкая долго-
вечность малых мостов приводит к многократным капитальным
вложениям для восстановления мостовых сооружений.

Старение и выход из строя малых мостов происходят на фоне
быстро растущего парка автомобильного транспорта. Только за пе-
риод с 2000 по 2005 годы, например, парк грузовых автомобилей
с тяжелыми и сверхтяжелыми нагрузками массой свыше 15 т на ось
вырос в 2,3 раза [19|. Для столь тяжелых машин искусственные
сооружения и дороги ранее не предназначались. Лишь 25% дорог
с твердым покрытием способны выдержать нагрузки 10-12 т на ось,
остальные дороги были запроектированы под нагрузку 5 т/ось [66].

За период с 1992 по 2004 гг. общая численность автомобильного
парка страны возросла в 1,9 раза. Среднегодовой прирост числен-
ности легковых автомобилей составил около 7,5%, то есть почти
два миллиона 120].

«Плохие дороги» являются одной из причин высокого травма-
тизма. Количество ДТП на них в 8—10 раз превышает европейский
уровень. Среднее число погибших на 100 участников ДТП выше
уровня развитых стран в три раза [20].

На сети автомобильных дорог из общего парка мостов 19% яв-
ляются деревянными [13]. В Северо-Западном регионе они состав-
ляют 33%, в Якутии — 67,7% (рис. 1.2). В зимний период движение

Рис. 1.2. Деревянный мост в Якутии
Рис. 1.3. Многоочковое водопропускное сооружение на севере Западной
Сибири. На нижнем снимке показана насыпь, размытая в результате недоста-
точной пропускной способности труб

транспорта с таких мостов переключается на устраиваемые рядом
ледовые переправы. Деревянные мосты строят из древесины слу-
чайных пород без технологической ее подготовки.

Как выход из положения находят применение низководные
мосты, которые на период паводка остаются под водой, пропуская
лед над собой. Практикуется замена мостовых сооружений мно-
гоочковыми водопропускными трубами (до 18 очков). Эта замена
в сложных гидрологических и геокриологических условиях не яв-
ляется адекватной (рис. 1.3).

Финансовые ограничения заставляют использовать временные
и краткосрочные мосты намного дольше их проектного срока
службы с угрозой для безопасности движения. Так, мост на 121 км
ж.д. линии Обская — Бованенково (схема 3 х 18,53 м), рассчитанный
на эксплуатацию в течение одного года, эксплуатировался 15 лет.

В силу необходимости малые мостовые сооружения в большом
количестве продолжают использовать даже после значительного
или полного исчерпания ресурса (рис. 1.4—1.7).

Рис. 1.4. Мосты на подпорках. На правом снимке показан мост на 207-м км
автодороги Ленек — Мирный — Удачная (схема 1 х 19 м). Все балки сломаны
посередине, 2001 г.

Рис. 1.5. По этому мосту пока еще ходят поезда
Рис. 1.6. Автодорожный мост через реку Витим длиной 570 метров

Рис. 1.7. Прогнившая проезжая часть моста на Алтае

Рис. 1.8. Устой моста возле Вилюйской ГЭС (Якутия)
За отсутствием малых мостов используются различные под-
собные средства (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Вместо пешеходных мостов

Необходимость пропуска по мостам сверхнормативных тяжелых
нагрузок обусловливает ограничение транспортных потоков путем
организации попеременного одностороннего движения по оси со-
оружения.

Деформационные швы (ДШ) остаются наиболее уязвимым эле-
ментом моста. Используемые на малых мостах отечественные ДШ
недолговечны. Применение их предсказуемо ассоциируется с вы-
ходом их из строя в течение первых лет эксплуатации. Срок службы
их редко достигает 6—8 [75, 80], а по другим данным — 8—10 лет [44|.
В той или иной мере все ДШ имеют дефекты сразу же после завер-
шения строительства [81].

Поврежденные или вышедшие из строя ДШ вызывают повы-
шенные динамические воздействия на пролетное строение и под-
ходы к нему. Это ведет к ускоренному выходу из строя главных
балок, разрушению проезжей части на мосту и подходах к нему,
а также увеличению просадок насыпи перед мостом. Через де-
фектные ДШ агрессивная вода с проезжей части моста и подходов
попадает на торцы пролетного строения, а оттуда — в каналы пу-
стотных плит и на опоры. Следствием этого являются коррозия
бетона и арматуры ригеля и тела опоры, загрязнение и коррозия
опорных частей, что ведет к нарушению их нормального функцио-
нирования и изменению кинематики работы сооружения в целом.
Движение транспорта по мосту при разрушении ДШ становится
не только дискомфортным, но и опасным.

Причины быстрого выхода ДШ из строя разнообразны. К ос-
новным из них следует отнести:

— недостатки конструкций;

— недостатки проектов привязки ДШ, применение не по на-
значению;

— недостаточное качество строительно-монтажных работ;

— повышение интенсивности движения автотранспорта, ко-
торое приводит к образованию колеи, вследствие чего воз-
растает динамическое воздействие на ДШ; это является при-
чиной разрушения почти трети всех ДШ;

— неграмотное содержание; практика применения ДШ показы-
вает, что грамотный технический уход за ДШ во время эксплуа-
тации моста отсутствует. Это приводит к их засорению. Они пе-
рестают воспринимать деформации пролетных строений.

В определенной степени недостатки ДШ обусловлены несоот-
ветствием зарубежных норм российским условиям, отсутствием
отечественных нормативных требований к конструкциям зару-
бежных ДШ. Имеет значение недостаточная осведомленность ин-
женеров о технических характеристиках применяемых ДШ, осо-
бенно иностранных, запрещенных в ряде стран национальными
нормами. В основе работы разных конструкций ДШ часто лежат
различные принципы.

Затраты на ремонт ДШ, по мнению иностранных специалистов
[101], не дают должного эффекта, так как ремонтные работы всегда
проводятся в условиях дефицита времени, помех со стороны про-
ходящего транспорта, невысокого и трудно контролируемого ка-
чества. Нельзя не учитывать и неопределенность расчетов.

Вслед за ДШ следует отказ железобетонных пролетных строений.
Их долговечность существенно зависит от поврежденных ДШ, доля
которых достигает 50—70% [74]. С учетом других факторов боль-
шинство железобетонных пролетных строений имеет те или иные
дефекты, влияющие на их долговечность.

Значительное влияние при этом оказывает усадочное трещино-
образование в бетоне конструкций. Поданным лаборатории испы-
таний мостов ЦНИИСа, все пролетные строения имеют трещины,
происхождение которых связано с усадкой. На одном из мостов
возникновение более 90% трещин зафиксировано в первый год
эксплуатации конструкций.

Автором было обследовано 348 блоков автодорожных пролетных
строений на Дальнем Востоке, в Читинской области, в Бурятии
и в Монгольской Народной Республике |10|. Все трещины одной
из причин своего появления имеют усадку. В частности, на авто-
дорожном мосту через реку Керулен в Монголии (схема моста 33 х
х 8 м, конструкция пролетного строения плитно-ребристая
в сборном варианте, армирование обычное) по результатам обсле-
дования, проведенного через 32 года после строительства моста,
трещины обнаружены во всех 110 осмотренных балках. При первом
обследовании в начале эксплуатации моста была обнаружена лишь
одна поперечная трещина в нижнем поясе только одной балки.

Длительное воздействие усадочных и периодических гради-
ентных температурных деформаций приводит к образованию гу-
стой сетки поверхностных трещин. Они ослабляют сечение кон-
струкции. В наиболее невыгодном положении находятся крайние
(фасадные) балки и плиты (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Разрушение защитного слоя в балке пролетного строения

В пустотных железобетонных плитах полости недоступны для
осмотра. Полости выходят на торцы, и в них попадает вода через
разрушенные ДШ. Вода, являясь разрушителем, скапливается там
в случае провиса плит, так как дренажные отверстия отсутствуют.
В тонких перегородках между полостями защитный слой состав-
ляет около 20 мм, что становится причиной коррозии арматуры.
В силу отмеченных причин, срок эксплуатации пустотелых плит
составляет в основном от 17 до 25 лет.

Остаются невыявленными многие вопросы деформативного
и силового взаимодействия железобетонной плиты и металли-
ческих главных балок сталежелезобетонных пролетных строений.
Следствием этого является их низкая долговечность; они так же,
как железобетонные пролетные строения, не доживают до норма-
тивного срока службы.

Преждевременному выходу из строя конструкций часто пред-
шествует неисправность гидроизоляции. По данным эксплуатации
мостов в Санкт-Петербурге, срок ее службы составляет около
8 лет [65].

Долговечность полотна на металлическом пролетном стро-
ении с ортотропной плитой определяется длительностью от 2
до 8—10 лет вследствие выхода из строя асфальтобетонного по-
крытия. Традиционные способы устройства проезжей части на про-
летном строении такого типа не позволяют обеспечить более дли-
тельный срок ее службы [30, 53].

Низкой долговечностью характеризуются резиновые опорные
части (РОЧ), широко применяемые в малом мостостроении.По
результатам обследований автором автопроезда по плотине Волж-
ской ГЭС (схема в осях опор 38 х 26 м, габарит Г-7) 11 % РОЧ после
20 лет эксплуатации оказались неисправными. На устоях эстакады
объезда г. Саранска уже в течение пятилстнего строительного пе-
риода все РОЧ полностью вышли из строя (рис. 1.11).

Несмотря на то что РОЧ являются «временной» конструкцией,
замена их в стадии эксплуатации не предусматривается. Следствием
разрушения РОЧ является, как правило, нерасчетная работа опор
и пролетных строений, что ведет к преждевременному выходу этих
конструкций из строя. Состояние опорных частей во время экс-
плуатации остается практически неизвестным. Это проблема меж-
дународная; она вызывает серьезную озабоченность специалистов.

Опоры из оболочек часто бывают настолько повреждены трещи-
нами, что их приходится усиливать. В одних случаях их заключают
в металлические бандажи (рис. 1.12), в других — в защитную же-
лезобетонную рубашку. Ряд мостовых опор находится в аварийном
состоянии и требует капитального ремонта.

На многих объектах трещины в оболочках выявлены только в тех
зонах, где имеются бетонные пробки, т.е. в верхней части стоек,
при сопряжении их с ригелем, и в нижней — при сопряжении с ро-
Рис. 1.11. Резиновые опорные части после пяти лет эксплуатации

Рис. 1.12. Усиление поврежденных железобетонных оболочек тела опоры

стверком. Чем больше высота пробок, тем больше трещин. Коли-
чество трещин раскрытием более 0,05 мм в заполненных оболочках
в отдельных случаях превышает число трещин в полых оболочках
в 25—95 раз. Трещины в оболочках появляются в первые месяцы
и годы после заполнения их полостей и имеют тенденцию разви-
ваться во времени.
Срок эксплуатационной службы всех конструктивных элементов
малых мостов существенно ниже нормативного [5, 54, 65, 68, 69, 72
и др.|. Это наглядно показано на рис. 1.13.

3 60

1 — деформационные швы; 2 — резиновые опорные части; 3 — проезжая часть;

4 — гидроизоляция; 5 — фасадные ж.б. балки; 6 — средние ж.б. балки

Рис. 1.13. Срок службы элементов мостов

Главным требованием к зоне сопряжения моста и насыпи явля-
ется «незаметность» перехода для транспорта с одного сооружения
на другое. Основным недостатком существующих мостовых соору-
жений является именно «заметность». Она проявляется в резуль-
тате двух основных причин: разных просадок этих двух сооружений
и разномодульности материалов проезжей части на мосту и насыпи.

Просадки грунтов насыпи непосредственно перед въездом
на мост имеют разную природу и являются весьма распростра-
ненным дефектом. Это приводит к дискомфорту движения транс-
порта, возникновению опасности управления автомобилем и ста-
новится провоцирующим фактором для развития иных деградаци-
онных процессов на контакте между мостом и насыпями. Просадки
участков перед въездом на мост выявлены примерно в 25% случаев
после 5—50 лет их эксплуатации [51].

На железнодорожном участке Беркакит — Томмот длиной 360 км
после 10—15 лет рабочего движения было досыпано 20% грунта и бал-
ласта перед сдачей этого участка в эксплуатацию |64|. Наибольшие
дефекты имеют участки насыпи, непосредственно примыкающие
к мосту, что связано в основном с трудностью использования в этой
зоне грунтоуплотняющих механизмов. На участке длиной 59 км же-
лезнодорожной линии Улак — Эльга после четырех лет безнадзор-
ности (после приостановки строительства) путь в целом выглядел
удовлетворительно и мог эксплуатироваться, однако перед мостами
имело место зависание рельсов над насыпями высотой до 1 м [73].

Просадки образуются в виде плавной кривой на длине прибли-
зительно равной высоте насыпи подхода, но не более 10 м. Макси-
мальное значение просадки находится посередине этой зоны или
сдвинуто ближе к устою. Осадки во времени протекают неравно-
мерно. Наиболее интенсивно они происходят в первый год фор-
мирования земляного полотна и составляют 70—80% от конечной
величины [62].

Просадки зависят от многих техногенных и природных воздей-
ствий. Их основные причины следующие:

— различная деформативность моста и насыпи: просадки на-
сыпи могут достигать 10—13% от ее высоты, а просадками
моста практически можно пренебречь;

— просадки коренных грунтов, подстилающих насыпь;

— упругие просадки моста и насыпи от временной нагрузки;

— наличие динамической составляющей от воздействий эки-
пажей, вызываемой неровностями и просадками проезжей
части перед въездом на мост. Этот фактор вызывает также де-
фекты на мосту в виде поперечных наплывов на асфальтовом
покрытии на длине до 5 м от ДШ [62];

— смещение верха гибких устоев в сторону пролета до упора
шкафных стенок в торцы балок (рис. 1.14). Одной из причин
этого дефекта является расширение влажного грунта засыпки
при его промораживании. Такие деформации невозможны
при устройстве засыпки из дренирующих крупнообломочных
и гравийно-щебеночных пород, а также крупнофракционных
песков. Но они являются весьма значительными для мелко-
дисперсных суглинистых и пылеватых грунтов, особенно за-
грязненных в процессе эксплуатации сооружения.

Рис. 1.14. Смещение шкафной стенки
Важной причиной просадок насыпи перед въездом на мост яв-
ляется ее обводненность [43]. Она относительно более высока, чем
в больших мостовых сооружениях. Обводненность при низких
отрицательных температурах — важная причина растяжки (по-
перек оси сооружения) и отжатия оголовков водопропускных труб
(рис. 1.15).

Рис. 1.15. Отжатие открылков

На сети автомобильных дорог вместо железобетонных арочных
засыпных мостов находят применение «покупные» трубы больших
диаметров из гофрированного металла (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Металлическая гофрированная труба

С начала 2000-х годов в нашей стране активно внедряются метал-
лические гофрированные трубы диаметрами до 7 м отечественного
производства, и до 15—17 м — европейского. Уже в самом начале их
эксплуатации отмечается большой процент брака в виде изменения
геометрии сооружения, что свидетельствует о нерасчетной работе
трубы. При этом возникает перенапряжение материала в отдельных
зонах конструкции и в болтовых соединениях. Дефекты в этих кон-
струкциях возникают оттого, что в процессе строительства не было
обеспечено взаимодействие трубы и грунтовой засыпки, на ко-
торое они были рассчитаны. Возведение этих труб тесно связано
с высокой культурой монтажа и засыпки в соответствии с техно-
логическими регламентами. Так, тщательно выполнялись техноло-
гические требования к возведению металлических гофрированных
труб в царской России, начало широкого строительства которых
относится к 1880-м годам. Массовые и выборочные обследования
этих труб, проведенные в 1960-е годы, показали, что половина их
в возрасте 60—80 лет еще может эксплуатироваться и далее, а вторая
половина вышла из строя вследствие коррозии металла 1100]. Од-
нако в современной практике достижение высокой культуры про-
изводства трудно обеспечить, так как строительство таких объектов
часто отдается на откуп случайным организациям.

Наибольшее число дефектов имеет место в зоне вечной мерзлоты.
В криолитозоне с повышенным снегопереносом распространены
случаи деформаций мостовых сооружений, связанных с дегра-
дацией мерзлоты. Эти дефекты отмечаются на малых мостах
и не встречаются практически на средних и больших. К этой зоне
относятся, в частности, север Западной Сибири и Ямал. На авто-
дороге «Уренгой-280» несколько малых мостов получили недопу-
стимые деформации и были заменены новыми. Случаи разрушения
мостов, связанные с деградацией мерзлоты, имели место и на БАМе
(рис. 1.17).

Рис. 1.17. Деформации устоев вследствие ухода мерзлоты из-под моста
На железнодорожной линии Обская — Бованенково на Ямале
на участке от 0 км до 160 км после 17 лет эксплуатации все трубы
имели существенные дефекты, четвертая часть находилась в не-
удовлетворительном состоянии. На этом участке расположено 156
труб. К ним относятся металлические трубы диаметром 1420 мм
(«газовые»), металлические гофрированные, железобетонные пря-
моугольные и круглые. Все дефекты связаны с деформациями, выз-
ванными протаиванием оснований.

Обследования более 3,5 тысячи труб на железных дорогах Си-
бири показали, что количество деформированных сооружений (ка-
менных, бетонных и железобетонных) составляет от 13,4 до 51%.
Среди них деформации растяжки и отжатия оголовков имеют
от 36 до 100% сооружений. В зоне вечной мерзлоты количество де-
фектных труб значительно выше 178). По результатам других обсле-
дований 109 труб на Амурской ж.д., 69% их получили деформации
растяжки.

В зоне оголовков отверстия труб полностью заносятся снегом,
поэтому установить их местонахождение в весенний период, чтобы
расчистить оголовки перед паводком, бывает затруднительно. Часто
эти поиски с помощью ковша экскаватора приводят к разрушению
труб (рис. 1.18).

Рис. 1.18. Разрушение трубы при ее расчистке от снега
Недостаточные темпы дорожного строительства серьезно
усложняют проблемы освоения северных и восточных районов
страны, в том числе зоны вечной мерзлоты.

Только на трех крупнейших газоконденсатных месторождениях
Ямала предстоит добывать более трети от всего объема добычи газа
в стране. В недрах Якутии разведано свыше 1500 месторождений
минерально-сырьевых ресурсов. Здесь дорожная сеть с твердым
покрытием связывает с районными центрами только 48 насе-
ленных пунктов из 629 [52]. Насущным является строительство
дорог в районе промышленного освоения БАМа. Требуется создать
транспортный коридор «Урал Промышленный — Урал Полярный»,
включающий в себя автомобильную и железную дороги. Коридор
обеспечит, в частности, вхождение в транспортную сеть и потен-
циально емкий рынок Средней Азии.

Сложность производственных задач, подлежащих решению,
усугубляется регрессом дорожного строительства, в основе кото-
рого одной из причин является низкая долговечность малых мо-
стовых сооружений.

Остается напомнить, что под долговечностью как одним из по-
казателей надежности понимается свойство объекта сохранять ра-
ботоспособное состояние до наступления предельного состояния
при установленной системе технического обслуживания или ре-
монта. Долговечность сооружения определяется его техническим
состоянием, меняющимся в результате многофакторного воз-
действия природного характера (землетрясения, паводки и др.),
техноприродного (просадки, деформации, криогенные процессы
и др.), техногенного (дефекты строительства, проектирования
И др.).

Сроки службы мостовых сооружений не имеют строгого обо-
снования в отечественных нормативных документах. За рубежом
наблюдается аналогичная картина, сроки службы там определены
в широких пределах: от 60 до 120 лет.

Среди факторов, определяющих долговечность мостов, важную
роль играют политические и социально-экономические условия
в стране. Они олицетворяют собой внешнюю среду, в которой про-
текают рождение, строительство и эксплуатация сооружения.

1.2. ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА

На качество (долговечность) мостового сооружения оказывает
влияние человеческий фактор (ЧФ). Гегелевская философия посту-
лирует: «жить в обществе и быть свободным от общества нельзя».
Так и мосты, как творение рук человеческих, нельзя рассматривать
в отрыве от общественного уклада.
Мостовые сооружения следует рассматривать как часть сложной
системы, включающей в себя внутренние и внешние факторы, ко-
торые находятся в равновесии, постоянно нарушаемом, К внешним
факторам относится, в частности, социальная среда. Она может
быть рассмотрена на нескольких уровнях. Одним из таких уровней
должно стать общество, которое и осуществляет в том или ином
объеме транспортное строительство. С другой стороны, общест-
венная история есть не что иное как история индивидуального раз-
вития (К. Маркс). А это значит, что обоснованным является также
изучение проблемы на уровне «человек». Имеет смысл выделить
переходное звено между обществом и человеком, которое называ-
ется «инженерной общественностью».

Ниже рассмотрено взаимодействие мостового сооружения и со-
циальной среды на трех уровнях: «общество», «инженерная обще-
ственность» и «человек».

Из всего многообразия процессов на уровне «общество» выделим
отношение к науке. Ее следует рассматривать как положительный
фактор увеличения долговечности мостовых сооружений.

Наука — это составляющая культуры. Оба эти понятия без-
мерны в своем объеме. Наука — это сфера деятельности, направ-
ленная на выработку и теоретическую систематизацию объек-
тивных знаний о действительности. Это наиболее весомая часть
производственного процесса. Цель науки — получение истины,
одна из задач — уберечь практиков от ошибок и необоснованных
технических и экономических рисков. Культура много древнее
и шире науки. Она является для науки компасом. «Теоретически
наука бесконечна в своем развитии, ибо то, что мы знаем — огра-
ниченно, а то, чего не знаем — бесконечно».

Сузим понятие науки до уровня мостостроительной практики.
Для оценки состояния науки принципиально важно, в каких еди-
ницах ее измерять. Таких измерителей может быть несколько, од-
нако наиболее полно отвечающим нашим целям является долговеч-
ность мостовых сооружений.

Потребность общества в таких видах транспорта, как авто-
мобильный и железнодорожный, а значит, и в соответствующих
транспортных коммуникациях, представляется очевидной. Пони-
мание важности транспортной проблемы имелась всегда на всех
уровнях общества. Было понятно, что освоение необъятных про-
странств страны может осуществляться в первую очередь только
в результате транспортной экспансии.

Однако отношение к науке в разные периоды развития страны
было разным.

В обществе дореволюционном (до февраля 1917 года) начало
транспортного строительства можно отнести к 1788 году, когда
на Александровском пушечном заводе, а позже на других горных
заводах Алтая и Урала железная дорога широко использовалась для
перевозки руды и других материалов,

С 21 января по 4 февраля 1834 года происходили пробные по-
ездки первого в России паровоза Черепановых, Второй, более
мощный, паровоз в 1835 году водил составы весом до шестнадцати
тонн. Паровозы оригинальной конструкции, созданные Черепано-
выми, представляли гораздо более совершенную машину, чем вы-
пускавшиеся за рубежом.

От Петербурга до Царского Села первые поездки по железной
дороге с конной тягой начались 27 сентября 1836 года, а паровой —
в конце ноября. Поезд имел длину 91 м и мог перевозить 340 че-
ловек.

В 1843 году стали строить двухпутную дорогу из Петербурга в Мо-
скву длиной 604 версты. Петербургско-Московская железная до-
рога, самая длинная по тому времени в Европе, представляла собой
сложное сооружение. Здесь потребовалось построить 69 труб, 19 пу-
тепроводов и 184 моста, в том числе через такие крупные реки, как
Волга, Волхов, Тверца, Мета. Дорога была устроена исключительно
русскими инженерами и техниками. Принятая в то время ширина
колеи, равная 1524 мм, так и осталась до нашего времени,

С 1853 года стали применять мостовые конструкции из стали.

К 1860 году в стране было возведено уже 1600 километров же-
лезных дорог. В 1865 году указом императора Александра 11 было
создано Министерство путей сообщения. К началу XX века оно
стало мощным государственным учреждением, в котором рабо-
тали около полутора тысяч человек. А Россия стала одной из круп-
нейших железнодорожных мировых держав. В период с 1893 по 1897
годы средний прирост железнодорожной сети составлял 2,7 тысячи
километров в год. Таких темпов не знала ни одна страна в мире.
По количеству построенных дорог Россия еще отставала от пере-
довых стран Европы и Америки, так как они раньше встали на путь
индустриального развития, но быстро догоняла их.

Знаменитой стройкой России стал Транссиб длиной 9288 кило-
метров. Эта самая длинная магистраль в мире соединила Москву
с Дальним Востоком. Ее строили с 1891 ио 1916 год. Здесь было воз-
ведено свыше семи тысяч различных искусственных сооружений.
Среди них был построен ряд выдающихся по своим параметрам
мостов, которых не знали тогда ни в Европе, ни в Америке.

Железнодорожный транспорт стал приоритетным. По данным
на 1913 год, его грузооборот в шесть раз превосходил речной. По-
строенные до революции 1917 года железные дороги составляют се-
годня около восьмидесяти процентов современной сети российских
железных дорог.
Русские инженеры первыми в мире опробовали на практике
в 1876 году в качестве движущей силы электричество.

В 1916 году был принят пятилетний план, по которому планиро-
валось построить около тридцати тысяч километров железных дорог
(шесть тысяч километров в год!). Это была серьезная программа
лечения основного недуга России — бездорожья. Она успешно ре-
ализовывалась, так как базировалась на мощной экономике, ко-
торая интенсивно развивалась, несмотря на то, что в это время шла
Первая мировая война.

В описываемый период воспринималось совершенно есте-
ственным то, что дорожное строительство должно сопровождаться
«дорожной наукой». Этого требовали бурное развитие конструкций
и технологий, разработка новых материалов и расчетной базы.

В советском обществе можно выделить два резко различных пе-
риода. С 1917 по 1924 годы (период гражданской смуты) никакого
строительства практически не было. В дальнейшем, с 1924 по 1991
год, объемы транспортного строительства были несравненно ниже,
чем в царской России. В период расцвета Советского Союза устой-
чивые ежегодные темпы строительства железных дорог составляли
тысячу километров в год.

Однако в этот период можно отметить превосходное отношение
к науке. Выдающаяся роль ее воспринималась таковой однозначно,
и наука возвышалась государством сознательно. В описываемый
период наука достигла наивысшего расцвета. Идеальной организа-
цией, которая обеспечивала функционирование науки в советский
период, было Министерство транспортного строительства СССР
в лице Главного технического управления.

Был создан ряд мощных научно-исследовательских центров, ко-
торые решали все проблемы транспортного строительства в стране.
В 1926 году начал работу СоюздорНИИ. В 1935 году был органи-
зован Всесоюзный научно-исследовательский институт транс-
портного строительства (ЦНИИС). В 1954 году он вошел в состав
Министерства транспортного строительства. В период его расцвета
(до начала перестройки) в ЦНИИСе насчитывалось шестнадцать
отделений, в которых работали две с половиной тысячи сотруд-
ников. Ни одна крупная транспортная стройка страны не осуще-
ствлялась без участия ученых. В качестве непосредственных испол-
нителей непременно указывались ЦНИИС и СоюздорНИИ.

В постсоветском обществе (после 1991 года), отягощенном
множеством проблем, не уделялось внимания, особенно в первое
десятилетие, транспортному строительству. Железную дорогу
от Алдана до Томмота длиной 80 километров, что в Якутии,
строили с 1992 по 1997 год. Строителям зарплату не платили, их
труд оплачивали продуктами. На полуострове Ямал, в северной
части которого имеются запасы нефти и газа планетарного мас-
штаба, повели однопутную железную дорогу еще в 1986 году.
Линию Обская (0 км) — Бованенково (525 км) — Карская (572 км)
строили до 2011 года.

Общество должно ощущать потребность в науке, однако в на-
стоящее время эта тенденция пока не обозначились. Востребован-
ность общества в науке является внешним стимулом для ее раз-
вития. Эта востребованность материализуются в виде финансовых
вливаний в науку. Однако таких вливаний в настоящее время
не происходит, финансирование отраслевой науки на государ-
ственном уровне отсутствует.

Исчезло Министерство транспортного строительства и нахо-
дившееся в его составе Главное техническое управление, которое
руководило наукой в отрасли. После 86 лет славной деятельности
погиб СоюздорНИИ,

Мостовое строительство выполняется частными бизнес-струк-
турами. Работа, производимая ими в условиях рынка и конку-
ренции, является услугой. Нередко только от личных качеств руко-
водителя зависит, в какой степени следует учитывать нормативную
базу, регламентирующую качество строительства. Их деятельность
направлена на получение заказов в максимальном объеме и извле-
чение прибыли. Такие понятия, как долговечность сооружения
и надежность в эксплуатации, отсутствуют в лексиконе частных
фирм. А поэтому в услугах науки они не нуждаются.

Контроль со стороны государства по разным причинам также
отсутствует. В условиях свободного и неуправляемого обществом
рынка бизнес-структуры саморазвиваются вширь и вглубь, имея
ограничения в своей деятельности в основном лишь со стороны
конкурирующих структур.

Общество должно ощущать потребность в науке, однако в на-
стоящее время эта тенденция не просматривается. Отсутствие вос-
требованности общества в науке лишает ее внешнего стимула для
развития, Невостребованность науки де-факто является причиной
и следствием ее деградации. Она проявляется в отсутствии мно-
гоуровневых программ исследований, утечке мозгов за границу,
старении кадров, потере лабораторной и испытательной базы;
разрушении горизонтальных связей между научными подразделе-
ниями, ликвидации координирующих связей и т.д. Наука пере-
стала выполнять важнейшие функции, такие как генерация идей;
опережающий поиск прогрессивных технических решений; анализ
процессов и тенденций, происходящих в отрасли; обобщение оте-
чественного и зарубежного опыта и т.д.

В результате игнорирования науки технический прогресс воз-
можен лишь на базе эмпирического подхода и интуиции. Такой
путь не имеет перспективы, ибо путь научного, алгоритмического
поиска короче, чем интуитивно-эмпирический.

Общество инертно. При решении текущих вопросов мостостро-
ения общество как фактор влияния на долговечность мостовых со-
оружений рассматривается как данность, которой «нельзя пользо-
ваться». Однако эта данность в своем потенциале обращена «против
мостов». При этом в большом мостостроении некоторый элемент
востребованности научного потенциала имеет место, в малом —
практически нет.

Под инженерной общественностью мы понимаем элитную часть
мостовиков, «черноземный слой» мостовой общественности, ее
«филейную» часть.

Функции инженерной общественности можно сформулировать как:
— определение приоритетов в конструировании, технологиях,
методах расчетов мостовых сооружений и др.;

— озвучивание проблем в отечественном мостостроении;

— оценка состояния интеллектуального и профессионального
уровня кадров мостостроения;

— накопление банка данных об аварийных ситуациях и др.

В дореволюционном обществе (до февраля 1917 года) элита страны
формировалась столетиями. Этому служили семейное воспитание,
направленное образование и сложившиеся традиции.

При общей низкой грамотности в стране именно элита «дер-
жала марку» страны. База элиты росла чрезвычайно быстро: с 1897
по 1914 годы бюджет народного образования увеличился на 628%.
Ежегодно открывались тысячи школ. При Николае II выпускалось
больше газет и журналов, чем в СССР в 1988 году.

Элита играла решающую роль в развитии страны. Инженерная
общественность в транспортном строительстве как часть элиты де-
лала всю «погоду» в мостостроении.

Мостостроительная школа в России всегда отличалась рацио-
нализмом в выборе и оценке конструкций, отказом от надуманных
решений во имя внешней эффектности, стремлением к возможно
более полному учету условий работы сооружений. Мостостроение,
как новая отрасль хозяйства в стране, столкнулась с множеством
технических проблем, и успех при сооружении мостов в известной
степени определял прогресс железнодорожного строительства
и эффективность железнодорожного транспорта в целом.

Русские мостовики не знали таких ужасных катастроф, которые
имели место в Европе и Америке. А там были периоды, когда пас-
сажиры переходили мосты «вручную», и только затем продолжали
путешествие.

Мостовая элита, к которой относятся Д.И. Журавский,
В.И. Граве, С.В. Ксрбсдз, И.Ф. Рсрбсрг, Л.Ф. Николаи, Ф.С. Ясин-
ский, Г.П. Передерий, Н.А. Белелюбский, К.Я. Михайловский,
Л.Д. Проскуряков и многие другие замечательные специалисты
своего дела, оставили немалое наследство в виде готовых соору-
жений и учебных пособий. Благодаря им строительство велось до-
бротно, построенные сооружения не вызывали никаких проблем
в процессе эксплуатации.

Железнодорожники, как наиболее молодой класс в стране, был
особо почитаем на всех уровнях общества. Отношение к ним можно
сравнить лишь с отношением к космонавтам в СССР.

В советском обществе в период с 1917 по 1924 годы элита была
физически уничтожена. Был развязан красный террор, направ-
ленный против всего зажиточного сословия. А этот слой и являлся
обиталищем инженерной общественности мостостроения.

Газета «Красный меч» от 18 августа 1919 года поясняет, что такое
«красный террор»: «,..у буржуазной змеи должно быть с корнем
вырвано жало, а если нужно, и распорота жадная пасть, вспорота
жирная утроба... Нам все разрешено, ибо мы первые в мире под-
няли меч не во имя закрепощения и угнетения кого-либо, а во имя
раскрепощения от гнета и рабства всех». Обратим здесь внимание
на слова: «Нам все разрешено...»

Осенью 1922 года 160 крупнейших ученых страны были вы-
сланы из России и отправлены пароходом за пределы родины без
права возвращения. Списки депортированных утверждал лично
В.И. Ленин. Это была невосполнимая утрата для культуры страны.
В качестве одного из примеров можно назвать С.П. Тимошенко —
крупнейшего механика, основоположника теории упругости и со-
противления материалов; будучи в эмиграции в США, он запроек-
тировал выдающееся сооружение: мост через бухту Золотые Ворота
в Нью-Йорке. В 1923 году специально для «больших» людей был
организован лагерь на Соловках.

В дальнейшем по мере восстановления страны, начала индус-
триализации и развития дорожного строительства усиливалась
наука, стал формироваться и крепнуть слой инженерной обще-
ственности. Он имел ярко выраженный центр в лице Главного тех-
нического управления Минтрасстроя и под центры в виде ведущих
научно-исследовательских организаций. Важную роль здесь играли
мостостроительные тресты и крупные проектные организации.

В постсоветский период (после 1991 года) значение инженерной
общественности полностью обесценилось. Место инженерной об-
щественности заняли частные интересы самостоятельных в своей
деятельности проектных, строительных и посреднических органи-
заций. Это привело к тому, в частности, что рациональные и слу-
чайным образом найденные технические решения мостов не за-
крепляются в практике строительства, не фиксируются, нс тиражи-
руются, а неудачные решения не находят адекватной отрицательной
оценки и не отторгаются.

Высокие специалисты уходят естественным путем, не оставляя
вместо себя своей школы или просто учеников, достойных стать
заменой ушедшим. Еще остались чисто физически прежние спе-
циалисты советского периода, однако советские ученые уже не де-
лают погоду, роль их заключается в том, чтобы дожить свое время.
Новые ученые не появляются, для этого нет никаких условий.

Остаются незаслуженно забытыми имена крупнейших мосто-
виков, таких, как Константин Сергеевич Силин, Николай Михай-
лович Колоколов, Алексей Васильевич Кручинкин, Николай Нико-
лаевич Богданов, Михаил Сергеевич Руденко, Василий Никитович
Мазур и др. Не отмечается неоценимый вклад «мостовых»ученых,
таких, как Игорь Иванович Казей, Николай Борисович Лялин,
Вадим Васильевич Пассек, Владимир Григорьевич Андреев и др.
Здесь перечислена лишь малая часть блестящих специалистов
и только тех, с кем автору посчастливилось работать вместе в те-
чение ряда лет. Каждый из них достоин отдельной песни.

На уровне «человек» влияние, оказываемое на процессы мосто-
строения, схематически показано на рис. 1.19. В представленной
схеме, не претендующей на полноту отражения проблемы, все
факторы находятся в состоянии взаимодействия и взаимовлияния.
Рассмотреть все составляющие этой схемы не представляется воз-
можным, это можно сделать только фрагментарно.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

АКТИВНО! ВОЗД1ЙСГВИ1

11АССИВ1ЮЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

т
Нспитивное
I А А

Нашивное

11а ашвиос

11(ПИ1ИН11ОС

С 'отателъиое

Нсирой /ва 1ыюс
А

Консервами ш

5 *

I 3

Я
I

5:4

11ринян1с правильных рапашй

11рпшгп1с неправильных решашй

11сприняп1с правильных решений

Непринятие ист трави, еьпых ранений

Прогресс

Рис. 1.19. Влияние человеческого фактора на процессы проектирования,
строительства и эксплуатации мостов
Принятие или непринятие решений (правильных или непра-
вильных) включает в себя совокупность позитивных и негативных
факторов, результатом суммарного действия которых являются
прогресс или регресс. Прогресс означает в общем виде увеличение
долговечности мостов и повышение экономической эффектив-
ности принятых решений. Регресс — наоборот — снижение дол-
говечности мостов и принятие экономически неэффективных
решений. Реализация прогресса и регресса на практике осуще-
ствляется комбинацией разных факторов.

Активное воздействие предполагает направленную деятельность
людей, которая может быть позитивной — «на пользу мостам» —
и негативной — «во вред мостам».

Позитивное воздействие является основным фактором прогресса
мостостроения, негативное — основным источником снижения
долговечности мостов и опасности, возникающей во время их
строительства и эксплуатации.

Пассивное влияние — это не случившееся действие, которое
может иметь как положительную, так и отрицательную направ-
ленность. Пассивное воздействие может носить негативный и по-
зитивный характер (например, консерватизм) либо односторонне
негативный (например, инертность). Преодоление инертности
видится, в частности, на путях привлечения сотрудников к реаль-
ному участию в хозяйственном управлении, либо имитации та-
кого управления, либо в придании ему прав собственника пред-
приятия.

Негативное активное непроизвольное воздействие включает
в себя широкий круг понятий, связанных с низкой квалификацией,
недостатком культуры, образования, воспитания, интеллекта и т.д.

Негативное активное сознательное воздействие включает в себя,
в частности, волюнтаризм. Он предполагает волевое принятие ре-
шения, например о сроках начала или завершения строительства
в честь определенной даты без учета объективно действующих
факторов: мнения науки, метеоусловий, результатов технико-эко-
номического анализа и т.д. Волюнтаризм означает также несанк-
ционированную замену материалов, конструкций и технологий;
демонстративное строительство, связанное с самовыражением, са-
моутверждением, самовозвеличиванием.

Так, когда в 1950-е годы в Москве создавался спортивный ком-
плекс в Лужниках, было решено построить как часть этого ком-
плекса мост-метро через Москву-реку (рис. 1.20). Дата сдачи его
в эксплуатацию была приурочена к октябрьским праздникам 1958
года. Срок завершения строительства был назначен сверху и об-
суждению не подлежал. Стройку курировала секретарь ЦК КПСС
Екатерина Фурцева.
Рис. 1.20. Мост-метро через Москву-реку в Лужниках

Объективные трудности в виде холодной зимы, угрожавшие срокам
ввода моста в эксплуатацию, компенсировали модным в то время спо-
собом, непригодным, однако, для столь уникального и ответственного
проекта: в бетонную смесь, предназначенную для пролетных строений
и опор, стали вводить хлористую соль. Это, по замыслу авторов этой
идеи, позволяло сооружать пролеты в зимний период без дополни-
тельного обогрева. Оклеенную гидроизоляцию на проезжей части
выполнили халтурно, по мокрому бетону, на котором стояли лужи,
образовавшиеся от бесконечных дождей и мокрого снега.

В процессе эксплуатации моста, сданного точно в срок, атмо-
сферная влага без всякого труда попадала сквозь дефектную изо-
ляцию в бетон, подсаливалась там и вызывала интенсивную кор-
розию рабочей арматуры. Продукты коррозии, называемые ржав-
чиной, по объему, как известно, всегда больше, чем сам металл, это
приводило к разрушению бетона. Проблемы, созданные «соленым
бетоном», выявились сразу. И уже на следующий год начались ак-
тивные ремонтные работы. И наконец в 1980-х годах было решено
разобрать несчастное сооружение и построить вместо него новое.

Низкая культура в строительном производстве означает, в частности,
грубое нарушение природной среды. Уничтожение мохового слоя
тундры в зоне строящейся дороги приводит к появлению провальных
озер, что чревато деформациями земляного полотна. Загромождение
(стеснение) речного русла в зоне строительства моста неизбежно
вызывает ускорение течения и, как следствие, возможные подмывы
опор. Сюда же относятся недоброкачественно выполненная гидро-
изоляция, неудовлетворительно сделанные деформационные швы,
повреждения железобетонных конструкций во время монтажа, отсту-
пление от проектов, нарушение правил монтажа, применение несоот-
ветствующих материалов. По результатам обследований в Молдавии
и в Донбассе более 200 мостов на 44% из них не были обеспечены тре-
буемые уклоны проезжей части, что затрудняет отвод воды.

Много брака допускается при производстве бетонных работ,
например во время укладки бетонной смеси и последующем уходе
за бетоном; при неправильном складировании материалов и из-
делий (рис. 1.21) и др. В результате, например, неправильной
установки опалубочной формы (рис. 1.22) следует ожидать не-
качественного устройства горизонтальных швов между блоками
в сборно-монолитной опоре. А это непосредственно сказывается
на долговечности опоры, поскольку именно горизонтальные швы
являются важнейшим фактором, определяющим долговечность
опоры и сооружения в целом [351.

Рис. 1.21. Неправильное складирование блоков
Рис. 1.22. Неправильная установка опалубочной формы перед бетонирова-
нием

От 25 до 50% всех дефектов и недоделок, обнаруживаемых
на мостах, эксплуатируемых от I года до 15 лет, принадлежат строи-
телям. Большинство дефектов на производстве происходит по вине
руководителей.

Низкая строительная культура управленческих кадров все больше
овладевает производством. Руководство строительством поручают
в настоящее время не высококвалифицированным специалистам,
как прежде, а менеджерам. В данном случае речь идет о негативном
активном непроизвольном воздействии, которое включает в себя
широкий круг понятий, связанных с низкой квалификацией, недо-
статком культуры, образования, воспитания, интеллекта и т.д.

В результате низкой квалификации проектировщиков могут быть
неправильно назначены конечные параметры сооружения, сделан
неправильный прогноз перспективного роста автомобильного
(пешеходного) движения. Это приводит к уменьшению габаритов
и грузоподъемности сооружения и, как следствие этого, преждев-
ременному моральному старению объекта, который не достигает
предела физической долговечности. Сюда же можно отнести не-
полноценность геологических и гидрологических изысканий. По
вине проектировщиков в Польше происходит более половины
аварий, в СССР — около 26-28%. Аварии 39 пешеходных мостов
во всем мире, таков объем выборки, произошли, в частности, с не-
правильным учетом нагрузки, что свидетельствует об ошибках при
проектировании.

Низкая квалификация ученых приводит, например, к непра-
вильным оценкам состояния мостовых сооружений в результате их
обследования и испытания во время эксплуатации. Лишь немногие
исследователи могут грамотно оценить работу опорных частей.
А именно они определяют схему работы всего сооружения, являясь
его душой.

Низкая квалификация службы эксплуатации имеет своими по-
следствиями:

— неправильный выбор мостового сооружения для ремонта, что
создает ситуацию, чреватую ущербом для другого объекта,
более в таком ремонте нуждающемся;

— неспособность оценки результатов обследований или испы-
таний, проведенных соответствующими подразделениями;

— неспособность оценки качества построенных или отремонти-
рованных объектов;

— неспособность оценки остаточного ресурса стареющих ис-
кусственных сооружений и др.

Авторский опыт многочисленных обследований и испытаний
мостов в стадии их эксплуатации дал основание судить о том, что
уход за автодорожными мостами осуществляется неквалифици-
рованно. В первую очередь это относится к малым сооружениям.
Если содержание больших и внеклассных мостов регламентируется
специальными разделами проектов на их строительство с учетом
специфики сооружений, то мероприятия по содержанию малых
мостов носят скорее случайный характер.

Приемка малых мостов в эксплуатацию после завершения
строительства, содержание их, принятие решений об их ремонте,
обследовании и испытаниях, интерпретации результатов этих об-
следований и испытаний и т.д., как правило, сопряжены с низким
профессиональным уровнем эксплуатирующих организаций.

Низкая квалификация правительства приводит к особо тяжелым
последствиям. Допущенные ошибки ощущаются на уровне страны.
Так, оказался разрушенным весь порядок управления мостостро-
ительной отраслью, блестяще оправдавший себя в советский пе-
риод. Тогда в каждом регионе были свои мостостроительные под-
разделения, которые обустраивали «всю округу», и всегда были под
рукой, когда требовалась экстренная помощь во время эксплуа-
тации, например в паводковый период.

Сейчас такой системы не существует. В итоге к строительству
искусственных сооружений привлекают организации по тендеру —
это когда объявляется конкурс, а победителем становится не та
организация, которая обладает высокой квалификацией, а та, ко-
торая объявила наименьшую стоимость строительства. При этом
мосты остаются в ущербе уже в силу того, что организация-по-
бедитель, как правило, улетучивается сразу же после завершения
строительства (так называемые фирмы-однодневки), после чего
ни о каком гарантийном ремонте или исправлении скрытого брака
вопрос уже не стоит. Для этого объявляются новые тендеры.
Именно беспомощная политика правительства ведет к разру-
шению образования, на котором покоится образовательная куль-
тура мостовиков. Деградируют средняя и высшая школы — постав-
щики кадров для мостостроения, В целом можно говорить о гибели
отраслевой науки, А каждый вновь осваиваемый регион имеет свои
климатические и геокриологические особенности, к которым надо
приспосабливаться. Когда дороги прокладывают в новых районах,
где опыт проектирования и строительства отсутствует, необхо-
димость участия прикладной науки является очевидной. В связи
с ликвидацией головного научно-исследовательского института
вопросы транспортного строительства в криолитозоне изучать
практически некому. И некому реагировать на вызовы глобального
потепления климата. Результатом могут стать недопустимые про-
садки мостовых опор и «складывания» целых городов, например,
Якутска, Норильска и др.

«Волею правительства» деградирует культура. Характерным для
нашего времени является доминирование «кассетной»культуры,
с которой связаны неразвитый вкус; отказ от традиционных цен-
ностей; массовое невежество; интеллектуальное обнищание; по-
теря индивидуальности, резкое падение уровня речевой культуры.
Метастазы бескультурья идут от духовно вредоносных радио и те-
левидения. Характерным для них является вытеснение нацио-
нального в искусстве. Здесь серая музыка стала своеобразным
наркотическим средством, полностью вытеснив классическую.
Главным действующим лицом на экране является не народ, не его
лучшие представители, а артистическая «публика», развлекающая
прежде всего саму себя, а уже потом — примитивных зрителей.
Это нс значит, что в «цехах культуры» не вырабатываются ценные
произведения. На всех этажах музыкальной культуры появляются
чудные произведения, много духовной музыки, но ничего этого
нет на радио и ТВ. Результатом такого воздействия является не-
дочеловек; стадные существа, пасущиеся скопом. Налицо утрата
нравственных критериев. И уже не достать до профессионального
гимна, где прославляются «голубая кровь-мостовики», низкая куль-
тура добралась и до них.

Низкая квалификация таит в себе возможность совершения
ошибок, которые приводят к снижению долговечности сооружений,
авариям, увеличению размеров ущерба. Ошибки имеют разную
негативную значимость и проявляются на всех стадиях создания
искусственного сооружения: в геолого-гидрологической разведке,
при составлении регламентирующих документов (СНиП, пособий,
технических условий, методических указаний и др.), при несо-
блюдении нормативных документов в процессе проектирования,
строительства и эксплуатации и т.д.
Искусственное сооружение начинает стареть сразу же после за-
вершения его строительства, а составляющие его элементы — еще
раньше, сразу же после их изготовления. Старение сооружения
является процессом медленным и наблюдаемым, а аварии соору-
жений, — как правило, предсказуемыми. Даже в тех случаях, когда
возможно хрупкое разрушение металлоконструкций в результате
усталости материала, признаки появления усталости выявляются
весьма четко и однозначно.

Старение сооружений связано с возникновением болезней, ле-
чение которых, как известно, наиболее результативно на ранней
стадии заболевания. Однако чем раньше осуществляется диагно-
стирование, тем более высоким профессионализмом должен обла-
дать «лекарь».

Анализ различных случаев аварий стальных строительных кон-
струкций показал, что их причины могут быть разделены на четыре
группы:

— несоответствующие или неправильно примененные мате-
риалы (стали с недостаточными механическими и свароч-
ными свойствами; стали, подверженные хрупкому разру-
шению, и др.);

— ошибки проектирования (неправильное определение нагрузок
и размеров элементов, неправильное конструирование и др.);

— ошибки изготовления и монтажа (ошибки изготовления, не-
достаточное раскрепление конструкций, неправильная орга-
низация работ, недостаточный контроль и др.);

— неправильная или слишком длительная эксплуатация (из-
менение нагрузок и статической схемы, усталостное разру-
шение и др.).

Аварии и катастрофы в строительном комплексе, напрямую свя-
занные с ЧФ, составляют более 70%, на транспорте — на 75—80%.

Исследования структуры негативного влияния человека на воз-
никновение чрезвычайных ситуаций в строительном секторе выя-
вили следующую картину (табл. 1.1).

Таблица 1,1

Структура влияния человеческого фактора в анализе рисков

№ п/п Параметры человеческого фактора Доля влияния параметра
1 Неиспользование знаний 0,37
2 Недостаток знаний 0,27
3 Недостаток информации 0,13
4 Ошибки лица, принимающего решения 0,09
5 Неизвестные ситуации 0,05
6 Прочие 0,09
В большинстве случаев аварии происходят вследствие совпа-
дения двух или нескольких причин.

На мостостроительную практику негативно влияет кримино-
генная ситуация в стране. Она порождает корыстные интересы,
к которым относятся казнокрадство, воровство всех уровней, не-
законное использование трудовых ресурсов и техники, взяточни-
чество, сговор заказчика с подрядчиком и т.д. Список этих дей-
ствий включает в себя большую часть уголовного кодекса.

Корыстный интерес может проявляться в ускорении строи-
тельства, проектирования, обследований и др., когда с этим связано
ускорение оборота денег и попадание части их в карманы участ-
вующих в этом процессе. Ускорение производства работ влечет, как
правило, снижение долговечности сооружений.

Корыстные местнические интересы предполагают, например,
передачу подрядов на строительные или иные виды работ «своим»,
зачастую неспециализированным и неквалифицированным подра-
зделениям, а не тем организациям, которые объективно предна-
значены для выполнения этих работ.

Аварии, разрушения, несчастные случаи на мостах при этом
никак не могут быть предметом объективного анализа. Виновные
всегда имеют возможность откупиться от правосудия и замять
случай. При этом истинная причина разрушения объекта остается
неизвестной для инженерной общественности. А значит, такие
случаи могут повториться, и не раз.

Воровство всех уровней по-разному, но негативно сказыва-
ется на качестве мостов. Потерянные для дорог (мостов) деньги,
осевшие в карманах рукогреев, могут объективно увеличивать
сроки строительства, в результате чего снижаются физические
и моральные качества сооружения и замедляется ввод в эксплуа-
тацию транспортных коммуникаций. Железная дорога на полуо-
строве Ямал от Обской (нулевой километр) до 224 км строилась
почти 23 года. Скорость строительства составила, таким образом,
около десяти километров в год. Один километр дороги обошелся
стране около девяти миллионов долларов; в мировой практике этот
показатель колеблется от одного до трех миллионов.

Выше говорилось о введенной в настоящее время системе кон-
курсов, или тендеров, на строительство того или иного объекта.
В выигрыше от этого за счет отката становятся чиновники, которые
входят в преступный сговор с подрядчиком. В проигрыше оказы-
ваются мосты, так как к проектированию и строительству их в ре-
зультате мздоимства могут быть привлечены организации, не спо-
собные обеспечить необходимый уровень качества.

Чиновники, эти кровососущие существа, присосались ко всем
артериям, по которым идет перемещение денежных потоков.
В данном случае можно говорить о специально созданной системе,
расширяющей воровские возможности. Величина отката не афи-
шируется чиновниками. Но она немаленькая, поскольку речь идет
о дорогостоящих сооружениях.

Выгодное финансовое положение чиновников приводит к тому,
что число и роль их растет беспрестанно. И без того в соответствии
с законом Паркинсона число чиновников имеет тенденцию к росту
вне зависимости от объема работы. Тем более они быстрее прира-
стают, имея мощную экономическую самоподкормку.

Человек во всех своих действиях выступает как индивидуальный
эстетический объект культуры. В архитектуре главное — это сам
человек, это он дает тон объекту. Наличие или отсутствие эстети-
ческих начал переносится на внешний вид мостовых сооружений.

Продукция больших проектных и строительных организаций —
большие мосты — выглядит, как правило, весьма выразительно,
празднично. Рядом со словами «большой мост» мы часто ставим
эпитет «красивый». Малые мосты имеют скучный, унылый, невы-
разительный вид. Выполнить их красивыми сложнее, чем большие
мосты. Малые мосты нс могут служить композиционными доми-
нантами, не создают акцента в окружающей застройке; наоборот,
они воспринимаются в контексте с транспортной магистралью, ес-
тественно вписываясь в насыпи дорог. Объемные решения малых
мостов упрошены до чисто функциональных. Поэтому в общем
задачи художника, создающего малый мост, более сложны, чем ху-
дожника — творца большого моста. Однако здесь важнее то, что
к созданию малого моста художник, как правило, и не привлека-
ется.

При исследовании ЧФ нельзя нс отметить влияния на долговеч-
ность мостовых сооружений психологического фактора.

Большим мостам в большей степени присущ «фактор замет-
ности». Они выделяются на фоне малых сооружений, более эф-
фектны в качестве предмета для выступлений с трибуны или
публикаций. Строительство их осуществляется часто в пределах
«видимости» правительственных или иных руководящих органов.
Вследствие этого большим мостам уделяется большее внимание,
а малым — меньшее.

Строительство и эксплуатация больших мостов осуществляются
по регламентам, функционирует авторский надзор. Малые мосты
обделены таким вниманием. К обследованиям и испытаниям
больших мостов после завершения их строительства, а также в про-
цессе эксплуатации привлекаются более «серьезные» организации,
чем малых мостов. Вероятность ошибочного диагноза состояния
моста, составленного малой организацией, более высокая, чем ди-
агноза, поставленного крупным испытательным подразделением.
Большие мосты строят «поштучно». Проектированием и строи-
тельством их занимаются большие организации. Малые мосты
строят серийно. Проектированием и строительством их занима-
ются, как правило, малые (и часто непрофильные) организации.
«Большие» и «малые» проектные и строительные организации зна-
чительно отличаются квалификацией, профессионализмом, интел-
лектуальным потенциалом, опытом специалистов и технической
оснащенностью.

Анализ влияния ЧФ на долговечность мостовых сооружений
показывает, что негативные составляющие активного и пассив-
ного воздействия ЧФ усилились в последние годы, позитивные
составляющие снизились и имеют тенденцию к дальнейшему по-
нижению. Интегральные последствия этих изменений в большей
степени отрицательно сказывается на малых мостах, в меныпей —
на больших. Отечественное мостостроение находится в целом
в стадии регресса. Результатом этого регресса, если не принять не-
обходимых мер, станет «мостопад».

Ведущие западные эксперты прямо отмечают, что по мерс вступ-
ления развитых стран в постиндус триальную эру человеческий ка-
питал будет приобретать все большее значение.Важно при этом,
чтобы влияние было позитивным.

Представленные в этом разделе материалы свидетельствуют,
таким образом, о наличии проблемы, которая ждет своего решения.
Глава 2
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МАЛЫХ
МОСТОВ

В малом мостостроении применяются два основных вида мостов:
балочные и арочные засыпные.

2.1. БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ

Наиболее распространенные балочные сооружения представ-
лены мостами с обсыпными устоями, мостами с устоями лежневого
типа и распорными. Последние два типа применяются практически
только в малом мостостроении. Устои могут быть и необсыпными:
в виде массивных конструкций с обратными стенками или с откос-
ными крыльями. Такие конструкции характерны для мостов всех
классов.

Типовая схема малого моста показана на рис. 2.1.

1 — пролетное строение; 2 — деформационный шов; 3 — шкафной блок; 4 — пе-
реходная плита

Рис. 2.1. Схема балочного моста с обсыпными устоями

В общем случае мост может быть многопролетным (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Балочный трехпролетный мост
Балочные мосты с устоями диванного типа эпизодически приме-
няются отдельными строительными и проектными организациями
на сети автомобильных и, весьма редко, железных дорог (рис. 2.3).

1 — щебеночная подушка; 2 — скальная отсыпка; 3 — грунтовое основание; 4 —
шкафной блок; 5 — деформационный шов; б — пролетное строение; 7 — пере-
ходная плита

Рис. 2.3. Балочный мост с устоями диванного типа (на примере конкретного
сооружения)

На притрассовых автодорогах БАМа «Мостострой-9» и Сибги-
иротранс построили 20 мостов такого типа с габаритом проезда
Г - 4,5 + 2 х 0,75 м и длиной пролетов от 22 до 33 м при высоте
насыпи подходов от 3 до 6 м. Кроме них были построены мосты
с другими габаритами, где расчетное давление на грунт принимали
до 2—2,5 кгс/см2. С участием ЦНИИС построены мосты с диван-
ными устоями в многопролетном варианте.

Наибольшая длина пролета автодорожного моста составляет
42,6 м (мосты в Новосибирской области, выполненные по про-
екту Сибгипротранса, 1981 г.); железнодорожного — 34,2 м (совме-
щенный мост на временном обходе на 72 км ж. д. линии Обская —
Бованенково, проект Ленинградского отдела Гипростроймоста).

Применение диванных устоев наиболее выгодно в бесконусных
вариантах насыпи, которые обеспечиваются применением контр-
форсов (рис. 2.4). Этот эффект достигается также путем армиро-
вания основания под диванными блоками металлическими и же-
лезобетонными георешетками или геотекстилем.

Достоинством этого вида мостов является их совместная работа
с насыпями, отказ от трудоемких работ по устройству глубоких
фундаментов, простота и гарантированное выполнение качества
работ, выполняемых «поверху». Бесконусное сопряжение моста
с насыпью позволяет заменить обычные балочные двухпролетные
схемы на однопролетные. Недостатком является то, что мосты
применяются нередко в многопролетных схемах с существенно
1 - контрфорс; 2 - лицевая стенка; 3 — каменная рисберма; 4 — гравийная
отсыпка; 5 — пролетное строение; 6 — деформационный шов; 7 — пере-
ходная плита; 8 — дренирующий грунт засыпки

Рис» 2.4» Устой диванного типа на контрфорсе

различной деформируемостью основания под промежуточными
и береговыми опорами.

Балочное пролетное строение может быть железобетонным,
металлическим или сталежелезобетонным. Непосредственно под
шкафным блоком расположена опорная плита, под которой устра-
ивается щебеночная или песчано-гравийная подушка. Она явля-
ется элементом дренажной системы, выполняет функции обрат-
ного фильтра и снижает эффект агрессии пучения подстилающих
грунтов. Подушка, кроме того, позволяет снизить вертикальную
нагрузку от плиты-лежня на основание путем увеличения зоны рас-
пределения нагрузки. Увеличение зоны зависит от высоты подушки
и угла внутреннего трения материала, из которого выполнена под-
ушка.
Распорный балочный мост в общем случае включает в себя ба-
лочное пролетное строение 1 , гибкие устои-стенки 2, переходные
плиты 3 и лежни 4 (рис. 2.5). Эта схема одинаково применима как
под автомобильную, так и железнодорожную нагрузки. Такие со-
оружения называют еще мостами тоннельного типа.

1 — балочное пролетное строение; 2 — гибкие устои-стенки; 3 — пере-
ходные плиты; 4 — лежни; 5 — распорки

Рис. 2.5. Распорный мост

Первые рамные мосты в монолитном исполнении конструкции
Геннебика (Франция) начали применять с 1894 года (в России —
с 1899 года). С 1958 г. в Москве эксплуатируются одно- и двухпро-
летные путепроводы, построенные по проектам института «Мо-
синжпроект».

Одна из конструкций распорного автодорожного моста, пред-
ложенная инж, Н.А. Словинским, показана на рис. 2.6а. Устои
выполнены в виде гибких стенок из сборных плит, объединенных
поверху насадками. Плитное пролетное строение длиной 6 м шар-
нирно связано с устоями. С 1958 г. в Москве эксплуатируются
одно- и двухпролетные путепроводы, построенные по проектам
института «Мосинжпроскт» (рис. 2.6, б).

Свободная работа стоек (стенок) обеспечивается деформируе-
мостью грунта по горизонтали. Это может быть достигнуто также
путем устройства амортизирующих прослоек между стенками
и грунтом насыпи. Прослойка может быть выполнена из литого
асфальта толщиной от 5 до 15 см, играющего роль водонепроница-
емого экрана и демпфера. Она достаточно пластична и подвижно
реагирует на деформации сооружения. Прослойка долговечна, по-
скольку на нее нс оказывает воздействие солнечная радиация.
а)

31,8 л/

1 — пролетное строение; 2 — устои; 3 — промежуточная опора;

4 — раствор

Рис. 2.6. Рамные мосты

Поставленная цель может быть достигнута дополнительной под-
порной стенкой (рис. 2.7). Такая конструкция моста запроектиро-
вана в Гипродорнии. Длина пролета достигает 24 м. Схема моста
вместе с переходными плитами длиной по 6 м содержит в себе два
деформационных шва.
1

1 — пролетное строение; 2 — гибкая опора; 3 — подпорная стенка

Рис. 2.7. Распорный мост с разгрузочной подпорной стенкой

Нагрузку со стороны насыпи на стойки опор снимают также
путем армирования грунта геотекстилем, установкой анкерного
крепления и т.д.

Распорные балочные мосты на железных дорогах являются, как
правило, однопролетными. Они применяются в двух вариантах.
Первый вариант предполагает традиционное сопряжение пролет-
ного строения с устоями и наличие подвижных и неподвижных
опорных частей. Между торцами балок пролетного строения
и шкафными блоками устраивают демпфирующие прокладки,
выполняющие функции фильтра усилий (рис. 2.8, а). Второй ва-
риант содержит дополнительную балку, воспринимающую распор
от устоев (рис. 2.8, б — 2.10).

Оба варианта в опытном порядке были применены на БАМе
в начале 1980-х годов с учетом разработок лаборатории опор мостов
ЦНИИСа. Мосты по второму варианту были построены на линии
Ягельная — Ямбург и Нерюнгри — Томмот.

К достоинствам распорных мостов относятся: отсутствие ко-
нусов под пролетом, что увеличивает подмостовое пространство;
практическая независимость от высоты насыпи; гибкость опор
и снижение за счет этого материалоемкости устоев; повышенная
сопротивляемость сооружения динамическим нагрузкам за счет
улучшения диссипативных и демпфирующих свойств сооружения,
заанкеренного в геомассивс. В балочных распорных системах из-
гибающие максимальные моменты в стойках опор в несколько раз
меньше, чем в стойках обычного балочного моста.

Недостатком примененных на практике распорных сооружений
является традиционное решение устоев с сохранением в их кон-
струкции шкафных стенок, ДШ, опорных частей и устройств со-
пряжения с насыпями. Наличие шкафных блоков неизбежно ведет
к увеличению массивности ригелей и опор в целом. При кон-
а)

1 — демпфер; 2 — распорка

Рис. 2.8. Железнодорожные распорные мосты

1 — пролетное строение; 2 — распорка

Рис. 2.9. Распорный мост на железнодорожной линии Ягельная — Ямбург
1 — пролетное строение; 2 — распорка

Рис. 2.10. Распорный мост на 378 км железнодорожной линии Беркакит —
Томмот

струировании железнодорожных мостов четко обозначилась тен-
денция применения распорок как дополнительного элемента для
восприятия распора со стороны насыпи и отказа от использования
для этих целей самого пролетного строения. Наличие демпфиру-
ющих прокладок между шкафными стенками и торцами пролетных
строений, установленных практически в уровне проезда, создают
в главных балках дополнительные изгибающие моменты.

2.2. АРОЧНЫЕ ЗАСЫПНЫЕ МОСТЫ

Особым видом мостов, применяющихся только в малом мосто-
строении, являются арочные засыпные мосты. Они являются наиболее
полным олицетворением коалиционного взаимодействия моста и на-
сыпи. Дия этого в их конструкции ничего не надо делать «специально».

Арочные засыпные мосты можно рассматривать как гибрид
малых мостов и водопропускных труб. Мост включает в себя
арочное пролетное строение, ростверки и свайные элементы. Арки
могут быть выполнены из железобетона (монолитного или сбор-
ного), металла или сталежелезобетона. В последнем случае метал-
лический, как правило, гофрированный, лист применяется в ка-
честве поддона при бетонировании и в дальнейшем используется
как внешнее армирование.
Мост может быть выполнен на естественном основании; с ого-
ловками, включающими в себя порталы и открылки, или без них
(рис. 2.11 и 2.12).

1 — пролетное строение; 2 — ростверк; 3 — сваи; 4 — портал; 5 — открылок;
А — замок; Б — пята; Г — стрелка; Н3 — высота засыпки над замком арки; 1_р — рас-
четный пролет

Рис. 2.12. Арочный засыпной мост
С точки зрения статической работы арки могут быть грехшар-
нирными (шарниры в замке и в пятах), двухшарнирными (шар-
ниры в пятах) и бесшарнирными.

Они имеют идеальное сопряжение с насыпями. Разница в де-
формациях насыпи непосредственно над мостом и на прилегающих
участках незначительна. Эта разница уменьшается по мере увели-
чения высоты засыпки над замком арки. Арки кругового очертания
имеют более благоприятное сопряжение с насыпями, чем арки па-
раболические. Это связано с тем, во-первых, что арки кругового
очертания применяются при меньшей высоте насыпи и, следова-
тельно, с меньшей декоративностью грунта по высоте засыпки. Во-
вторых, зона сопряжения арок кругового очертания имеет относи-
тельно большую длину за счет большей пологости арок.

Первое изобретение в области арочных засыпных мостов со
сборной конструкций арок было сделано в СССР в 1951 г. К.В, Са-
мохваловым (авторское свидетельство № 93239). Однако мосты
такого типа в те годы заметного распространения не получили.
Позже, в 1966 г., подобная конструкция была разработана в Швей-
царии Вернером Хойлсром и получила название «БЕБО». Еще
позже аналогичные конструкции и технология строительства были
запатентованы во Франции под названием «МАТЬЕР», В США
первый арочный мост системы «БЕБО» был построен в штате Мин-
несота в 1981 г. Впоследствии были сооружены сотни подобных
мостов пролетами до 15 м.

В 80-х годах прошлого столетия мосты такого типа были при-
знаны за рубежом выдающимся достижением мирового мосто-
строения [102]. В нашей стране арочные засыпные мосты лишь
в опытном порядке стали применять в 1980-е годы. Под железно-
дорожную нагрузку было построено несколько мостов пролетом
6 м на БАМе и АЯМе. По разработкам Гипродорнии построено не-
сколько автодорожных мостов и путепроводов с пролетами до 18 м
[83].

В отличие от водопропускных труб (рис. 2.13) арочные засыпные
мосты выгодно отличаются тем, что:

— имеют высокую водопропускную способность;

— имеют развитое живое сечение, что допускает расчистку
лотка механизированным способом, а также способствует до-
ступу холодного воздуха к вечномерзлым грунтам основания;

— надежно работают на пропуск льда, карче хода и селевых по-
токов; в этих условиях применение труб вообще исключено;

— менее зависимы от воздействий наледи;

— в них исключена растяжка в поперечном (относительно до-
роги) направлении, так как арочные элементы жестко объе-
динены друг с другом;
— их можно возводить без строительного подъема с учетом
того, что фундаменты арочных засыпных мостов более осно-
вательны, чем фундаменты труб;

— более совершенны с точки зрения экологии, так как обеспе-
чивают пропуск нерестовых рыб.

Рис. 2.13. Большеразмерные водопропускные трубы

В отличие от балочных мостов они:

— не имеют опорных частей, ДШ, переходных плит и шкафных
стенок, т.е. тех элементов, которые отрицательно влияют
на комфортность движения и долговечность сооружения;

— не меняют условия движения транспорта по дороге (не со-
здают стеснения проезжей части и обочин, не требуют из-
менения типа дорожной одежды, обеспечивают идеальное
сопряжение моста с насыпями подходов);

— практически не имеют реакций от динамической состав-
ляющей временных нагрузок, которые являются одной
из причин ускоренного выхода из строя балочных пролетных
строений;

— имеют классическую форму и наиболее естественно вписы-
ваются в природный ландшафт. Здесь можно говорить об их
эстетической привлекательности и исторической преем-
ственности.
Арочные мосты из камня являются традиционными искусст-
венными сооружениями, покоряющими своей эстетической выра-
зительностью и долголетием. До наших дней дошли арки времен
Древнего Рима, имеющие возраст почти два с половиной тысяче-
летия. Их строят и в настоящее время (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Каменный мост

2.3. ЭЛЕМЕНТЫ БАЛОЧНЫХ МОСТОВ

2.3.1. Пролетные строения

Наиболее распространенными в малом мостостроении являются
железобетонные пролетные строения. Их собирают из отдельных ре-
бристых балок. Конструкция балок предполагает объединение их
в поперечном направлении, но исключает возможность создавать
жесткие продольно связанные (неразрезные) пролеты. Разрезность
пролетов подчеркивается в натуре установкой ДШ, отделяющих
пролеты друг от друга и от насыпи.

Индивидуальными конструкциями пролетных строений, харак-
терными только для малого мостостроения, являются плитные про-
летные строения. Плиты сплошного сечения практически не при-
меняются. Как правило, это пустотные плиты длиной от 6 до 18 м,
выполненные по тип пр. 384/43, вып. 16, сер. 3.503—12, 1973; инв.
№ 34410-М, 1990 и др. Они создавались «с оглядкой» на коробчатые
пролетные строения больших мостов. Но если коробчатые про-
летные строения больших мостов являются весьма рациональной
конструкцией, апробированной мировой практикой в течение не-
скольких десятков лет эксплуатации, то пустотные железобетонные
плиты приобрели ряд неприятных дефектов (рис. 2.15).
Рис. 2.15. Характерные сечения пустотных плит

О попадании в полости воды, вызывающей коррозию арматуры,
говорилось в предыдущей главе, а кроме того, они имеют слабую
поперечную связь. Они объединяются в единое пролетное стро-
ение с помощью пазов, расположенных на боковых гранях плит.
На монтаже их заполняют раствором, чтобы сформировать шпонку.
В процессе эксплуатации шпонки расшатываются, так как, не имея
жесткой связи друг с другом, плиты подвержены поперечной раз-
движке. Это требует устройства упоров для них на ригелях опор.

Пролетные строения железнодорожных мостов выполняются
преимущественно из железобетона в виде плитных конструкций
длиной от 2,95 до 7,7 м и ребристых — длиной 9,3; 11,5; 13,5 и 16,5м
(тип. проект Ленгипротрансмоста инв. № 557). Преднапряженные
конструкции применяются в пролетах длиной 16,5; 18,8; 23,6
и 27,6 м (тип. проект Ленгипротрансмоста инв. № 556). Они пред-
назначены для применения в обычных климатических условиях.
В начале 1970-х годов блоки длиной 23,6 и 27,6 м с участием ав-
тора были усовершенствованы для применения их при температуре
ниже минус 40 градусов. Это позволило широко использовать их
на строительстве БАМа.

Более редкое применение находят автодорожные типовые ста-
лежелезобетонные пролетные строения по проектам ЦНИИПСК,
Киевсоюздорпроекта и Ленги протрансмоста. Здесь совместная
работа главных металлических балок и сборных железобетонных
плит обеспечивается жесткими дискретными упорами. Стале-
железобетонные железнодорожные пролетные строения имеют
длину 18,8; 23,6; 27,6 и 34,2 м (тип. проект Ленгипротрансмоста
инв. № 739).

В сталежелезобетонных пролетных строениях после
20—30 лет эксплуатации обнаруживаются серьезные недостатки,
снижающие их грузоподъемность. Наиболее слабым звеном
в этих конструкциях является узел сопряжения плиты и главных
балок.

По причине низкой долговечности железобетонных и стале-
железобетонных пролетных строений в последние годы на малых
мостах все более широкое применение находят металлические кон-
струкции, несмотря на их высокую стоимость. Соотношение стои-
мостей пролетных строений (длиной 42-43,5 м) металлических,
стаде железобетонных и железобетонных составляет 1: 0,79: 0,64.

2.3,2, Проезжая часть

Традиционная конструкция полотна проезжей части мостов
на автодорогах высших категорий состоит из нескольких слоев раз-
личных материалов. На железобетонном пролетном строении и же-
лезобетонной плите сталежелезобетонного пролетного строения
устраиваются (снизу вверх): выравнивающий слой (сточный тре-
угольник), гидроизоляция, защитный слой, двухслойный асфаль-
тобетон; на металлическом пролетном строении с ортотропной
плитой: грунтовка (антикоррозийное покрытие), гидроизоляция,
верхнее покрытие (асфальтобетон). В зависимости от конструк-
тивных особенностей мостов и пролетных строений полотно про-
езжей части может видоизменяться.

Долговечность полотна проезжей части на железобетонном
пролетном строении определяется в основном следующими фак-
торами:

— качеством выполнения работ;

— стойкостью гидроизолирующего материала (такие мате-
риалы, как стекло изол и стеклоткань полностью «исчезают»
после 8—10 лет эксплуатации);
— наличием и качеством ухода за сооружением во время экс-
плуатации;

— химическими воздействиями солевых составов в зимний пе-
риод;

— динамическими воздействиями транспортных средств.

Лимитирующим фактором здесь является выход из строя ас-
фальтобетонного покрытия. Выход из строя полотна проезжей
части означает начало ускоренного разрушения пролетного
строения.

23.3. Опорные части

На малых мостах, по аналогии с большими, под всеми проле-
тами (любой длины) устанавливают опорные части. С начала 1960-х
годов все более широкое применение находят резиновые опорные
части (РОЧ). На основании разработок Союздорнии (ВСН 86—63,
ВСН 86—71 и др,) получили распространение разные модификации
РОЧ под пролетные строения длиной до 42 м.

Принципиальные возможности РОЧ исключительно велики:
они помогают изменить статическую схему моста и обеспечить все
необходимые деформации опор и пролетных строений. Однако
необходимости в них на малых пролетах практически не имеется.
И тем не менее в настоящее время установка даже шести метро вых
пролетных строений предусмотрена на РОЧ. Отметим, что на мо-
стах постройки 1950-х годов при установке железобетонных балок
длиной 11,36 м опорные части не применяли, их заменяли подклад-
ками из двух-трех слоев рубероида.

Наряду с РОЧ на малых мостах находят применение металличе-
ские опорные части. По аналогии с большими мостами они бывают
подвижные и неподвижные. При этом происходит одностороннее
перемещение одного из торцов пролетного строения в сторону
подвижной опорной части. Такое размещение опорных частей
является неоправданным для малых пролетов. Поскольку уход
за металлическими опорными частями в процессе эксплуатации
отсутствует, это приводит к их коррозии, засорению и сдвижке,
и в конечном счете — к нерасчетной работе различных элементов
моста. Применение опорных частей под малыми пролетами требует
своего обоснования.

23.4. Опоры

Применительно к малым мостам, имеющим незначительные ли-
нейные параметры и, как правило, однопролетные схемы, наиболее
актуально рассматривать береговые опоры.

Применяются в основном два вида устоев: массивные и жесткие
(рис. 2.16). Жесткость опор достигается образованием иростран-
ствснных рам либо путем применения плоских рам, заякоренных
в теле насыпи. Одной из функций устоев является отделение моста
от насыпи. В этом проявляется прямое подражательство «старшему
брату», то есть большим мостам. Устои обладают высокой степенью
самостоятельности как по отношению к пролетным строениям, так
и по отношению к подходной насыпи.

Для заякоривания применяются анкера (рис. 2.17, а); про-
дольные открылки, которые выполняют функцию стабилизатора
положения опоры в насыпи (рис. 2.17, б); переходные плиты, вы-
веденные за пределы призмы обрушения (рис. 2.17, в). Переходные
плиты поверхностного типа либо полузаглубленные с различным
конструктивным решением анкеровки предполагают шарнирное
опирание тела устоя на фундамент.

Рис 2.16. Типы устоев: а) массивные; б) жесткие
Рис. 2.17. Способы заанкеривания гибкой опоры в насыпи подходов [71]

Устои воспринимают неуравновешенное активное давление
грунта насыпи и временной нагрузки, которая находится на призме
обрушения. Это порождает задачу по снижению активного дав-
ления. Она решается путем размещения стоек вдоль оси моста,
а не поперек («самолетики» — тип опор под железнодорожную
нагрузку), срезки части насыпи (рис. 2.18, а), устройства стенки,
армированной геотекстилем, устройства наклонной подпорной
стенки (рис. 2.18, б). Для этих случаев применяют также стенки
криволинейного очертания (рис. 2.18, в). При этом внешние гори-
зонтальные нагрузки от грунта засыпки в сторону пролета уравно-
вешиваются опрокидывающим моментом в сторону насыпи от вер-
тикальной нагрузки на устой.

Массивные опоры имеют, как правило, сборно-монолитную
конструкцию. Они применяются и при сооружении промежу-
точных опор (рис. 2.19—2.21). Сборно-монолитная опора (над-
фундаментная часть) представляет собой конструкцию, сечение
которой состоит из блоков, устанавливаемых по контуру, и моно-
литного бетона, заполняющего ядро опоры.

В нашей стране сборно-монолитные опоры впервые применены
в 1924 г. при постройке железнодорожного моста через р. Кашму
Рис. 2.18. Способы снижения активного давления грунта на устой [71]

на Московское Рязанской ж. д. Контур из сборных блоков наиболее
широко стали применять, начиная с 1955 г. в Мостостроительном
тресте № 2. Начало индустриальному строительству положил же-
лезнодорожный мост через р. Губерля, построенный в 1958 г.
В дальнейшем они получили широкое распространение на сети ав-
томобильных и железных дорог. В периоде 1960 по 1983 годы было
разработано 11 типовых проектов: № 9898, 238, 333/1, 378/1, 443/1,
Рис. 2.19. Сборно-монолитная опора большого моста во время монтажа

Рис. 2.20. Сборно-монолитные опоры железнодорожного моста на БАМе

519, 827/1,2, 828/1,2,4, 845/1, 999 и 1222/1,2. Количество типораз-
меров блоков по всем типовым проектам составляет 160.

Дальнейший прогресс в этой области привел (в период с 1973
по 1983 годы) к появлению сборно-монолитных опор нового по-
коления: конструкции ЦНИИС (три модификации), Мосто-
треста (две модификации), Мостостроя №8 — Гипростроймоста,
СКВ Главмостостроя — Ленгипротрансмоста (две модификации),
Мосгипротранса.
Рис. 2.21. Сборно-монолитная опора моста через реку Сев. Двина в г. Архан-
гельске

Сборно-монолитные конструкции опор претендовали на роль
универсальных. Их удельный вес составил на БАМе около 80%
от общего объема кладки опор, четвертая часть этого объема при-
ходится на малые мосты |34, 37, 38, 84|.

Применение массивных опор, нерациональных в малом мосто-
строении, где вертикальные нагрузки значительно меньше, а попе-
речные нагрузки в виде ветровой и ледовой практически отсутствуют,
является результатом прямого подражательства «старшему брату» [35].

За рубежом этот вид конструкции заметного распространения
не получил. Там все более широкое применение находят альтерна-
тивные конструкции — гибкие устои, имеющие параллельное не-
удачное название — «интегральные» устои. С начала 1960-х годов
только в штате Теннеси (США) построено более тысячи соору-
жений с такими опорами [82, 95, 106].

В конструкции устоев малых мостов сохраняются, как и в устоях
больших мостов, шкафные стенки, ДШ, опорные части и устройства
сопряжения с насыпями. При этом наличие шкафных блоков не-
избежно ведет к увеличению массивности ригелей и опор в целом.
Одна и та же конструкция устоев применяется в распорных мостах
и в мостах лежневого типа. Эта конструкция требует устройства
ДШ на стыке с подходными насыпями.

Применяемые для опор мостов оболочки выполнены в основном
по типовому проекту сер. 3.501.1 — 124 (инв. № 1241) Ленгипротран-
смоста (табл. 2.1), а для причалов — черт. 3.504—5 Союзморни и про-
екта.

Таблица 2.1.

Основные параметры оболочек

Наружный диаметр свай-оболочек м 0,4 0,6 1,0 1,6 2,0 2,4 3,0 4,0 5,0 6,0
Толщина стенки см 8 10 12 14 15 1
Длина секции м 8-12 6-10 6- - 8 4-6

2.3.5. Сопряжение мостов с насыпями

Типовая конструкция сопряжения так называемого мягкого
въезда представляет собой железобетонную плиту, опирающуюся
одним концом на шкафной блок устоя, а другим — на поперечный
железобетонный лежень, расположенный на щебеночной подушке
(см, рис. 2.1). Длина плиты соответствует высоте насыпи и кратна
двум метрам, но не превышает 8 м. Продольный уклон плиты
в сторону насыпи составляет от 1:8 — для заглубленной плиты,
и до 1:12 — для полузаглубленной. Над устоями устраивают ДШ.
Они имеют место и в том случае, когда вместо переходных плит
предусмотрено армирование грунта насыпи георешетками [94].

Каждое мостовое сооружение содержит в своей конструкции
элементы разъединения моста и насыпи. К ним относятся жесткие
или массивные устои, шкафные блоки и деформационные швы
(ДШ) над устоями. Отношения между насыпями и мостом подме-
няются отношениями между насыпями и устоями. Эти отношения
антагонистичны, так как давление насыпи на устой является на-
грузкой, на которую этот устой рассчитывается.

По аналогии с большими мостами малые мосты проектируют
как самостоятельные сооружения по отношению к насыпям под-
ходов. Сначала строят мост, а потом отсыпают насыпь или, при
опережающем строительстве насыпи, оставляют прогал, в котором
возводят мост.

Разноэтапность строительства моста и насыпи, как правило, раз-
ными организациями, затрудняет обеспечение сложных функций,
возлагаемых на зону сопряжения. Одна из них — обеспечение мяг-
кого въезда на мост. Мягкий въезд предполагает, в свою очередь,
одинаковую жесткость покрытия на мосту и на подходах и равные
просадки моста и подходной насыпи.

При разноэтапности строительства моста и насыпи возникают
также трудности при возведении различных инженерных устройств,
расположенных на контакте моста с насыпью. К ним относятся пе-
реходные плиты и опорные лежни под них; барьерное ограждение
или парапеты; струенаправляющие, берегоукрепительные, дре-
нажные, руслоформирующие, термостабилизирующие устройства;
электро- и теплотрассы; продукте про воды; устройства сопряжения
с рядом расположенными или пересекаемыми автомобильными
и железными дорогами, теплотрассами, подпорными стенками
и тоннелями; укрепление конусов, русла и откосов; регуляционные
сооружения; водоотвод с проезжей части моста и насыпи; анкерное
крепление; лестничные спуски и др. Качество выполнения этих
устройств часто остается очень низким.

Раздельное и независимое устройство моста и насыпи усложняет
также качественное выполнение тех мостовых сооружений, ко-
торые основаны на тесном взаимодействии моста и насыпи. К ним
относятся балочные мосты на лежневых устоях, распорные мосты
(мосты — щели) и арочные засыпные мосты.

Применяемый в настоящее время общий для мостов всех
классов принцип независимости моста и насыпи невыгоден для
малых мостов. Малые мосты, имеющие незначительные габа-
ритные параметры и врезанные в насыпь, не должны быть само-
стоятельными.

2.3.6. Деформационные швы

Деформационные швы (ДШ) являются важным элементом мо-
стового сооружения. Их устанавливают на мостах, путепроводах
и эстакадах в сопряжениях пролетных строений между собой или
с устоями, где проектом предусмотрены разрывы мостового по-
лотна.

КДШ предъявляется широкий спектр требований. Они должны
быть долговечными, обеспечивать свободные пространственные,
линейные и угловые перемещения от температурных климати-
ческих воздействий и временных подвижных нагрузок; препят-
ствовать стокам воды с проезжей части на нижерасположенные
конструкции мостового сооружения, обеспечивать комфортность
и безопасность движения транспорта и людей, не создавать чрез-
мерные шумовые эффекты. Конструкция ДШ должна отвечать
требованиям простоты обслуживания и ремонта, технологичности
в заводском изготовлении и монтаже. Материалы, из которых из-
готавливают ДШ, должны быть стойкими против воздействия
на них агрессивных стоков с проезжей части, солнечной радиации,
ударных и вибрационных нагрузок от движущегося транспорта,
низких и высоких температур, относительно недорогими.

Наиболее полно требования к ДШ изложены в ряде работ [45, 46].
В данной работе нс ставится целью рассмотреть многочисленные
конструкции отечественных и зарубежных ДШ: поистине «море сие
безбрежно есмь». Только на строительстве МКАД и Третьего транс-
портного кольца Москвы было применено около 100 видов ДШ.
Отметим лишь некоторые зарубежные ДШ, наиболее распростра-
ненные в московском транспортном строительстве последних лет:
Маигег8ойпе, ХУаЬоЙех, 8егуй1ех, \УаЬосге1е, ВЕТ Мапгег— Ве1оДех,
ТКогта.]О1п1 и другие. Многие из них не рекомендованы для экс-
плуатации в своих (зарубежных) странах. 40% таких конструкций
ДШ вышли из строя и были заменены в течение 1—2 лет эксплуа-
тации на МКАД [74].

Хронических болезней сооружений, связанных с применением
ДШ, в определенной степени избегают на практике путем умень-
шения их количества. Для этого применяют неразрезные и темпе-
ратурно-неразрезные пролетные строения. Известны технические
решения, связанные с отказом от ДШ путем жесткого объединения
переходной плиты и пролетного строения [62], устоя и пролетного
строения [71] и плиты и устоя. Идеология такого решения не нашла
применения на практике.

2.3.7. Сборность сооружений

Малые мосты выполнены практически полностью из сборных
элементов. Это объясняется тем, что они имеют большой раз-
брос по линии. Технологически рационально доставлять готовые
элементы на монтаж вместо изготовления их на месте. В силу ли-
нейной разбросанности объектов устройство полигонов на каждом
из них является затруднительным, а часто и невозможным.По этой
причине показатель сборности всегда имел в отечественном мосто-
строении особое значение, 100%-й уровень сборности был идеалом,
к которому стремились проектировщики и строители.

Стремление повысить сборность сооружений неизбежно при-
водит к расчленению моста на конструктивные элементы, самостоя-
тельные по отношению друг к другу. Это, в свою очередь, приводит
к дифференцированному расчету мостового сооружения, когда все
элементы моста рассчитываются индивидуально, вне связи друг
с другом, вне системы: отдельно — пролетные строения, устои, про-
межуточные опоры, фундаментные элементы. Изменение типовой
схемы малого моста путем локального объединения конструк-
тивных элементов происходит лишь в исключительных случаях:
когда разрезные пролеты трансформируют в температурно-нераз-
резные и, очень редко, в неразрезные и рамные системы. Крупные
конструктивные элементы делятся на более мелкие, удобные для
изготовления, транспортировки и монтажа.

Для малых мостов характерен высокий процент типизирован-
ности, примерно одинаковый для автодорожных и железнодо-
рожных мостов, который достигает 80% [9]. Типовые проекты
не пересматривались за последние 30—50 лет.
2.3.8. Мосты на вечной мерзлоте

При проектировании мостовых сооружений очень слабо учи-
тываются особенности разных строительно-климатических зон
страны. Это относится и к зоне вечной мерзлоты.

Строительство транспортных магистралей в зоне вечной
мерзлоты осуществляется в условиях потенциального развития не-
благоприятных процессов и явлений. Это обусловлено сложным
характером грунтовых оснований; суровым климатом; ранимостью
природы, чутко реагирующей как на изменение природных фак-
торов, так и на техногенную деятельность человека; отсутствием
надежных и постоянно действующих транспортных коммуни-
каций; нехваткой местных трудовых ресурсов из-за малой заселен-
ности района строительства. Строительство здесь связано с суще-
ственным повышением трудозатрат, расхода энергии, стоимости
сооружений. Оно зависит от сезона производства работ и требует
более высокой организации работ и исполнительской культуры.

Производство работ на севере тесно связано с принципом ис-
пользования мерзлых грунтов основания. Принцип I предполагает
использование грунтов в мерзлом состоянии в течение всего срока
эксплуатации сооружения, принцип II предполагает использование
грунтов в оттаивающем или оттаявшем состоянии.

Практически все характеристики грунта резко меняются при
переходе из талого состояния в мерзлое. Значительно улучшаются,
в частности, такие строительные характеристики, как прочность,
деформативность и др. Использование высоких потребительских
свойств вечной мерзлоты связано с применением во всех случаях,
когда это возможно, I принципа использования грунтов. Однако
это требует достоверности прогнозирования температурного ре-
жима грунтов. Возникает и другая важная задача: применение мо-
стовых конструкций с терморегулирующими свойствами, направ-
ленными на стабилизацию и ужесточение термики вечномерзлого
грунта.

В настоящее время перенос в эти районы «обычных» решений
осуществляется автоматически. А это часто вызывает интенсивное
проявление эрозионных, термоэрозионных и наледных процессов
под мостами, ухудшение гидравлических характеристик искус-
ственных сооружений.

Проследим за динамикой развития конструктивно-технологи-
ческих решений буроопускных фундаментов опор мостов по мере
продвижения строительства на север. Именно фундаментная часть
в наибольшей степени зависит от особенностей строительно-кли-
матической зоны.

На Байкало-Амурской магистрали (БАМ) была принята единая
технология устройства безростверковых опор для мостов всех
классов, основанная на применении так называемых бамовских
столбов. Принятая технология включала в себя бурение скважины
диаметром 1 м в вечномерзлых грунтах на глубину от 8 до 20 м с за-
буриванием в скальный грунт на глубину от 1 до 1,5 м. Затем на дно
пробуренной скважины сбрасывали цементно-песчаный раствор,
после чего сразу же опускали железобетонный цилиндрический
столб диаметром 0,8 м. Столб своей массой вытеснял раствор, и он
заполнял пазуху между стенками столба и скважины. Теоретическая
ширина пазухи составляла 10 см, а практическая — от 0 до 20 см.
При производстве работ в зимнее время при низких отрицательных
температурах качество заполнения пазух не было гарантированным.

После завершения основного строительства БАМа было начато
в 1975 году сооружение железнодорожной линии длиной 217 км
от бамовской столицы Тынды на север, до Нерюнгри. Сюда, на юг
Якутии, дорога пришла в 1979 году. После шестилетнего перерыва
строительство железной дороги было продолжено далее на север
до Томмота (354 км).

В более сложных условиях строительства, чем на БАМе, столбы
диаметром 0,8 м стали заменять железобетонными столбами пря-
моугольного сечения 500 х 800 мм. Их преимущество заключалось
в том, что они имели направленное армирование и при меньшей
массе столбов были более удобны при транспортировке и склади-
ровании. Качество заполнения пазух скважин стало более предска-
зуемым. Устройство буроопускных опор в этом регионе стали со-
вмещать с различного рода охлаждающими устройствами с целью
ужесточения мерзлоты и снижения глубины заложения фунда-
ментов.

При строительстве транспортных магистралей в нефтегазо-
носных районах севера Западной Сибири в основу технологии
сооружения буроопускных фундаментов снова была положена ба-
зовая конструкция в виде «бамовских» столбов. Однако практика
строительства отвергла это техническое решение. Столбы массой
до 20 т оказались трудноперевозимыми по местным зимникам.
Большое заглубление фундаментов исключало возможность при-
менения столбов, максимальная длина которых составляла до 15 м.
Конструкция столбов делала их стыкование по длине практически
невозможным. Применение их в высокотемпературных вялых веч-
номерзлых грунтах, используемых по II принципу, а также в грунтах
талых мелкозернистых увлажненных с небольшой несущей спо-
собностью оказалось нерациональным. Ухудшение мерзлотно-
грунтовой обстановки стало причиной значительных деформаций
сооружений. Так, на автодороге «Уренгой-280» несколько малых
мостов получили недопустимые деформации и были заменены но-
выми. При этом была заметна роль схемы сооружения.
Поэтому в данном регионе опытно-экспериментальным путем
была нащупана «местная» технология: здесь стали применять в ка-
честве столбов металлические некондиционные «газовые» трубы
с заполнением их армированным бетоном.

Освоение на полуострове Ямал нефтяных и газовых месторож-
дений началось со строительства в 1986 году однопутной железной
дороги. В отличие от предыдущих северных строек устройство ав-
томобильных дорог параллельно железной не предусматривалось.
Практически каждые сто километров продвижения на север имели
свои природно-климатические и геокриологические особенности.

Все ранее апробированные технические решения опор мостов
в условиях Ямала оказались несостоятельными. Опытно-экспери-
ментальным и расчетным путем здесь была доказана необходимость
устройства полых опор. Способ их погружения вместо буроопуск-
ного был заменен бурозабивным.

В условиях Ямала оказались непригодными и «обычные» кон-
структивно-технологические решения водопропускных труб. Ре-
зультаты обследования этих сооружений на железнодорожном
участке от ст. Обская до реки Щучья длиной ПО км, где располо-
жено в среднем по одному сооружению на километр пути, показали,
что практически нет ни одной трубы, не имеющей деформаций,
связанных с протаиванием оснований. В этой зоне оголовки труб
полностью заносятся снегом.

2.4. АНАЛИЗ, ОБОБЩЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Результаты проведенного анализа показали, что малые мосты
конструируются по образу и подобию больших мостов, являясь
уменьшенной копией «старшего брата». Принцип конструктивного
единообразия проявляется и в том, что схемы построения малых
мостов не имеют отличий от средних и больших. Отсюда следует,
что деление мостов на классы является условным. Условность
проявляется в отсутствии обоснованных границ между классами.
На практике это означает, что при проектировании, строительстве
и эксплуатации мостов не учитывается принадлежность их к тому
или иному классу. К мостам всех классов осуществляется равный
подход.

И внутри класса малых мостов не имеется достаточно четко вы-
раженных особенностей, связанных со строительством в разных
строительно-климатических зонах. Перенос в различные регионы
страны «обычных» решений осуществляется автоматически.

Мост и подходные насыпи являются относительно самостоя-
тельными. Проектирование и строительство их осуществляется раз-
дельно разными организациями. Отношения между мостом и на-
сыпями подменяются отношениями между устоями и насыпями.
Устои, шкафные блоки и ДШ над устоями являются элементами
разъединения моста и насыпи. При этом используется принцип не-
зависимости моста и насыпи подходов.

Отмеченные выше универсальные принципы проектирования,
общие для мостов всех классов, невыгодны для малых мостов.
Они являются причиной многочисленных дефектов, возникающих
в конструкциях малых мостовых сооружений. Совокупность де-
фектов образует так называемые зоны поражения, которые про-
грессируют в процессе эксплуатации сооружения, охватывая все
новые зоны и области.

Главный очаг поражения связан с быстрым выходом из строя де-
формационных швов. ДШ остаются наиболее уязвимым элементом
моста. Используемые на малых мостах отечественные ДШ недолго-
вечны. Применение их предсказуемо ассоциируется с выходом их
из строя в течение первых лет эксплуатации.

Поврежденные или вышедшие из строя ДШ вызывают повы-
шенные динамические воздействия на пролетное строение и под-
ходы к нему. Иногда это превышение составляет 100% [6]. Это
ведет к ускоренному выходу из строя главных балок, разрушению
проезжей части на мосту и подходах к нему, увеличению просадок
насыпи перед мостом. Через дефектные ДШ агрессивная вода
с проезжей части моста и подходов попадает на торцы пролетного
строения, а оттуда — в каналы пустотных плит. При этом они вы-
зывают коррозию расположенной там преднапряженной арматуры
или, вследствие недостаточного защитного слоя, стержней рабочей
арматуры, расположенной в массиве бетона. Через разрушенные
ДШ вода попадает и на опоры. Следствием этого являются кор-
розия бетона и арматуры ригеля и тела опоры, загрязнение и кор-
розия опорных частей, что ведет к нарушению их нормального
функционирования и изменению кинематики работы сооружения
в целом. Движение транспорта по мосту при разрушении ДШ ста-
новится не только дискомфортным, но и опасным.

Второй очаг поражения — подходы к мосту. Просадки насыпи
перед въездом на мост являются причиной ускоренного разру-
шения ДШ над устоями, повышения динамических воздействий
на проезжую часть моста и подходов, дополнительного обводнения
грунта насыпи. Традиционное техническое решение, связанное
с применением переходных наклонных плит, как бы законсерви-
ровалось на десятилетия. Проезжая часть на мосту и на подходах
имеет, как правило, разные конструкции, выполняется из разно-
модульных материалов.

Проектные и строительные погрешности приводят к увели-
чению нагрузки со стороны насыпи на устои, в результате чего
шкафные стенки часто смыкаются с торцами пролетного строения,
приводя к нерасчетной работе сооружения в целом.

Просадки насыпи перед мостом также создают дискомфорт,
а иногда и опасность для движения автотранспорта.

Игнорирование особенностей малых мостовых сооружений
приводит к тому, что они, как и большие мосты, рассматриваются
как самостоятельные сооружения относительно насыпи походов.
При этом отношения между мостом и насыпями являются антаго-
нистическими.

Третий очаг поражения — проезжая часть на мосту. Здесь обра-
зуются неровности, вызванные повышенными динамическими
воздействиями вследствие разрушения ДШ, а также в силу «соб-
ственных» причин. К ним относятся выбоины в асфальте, наличие
посторонних предметов на проезжей части, сверхнормативные
нагрузки и воздействия и др. Локальные разрушения на проезжей
части мостового сооружения вызывают дополнительную динами-
ческую нагрузку на главные балки и плиту проезжей части и спо-
собствует ускоренному разрушению гидроизоляции. Последнее об-
стоятельство приводит к коррозии бетона, арматуры и металла про-
летных строений и плиты проезжей части. Этому же содействует,
как правило, неорганизованный водоотвод с пролетного строения
и застой воды в выбоинах и трещинах, образовавшихся в покрытии
на проезжей части. Неорганизованный отвод воды с моста и под-
ходов к нему вызывает, в свою очередь, потерю устойчивости ко-
нусов и насыпи подходов, действует как разрушающий фактор
на крайние (фасадные) балки пролетного строения.

Четвертый очаг поражения — железобетонные пролетные
строения. Они служат в 1,5—2 раза меньше, чем металлические.
Здесь суммируются в основном дефекты силового происхождения.
При этом возникают дефекты, которые отсутствуют практически
в пролетных строениях больших мостов, например разрушения
диафрагм и связей между ними, вертикальные трещины в сере-
дине пролета, наклонные трещины в приопорных участках, сколы
защитного слоя. Дефекты имеют явно силовое происхождение.
Причиной этого нельзя считать ошибочность расчетных методик,
которые являются одинаковыми для мостов всех классов. Скорее
это говорит о том, что воздействие временных подвижных нагрузок
на малые мосты более разрушительное, чем на большие.

В значительной степени с временными нагрузками связано
и провисание балок.

Быстрый выход из строя железобетонных пролетных строений,
в первую очередь крайних (фасадных) балок (плит), свидетельствует
о значительном влиянии на долговечность мостов неблагопри-
ятных климатических факторов. Они же способствуют нарушению
контакта между элементами композитной конструкции (например,
между металлической главной балкой и железобетонной плитой
проезжей части), асимметричности перекосов опорных частей при
многократно-повторных односторонних воздействиях солнечной
радиации на пролетное строение и др,

Пятый очаг поражения — нерациональная статическая схема со-
оружения. Многопролетность влияет на быстрый износ проезжей
части, чему способствует в первую очередь большое число ДШ
на проезжей части. Они способствуют образованию неровностей,
вызывающих повышенные динамические воздействия на экипажи.

Малый мост является, по существу, уменьшенной копией
большого. Так, по аналогии с большим железнодорожным мо-
стом, имеющим схему, например, 66 + 88 + 66 м (тип. пр. № 690),
малый железнодорожный мост имеет схему 6,3 + 9,3 + 6,3 м (тип.
пр, ЛГТМ № 557), а автодорожный — 6 + 9 + 6 м (тип. пр. СДП).
При уменьшении длины пролетов примерно в 10 раз на малых мо-
стах во столько же относительно увеличивается количество опор,
а на автодорожных мостах, кроме того, деформационных швов
(ДШ).

Шестой очаг поражения — опорные части. Низкой долговеч-
ностью характеризуются резиновые опорные части (РОЧ), широко
применяющиеся в малом мостостроении. Следствием разрушения
РОЧ являются нерасчетная работа опор и пролетных строений и их
преждевременный выход из строя.

Седьмой очаг поражения связан с просадками мостов, располо-
женных в криолитозоне. Малые мосты в зоне с повышенным сне-
гопереносом в большей степени подвержены деформациям, чем
средние и большие. Конструктивные решения фундаментной части
опор мостов нс имеют «автоматической» корреляционной связи
с гидрогеологией и характером снегозаносом в створе мостового
перехода.

Отмеченные выше зоны поражения не исчерпывают собой все
многообразие дефектов, возникающих в малых мостовых сооруже-
ниях в процессе строительства и эксплуатации. Здесь они выделены
как наиболее характерные, типовые, распространенные, опреде-
ляющие состояние сооружения.

Поставленная цель увеличения долговечности малых мостов ес-
тественно связана с необходимостью ликвидации зон поражения
и уменьшением воздействия неблагоприятных факторов. А пе-
реход «от знания того, что есть, к знанию того, что должно быть»,
в общем случае и означает прогресс.
Глава 3
АРОЧНЫЕ ЗАСЫПНЫЕ МОСТЫ

3.1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПОЛНОСБОРНЫЕ АРОЧНЫЕ ЗАСЫПНЫЕ
МОСТЫ

Автором разработана серия конструкций арочных засыпных
мостов, защищенных патентами на изобретения и полезные модели
№2107770, 2236498, 39893.

Реализованные строительством проекты показаны в табл. 3.1.
В ней под рубрикой «типовые» показаны конструкции, получившие
массовое применение.

Таблица 3.1

Реализованные проекты арочных засыпных мостов

Расчетный пролет, ц, м Стрелка, Г, м Радиус оси арки, м Максимальные высоты насыпи, для которых проведены расчеты, м
Г
Типовые решения
4,0 2,0 2,0 7,6
6,0 2,25 3,125 6; 9; И; 15
9,44 3,3 5,025 8; 10
12,0 4,0 6,5 9; 16
Индивидуальные решения
5,6 2,32 2,85
6.4 4,2 квадратная парабола 13,0
8,8 5,8 квадратная парабола 15,4

Основной нагрузкой на элементы моста является грунтовая за-
сыпка. Поэтому в зависимости от высоты насыпи арки могут иметь
циркульное очертание оси или иное другое криволинейное, в том
числе параболическое, очертание (рис. 3.1—3.3).

Мосты пролетами 4, 6, 9 и 12 м кругового очертания и проле-
тами 6,4 и 8,8 м параболического очертания применимы на авто-
мобильных дорогах всех категорий. Минимальная высота засыпки
над замком арки до низа дорожной одежды составляет 0,5 м, мак-
симальная высота насыпи — 7,6 м. Параболическое очертание оси
арки можно считать рациональным при высоте засыпки над зам-
Рис. 3.1. Арочный засыпной мост с параболическим очертанием оси

Гранина вечномёриогогрунта

Рис. 3.2. Арочный мост параболического очертания на лежневых опорах

ком, превышающей 2 м. При высоте засыпки более 6—7 м и ин-
дивидуальном проектировании очертание оси может быть принято
в зависимости только от постоянной нагрузки, каковой является
грунтовая засыпка. Влияние временной нагрузки в этом случае не-
значительно.
Рис. 3.3. Арочный засыпной мост с циркульным очертанием арок

Оптимальным является пролет арок от 4 до 12 м. В опреде-
ленных и обоснованных случаях могут быть применены пролеты
длиной до 15—20 м.В зарубежной практике встречаются арки про-
летом 24 м с преднапряженными ростверками, однако они были за-
проектированы для специальных сложных геологических условий
применения.

Соотношение стрелки к расчетному пролету арок циркульного
очертания составляет Г/Ь = 1/2 — 1/3.

Пол воздействием постоянной и временной нагрузок от пролет-
ного строения на опоры передается распор, то есть горизонтальное
усилие, направленное в сторону насыпи. Распор от арки может
быть воспринят наклонным рядом свай или затяжками, жестко за-
деланными в ростверки. В качестве затяжек могут быть использо-
ваны железобетонные сваи сечением 350 х 350 или 400 х 400 мм.
Если укрепление русла выполнено с помощью каменного мощения,
затяжки выполняют стабилизирующую функцию, препятствуя вы-
носу камней водными потоками, имеющими высокие скорости во
время паводка.

Арочное пролетное строение принято полносборным желе-
зобетонным. Этот материал в условиях грунтовой засыпки яв-
ляется наиболее долговечным. Пролетное строение монтируется
из блоков-полуарок заводского изготовления, объединенных
в замке шарниром цапфовой конструкции. Сечение арок посто-
янное (рис. 3.4).

Блоки арок шириной 2 м устанавливают на монтаже вплотную
друг к другу без зазоров. Специальных работ по заделке швов
между блоками арок не предусмотрено. Объединение блоков осу-
ществляется при помощи электросварки закладных деталей. С на-
ружной стороны (со стороны насыпи) поверхность арочного про-
летного строения покрывают гидроизоляцией с дополнительной
Рис. 3.4. Модель арочного засыпного моста

проклейкой стыков между блоками гидроизоляционными лен-
тами.

В практике США зазор между элементами арки принят равным
13 мм. Его заполняют бутилрезиновой мастикой, которую утрамбо-
вывают. Затем стык по всей длине закрывают с внешней стороны
гидроизоляционной лентой шириной 30,5 см, которая адгезионно
соединяется с бетоном.

Арочные блоки достаточно массивны, минимальная толщина их
составляет 260 мм. Отказ от псевдоэкономии бетона связан с уве-
личением толщины защитного слоя, что положительно сказывается
на продолжительности эксплуатации сооружения.

Арочное железобетонное полносборное пролетное строение
опирается на фундамент, как правило, в виде ростверка, объеди-
няющего сваи. Ростверки выполняются в монолитном или сборно-
монолитном вариантах. В зависимости от несущей способности
грунтов фундаменты могут быть также на естественном основании,
на буроопускных или буронабивных столбах.

С точки зрения статической работы принятые в проектах арки
являются трехшарнирными. Это делает арку статически опреде-
лимой и фактически невосприимчивой к возможным смещениям
и просадкам опор, а также к изменениям температур в арочной
системе.

Арочный засыпной мост может иметь входной и выходной ого-
ловки (рис. 3.5), а может быть выполнен и без них.
Рис. 3.5. Мост с расчетным пролетом 12 м в стадии строительства

Длина моста (поперек продольной оси трассы) не нормируется.
Она зависит от конструкции проезжей части и высоты насыпи.

Для увеличения расхода воды арочные мосты могут применяться
в многопролетном варианте (рис. 3.6).

Металлические поверхности закладных деталей замка арки за-
щищаются от коррозии графитовой или дисульфид-молимбде-
новой смазкой.
Рис. 3.6. Арочный засыпной мост в трехпролетном варианте

3.1.1. Опоры

Опоры мостов запроектированы на свайном фундаменте. Пре-
дусмотрены сваи сечением 35 х 35 см по типовому проекту № 946
Ленгипротрансмоста.

Наклонный ряд свай служит для восприятия распора от арки.
Распор может быть воспринят и затяжками, устанавливаемыми
между ростверками. В качестве затяжек могут быть использованы
обрезки свай, железобетонные плиты и иные конструкции, рассчи-
танные на растяжение от распора. В этом случае все сваи устанав-
ливают вертикально.

В том случае, когда ростверк опоры выполняется в сборно-мо-
нолитном варианте, сборная часть предусмотрена в виде лекаль-
ного блока, устанавливаемого под пяту арки. Лекальный блок
имеет циркульное очертание поверхности, на которую опирается
пята арки. Радиус закругления поверхности лекального блока —
610 мм, пяты арки — 600 мм.

Строительство арочных засыпных мостов должно сопрово-
ждаться устройством дренажной системы, располагаемой на кон-
такте между мостом и насыпями в уровне естественной поверх-
ности грунта. В качестве основания для дренажа используется
верхняя поверхность ростверка с нолевой стороны (со стороны на-
сыпи). В качестве одного из вариантов в процессе бетонирования
ростверка устраивают выступ (зуб), формирующий лоток для от-
вода воды с поверхности пролетною строения. Лоток должен иметь
уклон в сторону течения водотока.

3.1.2. Ограждение проезжей части над мостом

Проезжая часть дороги над арочным засыпным мостом должна
быть обустроена либо ограждениями барьерного (парапетного)
типа, либо направляющими столбиками. Ограждение барьерного
типа имеет высоту не менее 0,75 м и протяженность, включающую
в себя длину моста и не менее 18 м в каждую сторону от моста. На-
значение барьерного ограждения состоит в зрительном ориентиро-
вании водителей на проезжей части; в удержании транспортного
средства от съезда с насыпи в случае потери автомобилем управ-
ления; в предотвращении опрокидывания при наезде; в защите
пешеходов, идущих по обочине; в выправлении траектории транс-
портного средства, наехавшего на ограждение.

Конструкция металлического барьерного ограждения принята
с учетом следующих документов:

- ГОСТ 23457-86;

- ГОСТ 26804-86;

— Региональные нормы «Проектирование и строительство ав-
томобильных дорог в Нечерноземной зоне РСФСР»;

— Рекомендации по конструкции мостового полотна малых
и средних автодорожных мостовых сооружений, 324—91-ИС,
Союздорнии, М., 1991;

— Типовой проект № 503—0—17.

Направляющие устройства в виде столбиков имеют высоту
0,75—0,85 м. Они предназначены для обеспечения видимости
внешнего края обочин в темное время суток и при неблагопри-
ятных условиях.

Выбор ограждения на дорогах федерального значения 1 и 11 ка-
тегорий определяется проектом дороги. На дорогах регионального
и межмуниципального значения 111 и IV категорий устанавливается
барьерное ограждение, на дорогах IV—V — направляющие стол-
бики.

3.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

Для обеспечения надлежащего качества производства работ
и повышения производительности труда все работы по строи-
тельству моста следует вести специализированными звеньями.

3.2.1. Сооружение опор

При устройстве свайного ростверка производится планировка
поверхности грунта под копровое оборудование, забивка свай
и срубка голов свай на проектной отметке.

Разработка котлована под свайный ростверк осуществляется
экскаватором с последующей доработкой грунта вручную. Недобор
грунта до проектной отметки при механической разработке котло-
вана должен составлять 0,1—0,2 м. Эта работа выполняется непо-
средственно перед устройством щебеночной подушки.

Ростверки под арками и под открылками конструктивно разли-
чаются.
Схема бетонирования сборно-монолитного ростверка под ар-
ками предполагает применение сборных лекальных блоков, уста-
навливаемых под пятой арки. Лекальные блоки закрепляют перед
бетонированием на специальные вспомогательные стержни или
уголки, приваренные к арматуре распушенных свай.

После бетонирования ростверка, снятия опалубки и гидрои-
золяции бетонных поверхностей, соприкасающихся с грунтом,
пазухи засыпают. Засыпку следует начинать со стороны насыпи.
Обратную засыпку выполняют малосжимаемыми грунтами (ще-
бень, гравийно-галечниковые и песчано-гравийные грунты; пески
крупные и средней крупности) с проливкой водой и тщательным
уплотнением.

3.2,2. Монтаж арок

Монтаж арок допускается только после качественной засыпки
пазух котлована. Возможны три варианта монтажа.

I вариант — с двумя автокранами грузоподъемностью по 12—16 т.
Они одновременно устанавливают две полуарки, образующие арку,
находясь: один — между ростверками, второй — за ростверком со
стороны насыпи. При этом способе полуарки устанавливают пятой
в фиксированное положение на ростверки, после чего путем регу-
лирования высоты полуарок в замке замыкают шарнир. При этом
варианте оба крана могут находиться за ростверками со стороны
насыпи.

II вариант — с одним автокраном и перемещающейся временной
промежуточной опорой. Для этого на поперечной оси моста (про-
дольная ось пролетного строения) устраивают пути, на которых
устанавливают временную башенную опору из инвентарного ме-
талла. По мерс монтажа полуарок опору перемещают в следующее
положение на шаг, равный ширине полуарок.

III вариант — с одним автокраном грузоподъемностью от 16
до 25 т. Автокран располагают между ростверками. Здесь, на земле,
предварительно монтируют арку на ребре в горизонтальном поло-
жении. Затем с помощью специальной траверсы, объединяющей
полуарки в замке в жесткий узел, поднимают и устанавливают арку
в проектное положение.

Монтаж арок следует начинать от продольной оси моста и вести
по направлению к оголовкам.

Арочные элементы перед монтажом должны иметь маркировку,
которую наносят на них в цехе-изготовителе. Маркировку наносят
несмываемой краской с внешней стороны блока.

Пример маркировки:

— название завода ЖБИ (полигона);

— дата бетонирования;
— индекс блока (например, А-4—5,6. Здесь А — арочный эле-
мент; 4 — расчетный пролет; 5,6 — предельная высота на-
сыпи, на которую рассчитан мост);

— вес блока в тоннах.

После монтажа всех полуарок в единое арочное пролетное стро-
ение их объединяют с помощью электросварки закладных деталей
и гидроизолируют.

3.2,3. Гидроизоляция арок

Для заполнения ниши в замке арки применяют различные ма-
стики. Одна из разновидностей мастик — ИБР-75 — имеет сле-
дующий состав:

- битум - 88% (БН 70/30 - по ГОСТ 6617-75 или БНИ—IV —
по ГОСТ 9812-74;

— резиновая крошка — 7% — по ТУ 38-104—36-82 (произво-
дится путем дробления износившихся автомобильных покрышек
или отходов других резиновых изделий);

— масло зеленое — 5% — по ОСТ 38—01140—77;

или масло трансформаторное — по ГОСТ 10121-76;

или масло соевое «3» или «С» — по ГОСТ 610—72;

или полидиен — ТУ 38-103-280-75.

Для заполнения ниши может быть применен «Герметик текучий
двухкомпонентный отверждающийся строительного назначения
(Герте кс)».

Для оклеечной гидроизоляции применяют рулонные материалы
заводского изготовления. В качестве материала для армирования
изоляции может применяться мешковина, то есть льно-джуто-ке-
нафная ткань № 2 и 3 или технического назначения - № 1 и№ 2-
по ГОСТ 2813-72*, ГОСТ 5530-8Г. Нити основы и утка должны
быть из натурального растительного волокна. Мешковину перед
укладкой в гидроизоляционное покрытие необходимо антисепти-
ровать пропиткой масляными антисептиками.

Однослойную оклеенную изоляцию наносят на грунтовку в со-
стоянии «отлила», но не ранее 1 ч и не позднее 8 ч после нане-
сения грунтовки. Время сохранения грунтовкой состояния «от-
лила» зависит от температуры и влажности воздуха и определяется
опытным путем.

Помимо традиционных материалов и технологий могут быть
применены современные: «Дальмостопласт», «Полиров» и другие.

3.2.4. Засыпка арок грунтом

Засыпка моста осуществляется дренирующим грунтом (песком)
послойно одновременно с обеих сторон моста. Превышение за-
сыпки с одной стороны не должно превышать толщины одного
слоя. При отсыпке слоя с одной стороны моста с другой стороны
ведется уплотнение.

Определяющим условием засыпки является обеспечение сов-
местной работы сооружения с грунтом. Это достигается в полной
мере уплотнением грунта.

Толщина слоев назначается в зависимости от грунтоуплотня-
ющих средств и вида грунта:

0,4—0,45 м — для глинистых и 0,5—0,65 м — для песчаных
грунтов — машинами ударно-вибрационного действия и УМТС-2;

0,2 м — пневмоколесными катками массой до 10 т в комплекте
с электротрамбовками типа ИЭ-4505 и ИЭ-4502;

до 0,15 м — ручными электрическими или механическими трам-
бовками (вибротрамбовкой Д-368—6 и мототрамбовкой Д-537),

Возможно уплотнение насыпи автосамосвалами. При этом на-
грузка на ось не должна превышать Пт.

Расстояние скатов пневмокатков и транспортных средств допус-
кается не менее 0,5 м от поверхности арок.

Коэффициент уплотнения грунтов при оптимальной влажности
должен быть не менее 0,95. Дренирующий грунт засыпки перед
уплотнением целесообразно поливать водой, увеличивая его влаж-
ность против оптимальной на 20—30%. При этом можно несколько
увеличить толщину уплотняемых слоев.

Уплотнение засыпки непосредственно над замком тяжелыми
трамбовочными машинами ударного воздействия (кроме легких
трамбовок) запрещается.

При продольном (вдоль насыпи) перемещении автосамосвалов,
являющихся уплотнителями грунта, должно быть обеспечено рав-
номерное уплотнение по всей ширине насыпи, без образования на-
езженной колеи.

При засыпке моста в зимнее время необходимо:

— тщательно очистить от снега и льда основание под насыпь;

— не допускать попадания снега и льда в отсыпанную грун-
товую массу и в пазухи между стенками котлованов и фундаментов,
а также между элементами моста и отсыпкой.

3.2,5. Изготовление арочных элементов

Арочные элементы (блоки) могут быть изготовлены на специа-
лизированных заводах или на полигонах двумя способами: на ребре
или плашмя (в том положении, в каком они устанавливаются
в пролет).

При изготовлении блоков на ребре (рис. 3.7) уплотнение бе-
тонной смеси производят глубинными вибраторами. Поверх-
ностные вибраторы, прикрепляемые к боковым щитам опалубки,
оказываются малоэффективными вследствие большой жесткости
опалубочной формы. Арматурный каркас изготавливается заранее.
При этом отдельные стержни или плоские сетки искривляют
по проектному радиусу на вальцах.

Рис. 3.7. Опалубочная форма при изготовлении

При изготовлении полуарок плашмя (рис. 3.8) все работы не-
сколько упрощаются. Арматурные сетки можно изготавливать не-
посредственно в опалубочной форме, изгибая их по месту. Этот
способ допускает изменение толщины арок, которая может быть
и переменной.

Рис. 3.8. Опалубочная форма при изготовлении блоков плашмя
Концевые части формы снабжаются щитом, который играет роль
крышки, предназначенной для предотвращения стекания бетонной
смеси во время вибрации. Сразу же после формования блока шиты
снимают, а поверхность бетона заглаживают. Если щиты снимать
после пропаривания блока, то есть после его полной готовности,
то на поверхности возможны бетонные валики. Бетонная смесь
должна быть достаточно пластичной, чтобы обеспечить выход воз-
душных пузырьков во время виброуплотнения; в противном случае
на поверхности бетона могут иметь место раковины.

Армирование блоков арок выполнено из двух плоских сеток.
Для удобства изготовления схема расположения стержней по-
стоянна для арок всех типов. В зависимости от нагрузки меняется
лишь диаметр арматуры.

Элементы моста изготавливают из тяжелого бетона, соответ-
ствующего ГОСТ 25192-82. Приняты следующие характеристики
бетона для конструктивных элементов моста (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Характеристики бетона

Наименование элемента Класс по проч- ности Марки
по морозостой- кости по водонепроница- емости
Пролетное строение В 30 Г 300 ЗУ 6
Ростверки В 25 Р 300 XV 6
Блоки оголовка В 25 Р 300 XV 6
Сваи железобетонные В 30 Р 300 XV 6

В качестве крупного заполнителя рекомендуется применять ще-
бень промытый из прочных и морозостойких изверженных и оса-
дочных горных пород марки не ниже 1000 — по прочности, и 300 —
по морозостойкости. Максимальная фракция щебня не должна пре-
вышать 40 мм. Содержание глинистых (илистых) частиц не должно
быть выше 1% по массе. В качестве мелкого заполнителя следует
применять природный крупнозернистый и среднезернистый песок
с содержанием пылевидных частиц не более 3% по массе.

В качестве арматуры для конструкций арочных засыпных мостов
должна применяться сталь следующих видов и классов:

— продольная нснапрягаемая арматура — стержневая горячека-
таная классов А-11 марки Ст 5СППС 2 по ГОСТ 5781—82*; допус-
кается сталь класса А 111 марки 25 Г 2С и марки 35 ГС — для
вязаных каркасов;

— распределительная арматура и хомуты — стержневая горяче-
катаная гладкая класса А-1 Ст Зсп по ГОСТ 5781—82*.
а)

б)

Предварительное разбуривание
отверстий в теле насыпи.

в)

ВАРИАНТ А ВАРИАНТ Б

Труба-подбабок

Свая

1) Металлическая труба

650 мм I = 8м или

2) Железобетон сечением
♦ 35x35 см/= Юм

Пакет играет роль распорки,
выполнен совместно с ригелем.

Ригель снабжён стаканом.

крепление из

закл а д н ы х 11 (ито в
ростверк

Рис. 3.9. Технологические этапы производства работ по строительству
мостов без перерыва движения транспорта
I АКУЛ 1ЫЙ ЗАСЫПНОЙ МОСТ ПРОЛЕТОМ 6 м

Насыпь пол .1м * д пути

Мост пролетом 12 м
мл автодороге —
В V пялом коП обт

2 ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ РАЗБИВКА ОС ЕЙ МОСТА
3 ЗАБИВКА СВАЙ 10,0 5.3 2.6 / " * 2 г ' " * * г 1 ’ •'.' •'.' ". •'.• •'.• '.• • • •'.• •'.• • • 11 <1 м м м и 6.9 1 9.9 1_ Прслмрспсльжк ратбурпвшис отверстий в те те нас млн 6.5

ВАРИАНТ Ь

ВАРИАНТ А

I I I, ' | !

обдем ржни

12 фуб 610 мм

I) МгтАТШЧсская цпба 650 мм / Км

Корсимои ГР>|ГТ 4 VI ТАНОвКЛНЛКПЛ Ц и Ц и Ц и хиц ц ы и и.ц и 9ШЛ ****** 9Л Н III Ас1сю6сп>1< ссчсиисм .15x35 см / 10м -и. и и и о=В=5=
* РА4 М41КЛ НА4141П! 1Х)ДПАЫЮМ *ГТА№НМ 1ДК1А.1НЫХ ЙОГИ»

* ылошочжлит мтюлипгыхрш пипли»

9. МОНТАЖ АРОК ПОД ПАКЕТАМИ

Рис. 3.10. Детали технологической цепочки
3.2.6. Строительство на действующих дорогах

Принципиальные схемы строительства арочных засыпных
мостов (путепроводов) на действующих автомобильных и железных
дорогах без перерыва движения транспорта в поэтапном ее испол-
нении показана на рис. 3.9 и 3.10. Такие случаи могут иметь место
при замене отслуживших свой срок или поврежденных искус-
ственных сооружений: водопропускных труб, арочных и балочных
мостов и др. Такие варианты могут быть применены также в случае
устройства нового сооружения под действующими железными
и автомобильными дорогами.

3.3. СИЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ АРОЧНЫХ ЗАСЫПНЫХ МОСТОВ

Статическая схема в виде трехшарнирной арки (рис. 3.11) яв-
ляется статически определимой системой, которая позволяет вос-
принимать неравномерные просадки и смещения опор, а также пе-
репады температур в сечениях без образования в арках внутренних
напряжений.

Основные расчеты трехшарнирной арки выполняются по фор-
муле:

Мс°- НГ=О,

(3-1)

где Мс° — изгибающий момент в сечении С простой балки (то есть,
считая шарнир С отсутствующим); Н — распор; Г — стрела арки.

В произвольном сечении М:

Мм=Мм° —Ну,

(3-2)

Где Мм° — момент в сечении М простой балки (при отсутствии
шарнира).

Распор Н = Мс°/ Г.

(3-3)

Как видно из этой формулы, величина распора обратно пропор-
циональна стреле арки.

Нормальную силу определяют по зависимости Ж = 0х° зш ф +
+ НА • сой ф, поперечную — по зависимости Ох = Ох • соз ф — НА х

X 81П ф.

Ось арки может иметь произвольное очертание, если поставлена
задача сделать арку безмоментной и когда временная нагрузка не-
соизмеримо мала по сравнению с постоянной. В этом случае мо-
мент в любом сечении Мм = — Н • у = 0, откуда у = М^/Н.

С учетом этого получим

у = Мм°/ Мс° Г

(3-4)
В этой формуле Г задано; Мс° = соп8( — определяется расчетом.
Для каждого х рассчитывается у в том сечении арки, в котором мо-
менты от постоянной нагрузки равны О.

Рис. 3.11. Расчетная схема трехшарнирной арки

Изгибающий момент в произвольном сечении М:

Мм = Мм° — Н • у, (3-5)

где — момент в сечении М простой балки (при отсутствии шар-
нира).

Распор Н = Мс°/Г(3-6)
Как видно из этой формулы, величина распора обратно пропор-

циональна стреле арки.

= 0х° • 81П ф +
• СО8 ф — НА X

Нормальную силу определяют по зависимости 14

НА • соз ф, поперечную — по зависимости (?х = 0х

х ып ф.

Ось арки может иметь произвольное очертание, если поставлена

задача сделать арку «безмоментной», и когда временная нагрузка
несоизмеримо мала по сравнению с постоянной. В этом случае мо-
мент в любом сечении Мм = Мм° — Н • у = 0, откуда у = Мм°/Н.
С учетом формулы (3—6) получим у = Мм°/ Мс° • Г.

В этой формуле Г задано; Мс° = соп8( — определяется расчетом.
Для каждого х рассчитывается у в том сечении арки, в котором мо-
менты от постоянной нагрузки равны О.

Расчет арки проводится применительно к двум основным ста-
диям: строительства и эксплуатации. В стадии строительства учи-
тываются различные конкретные случаи засыпки арок. В учет при-
нимается и грунтоуплотняющая нагрузка. На стадии строительства
определяющей является нагрузка А 11, на стадии эксплуатации —
НК-80.

Расчеты, проведенные автором, позволили выявить следующие

закономерности.

Максимальное влияние оказывает временная колесная на-
грузка НК-80 (НК-100) при наименьшей высоте засыпки над
замком арки 0,5 м. Для арки пролетом 12 м временная нагрузка
составляет 25% от суммарной вертикальной нагрузки на опоры.
Чем меньше пролет арки, тем это влияние более ощутимо. С уве-
личением высоты засыпки над замком влияние временной на-
грузки резко падает и при высоте более 6 м снижается почти в 10
раз (рис. 3.12 и 3.13).

Схема распределения временной нагрузки НК-80 по глубине насыпи

Рис. 3.12. Влияние временных подвижных нагрузок
Высота насыпи над замком, м

Рис. 3.13. Схема распределения временной нагрузки с учетом высоты насыпи

Падение влияния происходит с одинаковой интенсивностью
для всех пролетов. При высоте засыпки более 10 м влияние вре-
менной нагрузки становится малоощутимым и ей можно прене-
бречь.

При расчете арок часто является важным снижение величины
распора. При циркульном очертании арок (по круговой кривой)
распор является относительно большим. Здесь не следует до-
пускать высоту засыпки над замком более 2—3 м. При высоких на-
сыпях рациональным является переход на арки параболического
очертания.

3.4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРОЧНЫХ МОСТОВ

При расчетах был принят безнапорный режим работы соору-
жения. Наивысший уровень воды в пролете был принят на 1 м
ниже свода арки в замке. Уклон лога принят равным критическому:
1 = 0,0028. Материал арок и лотка под арками принят из бетона,
имеющего коэффициент шероховатости 0,012. Предполагалось, что
в паводковый период ледоход отсутствует.

Расчеты показали, что мосты обладают высокой водопро-
пускной способностью. Максимальный расход воды, обеспечива-
емый ими в безнапорном режиме, составляет от 13,3 до 185 м3/с
соответственно для пролетов от 4 до 12 м (табл. 3.3).
Таблица 3.3

Гидравлические характеристики арочных засыпных мостов

Схема моста

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ

Расчётный пролёт 1_р, м Стрелка, I, м Интервалы высот насыпи, м Основные гидравлические характерис- тики при наличии оголовка коридорного типа
Наибольший расчётный расход воды, Ор, м3/с Подпёртая глубина Н, м Скорость воды на выходе, Увых, м/с
ТИПОВЫЕ РЕШЕНИЯ
4,26 2,13 ДО 7,6 13,3 2,12 4,43
6,0 2,25 6;9;11;15 35,3 3,35 5,54
9,44 3,3 8;10 109,3 4,80 6,96
12,0 4,0 9;16 185 5,30 7,90
^ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ
5,6 2 32
6.4 4^2 до 13,0
8,8 5,8 ДО 15,4

Основные гидравлические характеристики арочного моста
с пролетом 4 м приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Основные гидравлические характеристики моста с расчетным пролетом 4 м

Тип входного оголовка Наибольший расчетный расход воды, 0П1ах, м3/с Подпер- тая глубина, м Максимальная скорость воды на выходе, м/с Глубина воды на выходе, м
Без оголовка (с верти- кальным срезом), ворот- никовый, раструбный ап =0° 12,3 2,14 5,1 0,9
Коридорный 13,3 2,26 5,5 0,93
Раструбный ап=20° 13,2 2,11 5,46 0,93

86
Для арочных мостов рекомендуются оголовки коридорного
типа. Это обосновывается тем, что, во-первых, такие оголовки
менее подвержены воздействию сил пучения грунта насыпи, вы-
зывающих растяжку трубы и отрыв оголовков, и, во-вторых, они
формируют ламинарный поток перед входом в трубу, обеспечивая
безнапорный режим работы сооружения. Раструбные и воротни-
ковые оголовки являются необтекаемыми и при затоплении входа
в трубу приводят преимущественно к полунапорному режиму. Од-
нако мосты могут быть выполнены и без оголовков.

Для укрепления русла применяются камень и бетонное покрытие
(монолитное или сборное). В любом случае покрытие должно укла-
дываться на слой щебня, играющего роль обратного фильтра.

Прочностные характеристики материала, применяемого
для укрепления русла, являются вторичными. Наиболее важны
свойства, определяющие долговечность материала, в первую оче-
редь морозостойкость. Она должна приниматься не ниже Р 200 или
Р 300 в зависимости от условий эксплуатации.

Укрепление откосов насыпи может быть выполнено общеприня-
тыми для мостовых сооружений способами, например бетонными
плитами, камнем, дерном и др.

Ввиду незначительно объема крепления целесообразно приме-
нение дерновки. Заготовку дерна можно вести непосредственно
на месте мостового перехода: при выравнивании русла, срезке ра-
стительного грунта перед отсыпкой насыпи, перед планировкой
стройплощадки или устройством площадки для складирования
конструкций и т.д.

Дерновка выполняется сплошной. Однако в случае значи-
тельной высоты насыпи, более 6 м, ее можно выполнить комби-
нированной: от подошвы насыпи до уровня расположения замка
арки — сплошная дерновка, выше уровня замка, до бровки на-
сыпи — дерновка в клетку.

3.5. ИСПЫТАНИЯ АРОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Расчетные предпосылки были проверены путем испытаний
фрагментов арочных мостов, изготовленных в натуральную вели-
чину по разработанной автором методике.

В Вологде на заводе « Вол о гд аз а вод строй конструкция» был из-
готовлен арочный элемент расчетным пролетом 9,44 м и шириной
1 м и затем испытан на статическую нагрузку 64 т, которая соответ-
ствовала расчетной нагрузке при высоте засыпки над замком 0,5 м.
Во время испытаний арка находилась в вертикальном положении.
В качестве испытательной нагрузки были применены бетонные
блоки. Арка загружалась ступенями по 8 т (четыре блока) и не-
симметрично относительно вертикальной оси арки: от пят к замку
(рис. 3.14). Таким образом имитировали засыпку арки грунтом.
Вследствие того, что испытательная нагрузка была смещена к замку,
она создавала более невыгодные изгибающие моменты в сечениях
(75 тм), чем в реальных мостах во время эксплуатации (70,1 тм).

Вертикальный упругий прогиб арки в замке при полной на-
грузке 64 тс составил 14,85 мм или 63% от допускаемого СНиПом
[61]. Максимальные прогибы в левой и правой четвертях пролета
составили соответственно 8,92 и 6,38 мм. В процессе ступенчатого
загружения, например левой части пролета, прогиб в правой части
принимал обратный знак. Через 42 часа после нахождения арки
под максимальной нагрузкой вертикальный прогиб в замке вырос
на 4,25 мм; это функция ползучести бетона арки и пластических
деформаций в замке.

Максимальные опытные сжимающие напряжения на нижней
фибре арки в четверти пролета составили 41 и 46 кгс/см2 (по расчету
50 кгс/см2), максимальные растягивающие напряжения на верхней
фибре — 30 кгс/см2 (по расчету 27 кгс/см2).

Рис. 3.14. Схема испытаний арочного элемента пролетом 9,44 м

Два фрагмента арочного пролетного строения длиной 12 м были
испытаны на полигоне Мостоотряда — 121 в г. Ульяновске. Арки
испытывали в горизонтальном положении заключенными в раму,
которая состояла из тяг, объединяющих арки, и затяжек, воспри-
нимающих распор (рис. 3.15).
Рис. 3.15. Фрагменты арок во время испытаний

Общая нагрузка на одну арку составила 357 тс при расчетной
нагрузке в стадии эксплуатации 205 тс. При этом перегруз составил
74%. Работа всех приборов показала, что материал арок работал во
всех диапазонах нагрузок в упругой стадии.

Все измеренные во время испытаний напряжения оказались
сжимающими, они не превышали 65 кгс/см2. Наибольший заме-
ренный прогиб в четверти пролета арки составил 7 мм, в замке —
6,3.

З.б. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Арочные засыпные мосты могут применяться во всех строи-
тельно-климатических зонах страны, кроме зоны распространения
вечномерзлых грунтов с повышенным снегопереносом. Для этих
условий разработана отдельная документация. Расчетная сейсмич-
ность до 9 баллов. Мосты предназначены для автомобильных дорог
всех категорий, а также под железнодорожную нагрузку.

Эти мосты выгодны как замена двух- и трехпролетных балочных
мостов длиной до 40—60 м, что позволяет почти вдвое снизить
стоимость строительства и на 30—40% уменьшить расход мате-
риалов. Они выгодны также как замена многоочковых водопро-
пускных труб.
Разработанные конструкции мостов, начиная с пролета 4 м,
применимы на временно действующих и постоянных водотоках
при наличии карчехода, перемещающихся наносов и ледохода.

Кроме прямого назначения арочные засыпные мосты могут
быть использованы в качестве путепроводов, скотопрогонов, кол-
лекторов, тоннелей, пешеходных переходов, складов. В ряде слу-
чаев их можно применять при замене или реконструкции малых
балочных мостов, исчерпавших сроки эксплуатации, с использова-
нием их фундаментов.

Перспективно применение их при сооружении засыпных инди-
видуальных гаражей, вмонтированных в тело насыпи. Такие гаражи
не занимают дефицитной городской площади. Щековые стенки
аркады гаражей выполняются с привлечением худ о жни ко в-дизай-
неров и являются украшением городской застройки.

Их можно использовать также в качестве защитных кожухов
для действующих магистральных газопроводов в местах перехода
через них автомобильных и железных дорог. В таком качестве они
одобрены как типовые решения Федеральным горным и промыш-
ленным надзором России.

Стоимость строительства арочных мостов меньше стоимости ти-
повых балочных сооружений от 15 до 50%.
Глава 4
ОСОБЕННОСТИ МАЛЫХ БАЛОЧНЫХ МОСТОВ

4.1. ДЕФОРМАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЗОНЕ СОПРЯЖЕНИЯ МОСТА
И НАСЫПИ

Насыпь имеет более высокую деформативность по сравнению
с мостом. Следствием является «ударное» воздействие на экипаж
при заезде на пролет.

Типизированный балочный мост с обсыпными устоями являет
собой наихудший вариант сопряжения (рис. 4.1, а). В более вы-
годных условиях находятся балочные мосты с устоями лежневого
типа (рис. 4.1, б). Здесь разница в деформациях образуется лишь
на высоте 11, равной высоте пролетного строения. Воздействие ди-
намики на экипаж в данном случае следует ожидать при съезде эки-
пажа с моста.

Наиболее благоприятен вариант сопряжения насыпи и арочного
засыпного моста (рис. 4.1, в).

Как уже об этом говорилось выше, просадки насыпи на подходах
к балочному мосту образуются в виде плавной кривой на длине
приблизительно равной высоте насыпи подхода, но не более 10 м.
Максимальное значение просадки находится посередине этой зоны
или сдвинуто ближе к устою. На железных дорогах переходная зона
составляет 3—6 м [49].

Корреляция между высотой насыпи и длиной крайнего про-
лета моста отсутствует. Примерную статистическую высоту насыпи
можно оценить перед путепроводом, высота которого в значи-
тельной степени «постоянна», она регламентируется в основном
габаритом проезда под ним. Высота насыпи складывается из габа-
рита по высоте (11 = 5 м для автодороги 1—111 категорий и дорог
в населенных пунктах), строительной высоты пролетного строения
(11 ~ 1,5—1,8 м) и высоты насыпи дороги, которую пересекает пу-
тепровод (И ~ 0,5—0,6 м). При этом суммарная высота насыпи со-
ставит от 7 до 7,4 м. Анализ показал, что сооружения с насыпями
высотой до 7,5 м составляют 95% всех мостовых сооружений.

С учетом этих данных максимальная расчетная длина «деформа-
тивной» зоны сопряжения моста и насыпи принята равной 7,5 м.

Под воздействием нагрузки грунт насыпи возле устоя выпирает
на конусы и обочины, на устоях мостов распорного типа грунтовые
массы стремятся переместиться в сторону насыпи (рис 4.2). Глубина
динамических воздействий составляет около 3 м. Горизонтальная
► Е>е1а 1Ь>

1 - направление движения транспорта

2 - деформации устоя

3 - деформации насыпи

4-деформации насыпи над сооружением

5 - дренаж

Рис. 4.1. Схемы просадок моста и насыпи
силовая схема напряженного состояния в теле насыпи несколько
иная, но она также действует на глубине до 3 м [62].

а) б)

Рис. 4.2. Напряженное состояние в зоне обсыпного устоя (а) и устоя распор-
ного моста (6)

Более детально эти вопросы изучены применительно к железно-
дорожным насыпям. Под движущимися поездами рельсошпальная
решетка передает упругие колебания через балластный слой на зем-
ляное полотно. Оно воспринимает низкочастотные силовые воз-
действия от каждой оси (или группы осей) и высокочастотные —
из-за неровностей на пути и колесных парах.

Наибольшие воздействия поездная нагрузка оказывает на зем-
ляное полотно непосредственно под рельсошпальной решеткой.
Максимальные напряжения по вертикали достигают здесь от 0,8
до 1,5 кгс/см2 [55]. По другим данным 124] при нагрузке от ма-
неврового локомотива ТЭМ 2 с давлением на ось 210 кН и ско-
рости движения 80 км/ч напряжения в грунте достигают 3 кгс/см2,
а по горизонтали — в шесть раз меньше.

Напряжения практически ощутимы до глубины 1,5—2 м
от уровня основной площадки, а в горизонтальном направлении —
до 0,5— 1 м от концов шпал [24]. В соответствии с другими экспери-
ментами [55] на глубине 1 м упругое сжатие грунта составляет 46—
48% от максимального значения, на глубине от 1 до 2 м — 24—27%,
на глубине до 3 м — до 85%. На глубине 4—6 м динамику можно
не учитывать.

Таким образом, и под железнодорожной нагрузкой макси-
мальная ощутимая зона влияния составляет около 3 м (в глубину).

Осадки во времени протекают неравномерно. Наиболее интен-
сивно они происходят в первый год формирования земполотна
и составляют 70—80% от конечной величины [62].

4.2. СИЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МОСТУ

4.2.1. Постоянные и временные нагрузки

Как было показано выше, разница в просадках балочного моста
и насыпи является наименьшей, когда устои моста имеют леж-
невую конструкцию. Рассмотрим силовое взаимодействие мостов
такого типа и насыпей.

На рис. 4.3 изображены расчетные вертикальные автодорожные
и (для сравнения) железнодорожные нагрузки, передаваемые леж-
невыми опорами на грунты основания в зависимости от длины
пролетов. Нагрузки определены на основе изучения многих ти-
повых и индивидуальных проектов, а также дополнительных рас-
четных проработок.

Длгде пролета. м

Рис. 4.3. Вертикальное давление устоев на грунты основания

Несущая способность грунта характеризуется критической на-
грузкой, которая вызывает микросдвиги в локальных областях.
Зависимость между деформациями и напряжениями принимается
линейной [67]. Критическое (допускаемое) давление на дресвяные,
щебенистые и гравийно-галечниковые грунты принято в пределах
от 2 до 6 кгс/см2, на пески пылеватые насыщенные водой и средней
крупности — от 1,5 до 3,0, на супеси, насыщенные водой, и сухие —
от 1 до 2. При рабочем проектировании в отечественной практике
допускаемое давление на песчаные и супесчаные грунты принима-
ется в пределах от 1 до 2 кгс/см2.

Абсолютное давление, передаваемого устоем на грунты, для
мостов с пролетами от 36 до 45 м составляет для автодорожных
мостов от 0,6 до 0,7 тыс. т; для железнодорожных — от 1,5
до 1,8 тыс. т; для совмещенных (внеклассный мост через р. Волгу
в г. Ульяновске) от 7.4 до 10,8 тыс. т. Относительная величина дав-
ления (с учетом разных пролетов и габаритов) для малых мостов
составляет К = 9—18, для больших — К = 180—216. Таким образом,
величина абсолютного вертикального давления от устоев малого
моста почти на порядок меньше, чем на большом мосту. На рис. 4.3
зона давления в диапазоне от 1 до 2 кгс/см2 (допускаемое давление
на грунт) выделена штриховкой. Можно видеть, что этим значе-
ниям соответствуют автодорожные пролетные строения длиной
от 43 до 58 м.

Вертикальное давление, передаваемое от лежневых устоев
на насыпь, не бывает симметричным относительно продольной
оси. С этой точки зрения рассмотрим влияние габаритов проезжей
части.

Особенностью малых мостов является то, что они, в от-
личие от больших, визуально меньше выделяются либо совсем
не выделяются на фоне дорожных обустройств. В городах
и населенных пунктах они являются частью дорог и улиц.
Внедренные в городскую ткань, они в полной мере ощущают
особые проблемы, связанные с кризисом системы городского
транспорта. На малых мостах не исключены обгоны автомашин
с расположением крайнего их ряда возле барьерного ограж-
дения, а не у кромки полосы безопасности, никак не выде-
ленной на проезжей части.

Отсюда вытекает вывод, что малые мосты следует рассчитывать
на то количество полос движения, которое вмещается в габарит
проезда, без учета полос безопасности. Такое загружение наиболее
полно соответствует реальной картине эксплуатации мостов. В ре-
зультате этого происходит учет фактических перегрузок пролетных
строений и крайних стоек опор.

Организация трехполосного движения даже вне городов, на до-
рогах II категории, уже давно является предметом внимания ис-
следований [68]. Цена вопроса значительна. Только автомобильные
федеральные дороги проходят через 2386 населенных пункта общей
протяженностью 4,5 тыс. км, что составляет 10% от общей протя-
женности федеральных дорог [58].

Расчеты показали, что при загружении пролета длиной 12 м с га-
баритом Г—11,5 двумя полосами движения в соответствии со СНиП
2.05.03—84 (прил. 1, табл. 1) определяющей нагрузкой является
НК-80. А при загружении пролета тремя полосами движения без
учета полос безопасности — АП. Нагрузка от А 11 соответствует
нагрузке от НК-100. Она превышает нагрузку от НК-80 на 24—28%.

Выше было рассмотрено взаимодействие моста и насыпи
по продольной оси. Представляет интерес «поперечное» взаимо-
действие этих двух сооружений.

При расчете опор важной характеристикой, определяющей их
параметры, является соотношение вертикальных сил дей-
ствующих на опору, и изгибающего момента М от горизонтальных

1 М

сил. Это соотношение характеризуется эксцентриситетом 1 = —.
В качестве примера в табл. 4.1 приведены значения / по результатам
расчета большого моста со схемой разбивки на пролеты 18 + 4 х 36 +
+ 18 м.

Таблица 4.1

Относительные нагрузки на опоры

Направление нагрузки . м Эксцентриситет 1 = — , м
Тормозная опора Нетормозная опора
Случаи расчета
I II I II
Вдоль моста 0,65 1,08 0,35 0,39
Поперек моста 0,7 1,44 1,08 1,39

Из этого частного примера, отражающего общие закономер-
ности, по соотношению эксцентриситетов видно, что поперечные
силы, воздействующие на нетормозную опору, более чем в три раза
превышают продольные силы. Отсюда следует, что при расчете
промежуточных опор больших мостов определяющими являются
именно поперечные горизонтальные силы.

На малых мостах поперечные горизонтальные силы явля-
ются значительно меньшими, чем на больших. Полностью от-
сутствуют такие поперечные нагрузки, как ледовая и от навала
судов, пренебрежимо малой является ветровая. Поэтому при
расчетах опор малых мостов поперечными горизонтальными
нагрузками можно, как правило, пренебречь. Конструкция
промежуточной опоры может быть принята гибкой или в виде
качающейся рамы.

При расчете больших мостов, как показывает практика проекти-
рования, их габаритные параметры определяются вертикальными
нагрузками, а при расчете устоев малых мостов — горизонталь-
ными продольными.

Для мостов, предназначенных под временную автомобильную
вертикальную нагрузку Н-30 по нормам 1962 г., и мостов с рас-
четной нагрузкой А-11 по нормам 1984 г., были проведены [15]
сопоставления уровней этих нагрузок в зависимости от длины про-
лета (табл. 4.2, рис. 4.4). Полученные результаты говорят о том, что
современная расчетная нагрузка [С 3] на пролетах длиной до 54 м
превышает нагрузку Н-30. Максимальное превышение составляет
до 30%. Общее количество мостов, работающих под повышенной
нагрузкой, составляет около 22% [99].
Таблица 4.2

Увеличение нагрузки А-11 на пролеты по сравнению с нагрузкой Н-30

Длина пролета, м Увеличение нагрузки, %
6 14
12 23
18 26
24 28
30 30
36 22
42 13
50 3
63 -7
84 -17

Рис. 4.4. Г рафик превышения нагрузок А 11 (нормы 1984 г.) по сравнению
с нагрузками Н-30 (нормы 1962 г.)

Наиболее неблагоприятный из многоосных тяжелых экипажей
7-осный поезд АК-176 (полная масса 176 тс, колесная база 30 м) —
оказывает наиболее негативное воздействие на пролеты длиной
до 50 м [Б 8]. Нагрузка от этого экипажа превышает нагрузку НК-80
и для разрезных балочных пролетных строений соответствует НК-
100.
Среди рядовых многоосных нагрузок наиболее невыгодной яв-
ляется 7-осный экипаж с полной массой 64,5 т и колесной базой
19,5 м |Б 8|. Нагрузка от него в соответствии с А-11 показана
в табл. 4.3 и на рис. 4.5.

Из рисунка видно, что наиболее значительная перегрузка про-
летов (от А-14 до А-16) имеет место при длине их от 15 до 63 м.

Исследования, проведенные в ЦНИИСе, свидетельствуют, что
коэффициент перегрузки для временных автомобильных нагрузок
является функцией длины загружения и резко снижается при
длинах пролетов, превышающих 50 м (рис. 4.6).

Таблица 4.3

Соответствие 7-осной тележки нагрузке АК при положении линии
влияния а

Длина загружения, м АК
12 14
15 14
18 14
21 15
24 16
33 16
42 16
63 14

13 0 10 20 30 40 50 60 7С

Длина пролета, л

Рис. 4.5. Нагрузка от 7-осного экипажа (полная масса 64,5 т, колесная база
19,5 м) в соответствии с АК

Для пролетов длиной от 11,36 до 32,96 м были выполнены рас-
четы [1] на воздействие сверхтяжелых нагрузок от автопоездов
массой 138 т (давление на ось 34 т) и массой 156 т (давление на ось
30 т). На всех пролетах воздействие от автопоезда превышает воз-
действие от нормативной нагрузки: на опору — до 57%, по моменту
в середине пролета — до 50%, по поперечной силе — до 74%. По-
лученные значения корреспондируются с данными обследований,

Рис. 4.6. Зависимость коэффициента перегрузки (для временных автомо-
бильных нагрузок) от длины пролета

50-метровая длина пролета, где ощущается перегруз факти-
ческих нагрузок, воздействующих на мост, по сравнению с норма-
тивными нагрузками, является параметром, характерным как для
автодорожных (рис. 4.6), так и для железнодорожных мостов.

Исследования, проведенные в МИИТе |12], показали, что вре-
менная ж.д. нагрузка наиболее невыгодно проявляется на про-
летных строениях длиной до 50 м. И для металлических пролетных
строений следует принимать повышенные коэффициенты пере-
грузки, которые рекомендуются в соответствии с табл. 4.4.

Таблица 4.4

Коэффициенты перегрузки для металлических пролетных строений
от временной железнодорожной нагрузки

Вид перегрузки Коэффициенты перегрузки для пролетов длиной
до 50 м 50 - 100 м
Собственная перегрузка подвижного состава
- вагоны 1,1 1,1 - 1,06
— электровозы и тепловозы 1,12 1,12 - 1,08
— транспортеры 1,05 1,05 - 1,01

Превышение нагрузок ощущают и автомобильные дороги, рас-
сматриваемые здесь в качестве подходов к мосту.

В соответствии со СНиП 2.05.02—85 «Автомобильные дороги»
и Изменениями № 5 к нему для дорог 1—11 категорий определена
нагрузка 115 кН, для дорог 1П—IV категорий — 100 кН. Факти-
ческие нагрузки превышают расчетные. Наибольшую частоту имеет
перегруз на 40% (45% случаев). Поэтому для предотвращения преж-
де времен но го разрушения дорожной одежды рекомендовано при-
нять расчетную нагрузку АК-13 [6].

4.2.2. Динамические воздействия

К вертикальным динамическим нагрузкам относятся в основном
временные подвижные и сейсмические.

Динамическое действие экипажей связано с их инерционными
свойствами, ударами колес на неровностях проезжей части, коле-
баниями надрессорной части экипажей, а также их ускорениями
и торможениями.

Колебания пролетных строений малых мостов характеризуются
высокими амплитудами, ростом частоты и увеличением инер-
ционных нагрузок, что приводит в конечном счете к снижению
срока службы сооружений [98]. Это связано с тем, что масса ма-
лого пролета соизмерима с массой движущихся экипажей, и жест-
кость малых пролетов относительно мала. Оба эти параметра: масса
и жесткость, а также их соотношение, наряду с коэффициентом
демпфирования и вынуждающей силой, определяют процесс коле-
баний пролетного строения [13, 98].

Учет динамических воздействий в действующем нормативном
документе [91] осуществлен весьма грубо, без учета реальных физи-
ческих процессов, сопровождающих работу пролетных строений, —
с помощью системы динамических коэффициентов. Длина про-
летов, «перекрываемая» этими коэффициентами, составляет для
железобетонных пролетных строений около 50 м. Максимальная
величина этого коэффициента составляет 1,3. На основании по-
следних исследований, проведенных в ЦНИИ Се [88], предлагается
поднять этот коэффициент до 1,4, а при расчете на местную на-
грузку — до 1,5. В то же время отмечается, что в зоне сопряжения
моста и насыпи динамические воздействия от проходящего транс-
порта могут вдвое превышать нормативную величину (рис. 4.7).

Суммарная нагрузка на конструкцию РУ = Р* (1 + ц), где Р* —
нагрузка без учета динамики, ц = Гдн/ Гст — добавка динамического
коэффициента, где Гдни Гст — соответственно динамическая и стати-
ческая составляющие прогиба. Динамическая составляющая имеет
недостаточную информационную надежность. Она искусственно
компенсируется квазистатическим воздействием, реализуемым
путем увеличения коэффициентов запаса [13]. При этом искажа-
ется представление о физической сущности колебаний.

Отрицательное воздействие колебаний наиболее полно опре-
деляется ускорением. Этот параметр резко снижается на пролетах
длиной до 50 м (рис. 4.8). Те же закономерности характерны для
частоты колебаний (рис. 4.9. и 4.10) [13, 14]. По данным динами-
ческих испытаний 883 мостов частота собственных колебаний раз-
Рис. 4.7. Интенсивность динамических воздействий в зоне сопряжения моста
и насыпи

нообразных пролетных строений меняется от 12 Гц при пролете
10 м до 2,5 Гц при пролете 50 м [103].

Динамические воздействия на мосты наиболее неблагоприятны
для железобетонных пролетных строений длиной до 25 м и метал-
лических — до 50 м [98].

Рис. 4.8. Ускорения сталежелезобетонных и металлических (а) и железобе-
тонных (6) пролетных строений

Сейсмостойкость мостов связана в основном с решением
проблемы перемещений мостовых элементов и снижения нагрузок
на опоры [17, 18]. При этом важную роль играют диссипативные
силы (силы сопротивления), которые определяют скорости, уско-
рения, величину перемещений и т.д. сооружений и их частей при
Рис. 4.9. Изменение собственной частоты колебаний сталежелезобетонного
(1) и металлического (2) пролетных строений

Рис. 4.10. Изменение частоты колебаний поданным экспериментов [13]

их движении. Эти силы приводят к затуханию свободных колеба-
тельных процессов.

Среди разновидностей сил сопротивления можно выделить гео-
метрическое рассеивание энергии за счет ее излучения упругими
волнами, возникающими в процессе колебаний в грунте [50]. Эта
составляющая диссипативных сил может быть в большей степени
реализована на малых мостах, чем на больших.

В случае жесткого объединения гибких опор с пролетным строе-
нием (с образованием рамы) сейсмические воздействия передаются
от пролетного строения на насыпи и грунты основания. Демпфи-
рующие свойства грунта (характеристика демпфирования меняется
от 0,1 до 1,0) значительно выше, чем опор (характеристика демпфи-
рования — от 0,06 до 0,1) [59]. Здесь нижняя граница соответствует
слабым колебаниям, а верхняя — интенсивным.

Ввиду незначительной протяженности малых мостов следует
ожидать синхронного колебания опор, в то время как на больших
мостах возможны взаимные смещения соседних опор. Малые
мосты характеризуются относительно меньшими массами опор
и пролетных строений.

Рассмотрим вопрос о распределении продольных временных на-
грузок между мостом и насыпями.
Традиционная схема моста предполагает передачу горизон-
тальных продольных тормозных нагрузок на один из устоев,
на котором установлены неподвижные опорные части. Эти на-
грузки определяют геометрические параметры устоя. Второй устой
из условий симметрии выполняется аналогично первому. Макси-
мальная нормативная горизонтальная продольная автомобильная
нагрузка при наличии, например, двух полос движения в каждую
сторону в соответствии с [91] составляет 27,5 тс, а в соответствии
с [23] - 35 тс.

В настоящее время принимается, что эти силы полностью пе-
редаются на опорные части, а через них — на опоры. Мост как са-
мостоятельное и независимое от насыпи сооружение само обязано
«справляться» с нагрузками, обращающимися по мосту. Рядом рас-
положенное сооружение, насыпь, конструктивно способное вос-
принять продольные тормозные нагрузки, действующими нормами
не используется для этих целей.

Примеры иного решения можно найти в историческом прошлом.
Во время Великой Отечественной войны 1941—45 годов при крат-
косрочном и кратковременном восстановлении железнодорожных
мостов опоры, часто высокие, выполняемые в дереве, не рассчиты-
вали на восприятие продольных горизонтальных нагрузок от тор-
можения или сил тяги подвижного состава. Эти нагрузки посред-
ством рельсов передавали на насыпи подходов. Таким способом на-
сыпи помогали мосту, осуществляя коалиционное взаимодействие
между двумя сооружениями.

В дальнейшем в железнодорожном строительстве был достаточно
широко опробован способ снятия продольных нагрузок с опор
и передачи их на насыпи подходов с помощью рельсошпальной ре-
шетки. Она связана с пролетным строением болтовой или фрикци-
онной связью в зависимости от способа укладки рельсов на мосту.
Болтовая связь имеет место в случае применения брусьев и без-
балластных плит, фрикционная — при наличии балласта. Помимо
путевой решетки в восприятии и передаче продольных сил прини-
мают участие также контррельсы, охранные брусья, слой балласта
и пролетное строение.

Проведенные в США испытания железнодорожных мостов
длиной от 21 до 45 м показали, что на опоры приходится нагрузка,
не превышающая 23% от полного продольного усилия. На виадуке
длиной 146 м и весьма жестких опорах на последние приходится
70% от тормозных усилий [79].

Другими исследованиями было установлено, что на железнодо-
рожном мосту длиной 160 м с деревянными опорами высотой от 3,2
до 7,3 м [4], а также на эстакаде на ст. Угольная с гибкими опорами
в виде плоских рам на промежуточные опоры приходится 2—3%
от продольного усилия. На мосту через р. Бсреш длиной 150 м, име-
ющего массивные опоры сборно-монолитной конструкции, на все
опоры передается 45% от фактически приложенных тормозных
усилий [3]. С учетом податливости фундаментов (6-пролетного
моста) нагрузка на наиболее напряженную промежуточную опору
снижается на 40%. Неразрезное пролетное строение позволяет
уменьшить нагрузку на опору, по сравнению с разрезными, на 70%
[47].

При восприятии продольных нагрузок рельсами в них воз-
никают значительные силы сжатия (растяжения), достигающие
120—150 тс. С целью снижения этих нагрузок устраивают предло-
женные НИИМостов ЛИИЖТа тормозные пояса, располагаемые
на уровне проезжей части или посередине высоты главных балок
[27, 28]. С учетом этого варианта построен мост по схеме 13,7 +
+ 82,5 + 13,7 м на Северной железной дороге. Тормозной пояс
здесь выступает за пределы моста на длину 5—10 м и заякорива-
ется специальными анкерами в виде свай, забитых в грунт насыпи.
На всех опорах установлены подвижные опорные части. При на-
личии на мосту (схема 11 х 33,6 м) массивных устоев и традици-
онном размещении опорных частей (подвижные и неподвижные —
на каждой промежуточной опоре) тормозные пояса способствуют
перераспределению нагрузок между опорами, в сумме не снижая
их [22, 87]. Удачным решением можно признать объединение раз-
резных пролетных строений в «цепочки», как это было выполнено
на виадуке, имеющем схему 4 х 23,6 м [97], и на эстакаде на ст.
Угольной (АЯМ).

Приведенные результаты достаточно рельефно говорят о том,
что чем более податливы промежуточные опоры и устои, тем
большая нагрузка передается на насыпь.

Длина пролетов до 50 м является принципиальной. Недопу-
стимые ускорения колебаний имеют место на пролетах длиной до 50
м, недопустимые частоты колебаний — также на пролетах до 50 м.
Расчетная нагрузка в соответствии со СНиП 2.05.03-84’ превышает
ранее принятую нагрузку Н-30, в соответствии с которой построено
большинство мостов в стране, на пролетах до 54 м. Наиболее не-
благоприятный из многоосных тяжелых экипажей 7-осный поезд
АК-176 (полная масса 176 тс, колесная база 30 м) — оказывает наи-
более негативное воздействие на пролеты длиной до 50 м. 7-осный
экипаж с полной массой 64,5 т оказывает наиболее значительную
перегрузку (от А-14 до А-16) на пролеты длиной до 63 м. Действу-
ющими нормами учет временной нагрузки осуществляется далеко
не полным и не совершенным образом. Длина пролетов, «пере-
крываемая» коэффициентами перегрузки для временных автомо-
бильных нагрузок, является функцией длины загружения и резко
снижается при длине пролетов, превышающих 50 м. Железнодо-
рожная нагрузка также наиболее невыгодно проявляется на про-
летных строениях длиной до 50 м.

43. ВЛАГОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЗОНЕ СОПРЯЖЕНИЯ
МОСТА И НАСЫПИ

Зона сопряжения малого моста и подходных насыпей более непо-
средственно связана с водотоком, чем такая же зона больших мостов.
Устои малых мостов, особенно арочные засыпные мосты и водопро-
пускные трубы, расположены непосредственно возле воды, даже
в меженный период. Кроме этого, источниками избыточного увлаж-
нения насыпи могут быть паводковые воды и капиллярный подсос
из грунтов основания. Это обусловливает обводнение тех участков
насыпи (или конусов насыпи), которые примыкают к водотоку.

Следует отметить и то, что насыпи малых мостов имеют меньшую
высоту, чем больших. Так, ранее было показано, что максимальная
расчетная высота насыпи в зоне примыкания к малому мосту со-
ставляет 7,5 м. Статистическая обработка реализованных проектов
мостов показала, что максимальная высота насыпи больших мо-
стовых сооружений составляет 12,2 м. Эта высота соответствует са-
мому большому из всех рассмотренных береговых пролетов в 48 м.

На малом мосту, также в отличие от большого, водоотводные
устройства, как правило, либо отсутствуют либо находятся в не-
рабочем состоянии. Поэтому талая и дождевая вода стекает с про-
езжей части на подходы, увеличивая влажность грунта насыпи.

Повышенная, по сравнению с естественной, влажность ведет
к увеличению капиллярного давления [93]. В суглинках и глинах
оно, как правило, выше, чем в супесях, что объясняется разным
диаметром капиллярных пор. Увеличение влажности грунтов, осо-
бенно при возможности промерзания-оттаивания, приводит к сни-
жению прочностных характеристик грунтов и запаса устойчивости
откосов. Деформации грунта, связанные с капиллярными процес-
сами, напоминают зимнее пучение грунта. Однако летнее и зимнее
пучение имеют разную природу.

В северных условиях эксплуатации обводнение насыпи приводит
к большим деформациям, чем в обычных условиях. Характерными
дефектами водопропускных труб при этом являются их растяжка
(поперек насыпи) и отрыв оголовков. Чем больший диаметр имеет
труба, тем большая масса холодного воздуха (в зимний период)
участвует в промораживании грунтового массива, примыкающего
к трубе. В дисперсных грунтах влага, находящаяся в насыпи, под-
тягивается к границе промерзания. При этом зона сопряжения на-
сыпи и трубы становится переувлажненной.
Эксплуатация сооружения должна осуществляться в условиях
естественной влажности грунта подходной насыпи. Для этого
требуется устройство дренажей, работающих на гравитационном
принципе. Их применение при строительстве малых мостовых со-
оружений следует считать обязательным. В настоящее время дре-
нажная система в малом мостостроении отсутствует, а применение
ее существующими нормами не регламентируется.

4.4. ПРОЕЗЖАЯ ЧАСТЬ КАК ЭЛЕМЕНТ СОПРЯЖЕНИЯ МОСТА
И НАСЫПИ

Принятая в настоящее время в малом мостостроении типовая
схема распределения подвижных и неподвижных опорных частей
нерациональна, так как допускает резко неравномерную загрузку
опор. Сгладить неравномерность позволяет применение нераз-
резных пролетных строений вместо разрезных. Наилучшее вырав-
нивание нагрузок на опоры происходит в том случае, если они яв-
ляются гибкими. В свою очередь, гибкость опор является хорошей
предпосылкой для передачи продольных усилий с пролетного
строения на насыпь. Конструкция насыпи вполне приспособлена
для того, чтобы служить в качестве якоря, Однако для этого кон-
струкция моста должна содержать устройство для передачи усилий.
В этом качестве на железнодорожных мостах выступает путевая
решетка, а на автодорожных мостах для передачи продольных сил
на насыпь может быть использована плита проезжей части, высту-
пающая с моста на насыпь. И если рельсы, будучи, как правило,
перегруженными, не всегда могут взять на себя дополнительные
усилия от торможения или сил тяги подвижного состава на мосту,
то автодорожная плита при значительно меньших растягивающих
усилиях и более мощном поперечном сечении всегда может слу-
жить в качестве элемента передачи продольных усилий с моста
на насыпь.

Эта плита конструктивно может быть непрерывной (рис. 4.11)
или дискретно-консольной (рис. 4.12).

Рис. 4.11. Балочный мост с непрерывной плитой
проезжей части
В обоих случаях проезжая часть на мосту не имеет разрывов.
При этом ликвидируются ДШ над устоями, где они находятся
в особо сложном состоянии.

Рис. 4.12. Балочный мост с дискретно-консольной плитой проезжей части

Фрикционное взаимодействие плиты и насыпи способствует
также улучшению сейсмоизоляции малого мостового сооружения.

Плита-консоль способствует выравниванию просадок моста
и насыпи. Это решает проблему всртикально-деформативного
взаимодействия этих двух элементов сооружения. Наличие плиты
не снимает требований к качеству уплотнения грунта в зоне со-
пряжения, а в определенном смысле ужесточает их. Однако даже
в случае недопустимых просадок насыпи и поломки плиты про-
езжей части над устоем статическая схема работы плиты не меня-
ется. Плита-консоль способствует ликвидации р азн ом одул ьн ости
проезжей части на мосту и насыпи.

4.4.1. Условия применения непрерывной плиты проезжей части

Рассмотрим условия взаимодействия насыпи и моста с про-
летным строением, имеющим плиту проезжей части неограни-
ченной (бесконечной) длины (см. рис. 4.11).

Продольные деформации плиты (укорочение — удлинение) Дир
определяется зависимостью

Аир = Р ( Т, V, X),

(4-1)

где Т, V, X — соответственно температура в плите, усадка бетона,
ползучесть. Это основные параметры. Они зависят, в свою очередь,
от многих факторов, например от влажности бетона, его возраста
и пр.

В общем случае продольные свободные абсолютные переме-
щения А плиты длиной Ь от перепада температур АТ вычисляются
по зависимости

А — а • АТ • Ь.

(4—2)

Поскольку А = е • Ь, то относительные деформации плиты
можно представить в виде а = а • АТ. Из зависимости вытекает,
что относительные деформации определяются практически двумя
параметрами: а и АГ, где а — коэффициент температурного линей-
ного расширения (КТЛР). Он принимается для стали, бетона и же-
лезобетона в соответствии с 1С 3] одинаковым и равным а = 1 х
X 1 о 5 1/град.

Наиболее невыгодным расчетным случаем работы пролетного
строения (плиты) бесконечной длины является его сокращение,
вызванное понижением температуры окружающей среды. Отсчет
температуры при ее снижении логично начинать от +20°С, которая
соответствует температуре бетонирования монолитной плиты. Это
так называемая температура замыкания.

Предельные деформации растяжения бетона составляют епр =
= 17 х Ю-5 [11, 25], по другим данным — 20 10-5. Появление
трещин следует ожидать при етр = (15 -ь 25) 10"5. Принимаем к рас-
чету 8пр = 20-10-5.

Поскольку АГ = 8 / а = 20 • 10-5 /1 • 10-5 = 20°С, то это означает,
что уже в диапазоне температур от «точки замыкания» до 0°С в бе-
тонной плите следует ожидать появления трещин.

С достаточно высокой степенью точности можно считать, что
для восприятия материалом перепада температур в 1°С деформа-
тивность бетона при растяжении должна соответствовать е = 1 х
х 1(Г5.

Определим порядок годовых перепадов температур, который
вычисляется по зависимости:

дт = (Ттш - тт|„), (4-3)

где и — максимальная и минимальная температура воздуха,
принимаемая в соответствии с [С 11].

Для металлических пролетных строений они принимаются наи-
большими за все время наблюдений для данной местности (абсо-
лютные максимальные и минимальные значения).

Для железобетонных и сталежелезобетонных конструкций от-
рицательная температура принимается в виде наиболее холодной
пятидневки с обеспеченностью 0,92, а положительная — в виде
средней максимальной температуры наиболее жаркого месяца.

Определим требуемую деформативность бетона и металла плиты
(пролетного строения) для климатической вилки, которую образуют
умеренные условия (г, Москва) и северные суровые (г. Якутск).

Для северных климатических условий перепад годовых темпе-
ратур составит:

— для металлических конструкций — ДГ = 38 + [—64] = 102°С;

— для железобетонных конструкций — АТ — 25,2 + [—55] =
= 80,2°С.
Для умеренных климатических условий перепад годовых темпе-
ратур составит:

— для металлических конструкций — АГ= 37 + [—42] = 79°С;

— для железобетонных конструкций — АГ = 23,7 + [—26] =
= 49,7°С.

Поскольку начало трещинообразования может иметь место, как
это было показано выше, при АГ = 20°С, то из представленных
данных вытекает, что требуемая предельная деформативность бе-
тона на растяжение должна превышать соответствующий показа-
тель, при котором начинается трещинообразование, в 2,5—5 раз.

Рассмотрим еще один фактор, характеризующий условия при-
менения железобетонной плиты проезжей части, — несвободные
линейные температурные и усадочные деформации в бетоне.

Схема формирования температурных деформаций следующая.
Свежеуложенная бетонная смесь, разогреваясь за счет экзотермии
цемента, расширяется. Эти деформации первоначально протекают
независимо от основания, на котором бетонируют плиту, в силу
пластичности смеси. По мере твердения бетона и формирования
узла объединения плиты и основания начинается их совместная
работа. В соответствии с исследованиями проф. В.С. Лукьянова это
имеет место, когда прочность бетона составляет (0,25—0,3) К28. Это
так называемый момент замыкания.

Помимо этого, в бетоне плиты протекают деформации контрак-
ционной усадки (усадки твердения). Они также стеснены осно-
ванием.

Изучение многочисленных данных выявило количественную
зависимость усадки от влажности среды, масштабного фактора,
степени армирования, состава и возраста бетона. После некоторых
преобразований рассмотренных зависимостей с учетом конкретных
конструктивных и технологических особенностей плиты проезжей
части, применительно к которой проводится исследование, в ка-
честве расчетной характеристики принято наименьшее значение
предельной относительной деформации усадки = 1,15 10 4. Это
значение все-таки является завышенным, так как оно включает
в себя усадку от влагопотерь.

При оценке деформаций плиты следует учитывать наличие в ней
арматуры, соотношение модулей упругости бетона и арматуры

Е Е

л = —, коэффициент армирования ц = — и характеристику пол-
зучести.

Полная деформация бетонного волокна получается как сумма
упругой деформации ее и деформации, возникающей от ползу-
чести гс1:
е — е + е ! — е

= ее (1 + ф,).

(4-4)

Эту зависимость можно написать в виде ев = — (1 + ф,).

В соответствии с международными рекомендациями [М 9] ко-
нечная деформация ползучести еу определяется по формуле

ег = —— ф,, где он — постоянные напряжения; гв28 — секущий

модуль продольной деформации бетона в возрасте 28 дней;
ф, = Кс • • Кв ’ Кс • Кг Здесь К — коэффициенты, характери-

зующие условия бетонирования.

В соответствии с [21] мера ползучести определяется по формуле
Т|/=« = т] > гДе I ~ коэффициенты, характеризующие

условия бетонирования и параметры плиты.

Скорость протекания процессов усадки и ползучести принимается
равной, потому что качественно оба процесса одинаковы. Эта ско-
рость описывается кривой нарастания прочности бетона (рис. 4.13).

С учетом изложенных выше рассуждений приняты следующие
расчетные значения текущих параметров ползучести, усадки и тем-
пературы (при условии, что конечная характеристика ползучести
бетона в возрасте 3 года ф/=ФО = 0,5, превышение деформаций пол-
зучести при растяжении, по сравнению с деформациями при
сжатии, составляет 1,5 раза; армирование составляет 2%):

ф, = 0,5 • 1,5 • 0,5 = 0,375 =0,4.

Окончательное значение характеристики ползучести (назовем ее
функцией ползучести):

ф, = 0,4 Кполз К

прочн •

(4-5)

Уточним ряд входящих параметров. Относительная деформация
бетона при изменении температуры, т. е. коэффициент линейного
температурного расширения бетона, принимается равной ат = 1 х
х 10-5 1/°С. Воздействие усадки начинается примерно через 4 часа
после укладки бетонной смеси, когда начинается схватывание бе-
тона. Усадка и ползучесть, затухая, асимптотически, приближается
к некоторому пределу, который имеет место практически в воз-
расте бетона три года.

Относительная деформация усадки в любой момент времени
твердения бетона от 1 до 28 суток с учетом ползучести определяется
по зависимости:
е,., = 1 • 10-4 Кпрочн (1 - ф,), где ф, = 0,4

ПОЛЗ

• Кпро„„. (4-6)

Кполз = Кпроч11 — принимается по графику на рис. 4.13, область А,
ось X, в зависимости от возраста твердеющего бетона, в сутках.

Относительные стесненные деформации бетона, вызванные пе-
репадом температур в процессе твердения бетона в возрасте от 1,5
до 28 суток, определяются по зависимости:

ет , = ДГ- 10 5 (1 — Ф,),

(4-7)

где АТ — расчетный перепад температур, °С, ф, — то же, что и при

учете усадки.

Совместное действие усадки и температуры, вызывающее рас-
тяжение бетона, определяется путем сложения деформаций от тем-
пературы и от усадки.

е = е,., + ег, = КГ* • Кпрочн (1 - ф,) + ДТ • 105(1 - ф,) =
= (1 - ф,) 10 5 (10 К„роч11 + ДУ);

е = (Ю • Кпрочн + ДУ) • (1 - 0,4 К2проч„) 10-5.

Распределение температурных и усадочных деформаций по тол-
щине плиты принимается равномерным.

Область А — набор бетоном марочной прочности; область Б (молодой бетон) —
быстро затухающий процесс формирования бетона как материала; область Б
(старый бетон) — медленно затухающий процесс формирования бетона

Рис. 4.13. Кривая нарастания прочности бетона, деформаций ползучести
и усадки
В соответствии с полученными зависимостями относительные
растягивающие деформации в возрасте 0,5 года при ДТ = 40°С со-
ставляют 33,1 -10-5, что превышает допустимые значения более чем
в 1,5 раза.

С учетом предыдущих вычислений предельная деформативность
бетона непрерывной плиты должна быть повышена по сравнению
с обычным мостовым бетоном от 4 до 6,5 раза.

Отсюда следует, что устройство непрерывной железобетонной
плиты на основе существующих материалов невозможно. Для
этого необходимы материалы с более высокими характеристиками
на растяжение.

4.4.2. Условия применения дискретно-консольной плиты
проезжей части

Опыт эксплуатации мостов во Франции показал, что непрерыв-
ность дорожной одежды может быть допущена при длине пролета
до 50 м [106 и др.]. В США считается возможным отказ от ДШ
на мостах длиной до 100 м [102]. С учетом того, что годовые пере-
пады температур в этой стране составляют 65—70 % от российских,
непрерывность дорожной одежды в переводе на российские мерки
составляет около 65—70 м.

Взяв за основу некую среднюю величину 65 м, оценим этот по-
казатель с точки зрения влияния на работу стыка, вынесенного
на подходы и имеющего зазор А между плитой проезжей части
на мосту и на подходах (см. рис. 4.12). Считаем, что удлинение
и сокращение пролетного строения по длине происходят симме-
трично в обе стороны.

Примем максимальное раскрытие зазора А = 50 мм. Эта ве-
личина принята из соображений, что открытый зазор (штраба)
не будет вызывать дискомфорта у проходящего автотранспорта.
Проведенные исследования [46] показали, что величина макси-
мального разрыва полотна проезжей части из условий комфорт-
ности движения не должна превышать 60 мм.

Зазор складывается из перемещений сопрягающихся плит про-
езжей части моста и насыпи навстречу друг другу А, и запаса, при-
нятого равным 5 мм. Отсюда А = 2А| + 5,аА| = (50-5): 2 = 22,5 мм.
С другой стороны А( = а * АГ* Е/2. Поскольку фактические пере-
мещения, как об этом говорилось ранее, всегда меньше, чем рас-
четные (принимаем понижающий коэффициент К=0,75), получаем
выражение

Г _ А _ 22,5 _ 30 10^

2 а-ЬТк 1- 10"5 • АТ-0,75 ЛТ
Соответствующие вычисления применительно к средней (уме-
ренной) климатической зоне (г. Москва) и северной (г. Якутск)
сведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Результаты вычислений длины плиты проезжей части

Место экс- плуатации моста Тип пролетного строения Годовой пе- репад темпе- ратур, °С Длины расчет- ного участка Ь/2, м Длина плиты, Ь
Москва Металлическое Железобетонное 79 49,7 38 60,4 76 120,8
Якутск Металлическое Железобетонное 102 80,2 29,4 37,4 58,8 74,8

Из таблицы видно, что средняя длина металлической плиты со-
ставляет (76+58,8): 2 = 67,4 м. Эта величина практически совпадает
с заданной нами первоначально (Ь = 65 м). Средняя длина железо-
бетонной плиты составляет (120,8 + 74,8) : 2 = 97,8 м. Оставим для
дальнейших вычислений базисный вариант, имеющий наименьшее
значение 65 м.

Применительно к этому значению амплитуда перемещений
торца металлического пролетного строения для условий г. Якутска
составит:

Дст = 10‘5 • 102- 65 • 103/2 = 33, 2 мм; (4-10)
железобетонного пролетного строения:

ДЖБ = Ю’5 65 1072 = 26 мм. (4-11)

Повторим вычисления для условий Москвы. Амплитуда переме-
щений торца металлического пролетного строения составит:

Дст = Ю’5 65 • 1072 = 25, 6 мм; (4-12)

железобетонного пролетного строения:

ДЖБ = 10-5 -49,7- 65 1072 = 16,2 мм. (4-13)

Принимаем во внимание, что фактические тепловые переме-
щения пролетных строений составляют обычно 70—80% от рас-
четных [80]. С учетом этого якутские перемещения торцов метал-
лических конструкций составят Дст = 33, 2 х 0,8 = 26,6 мм, а мос-
ковские — ДС]-= 25, 6 х 0,8 = 20,5 мм; железобетонного пролетного
строения для условий Якутска — ДЖБ = 26 х 0,8 = 20, 8 мм, для
условий Москвы — ДЖБ = 16,2 х 0,8 = 13 мм. Эти величины явля-
ются предельными.
Рис. 4.14. Зависимость КЛТР от влажности и температуры

Таким образом, в наиболее жестких условиях эксплуатации (го-
довой перепад температур составляет 102°С), применении наиболее
«невыгодного» металлического пролетного строения, имеющего
максимальную длину (вместе с консолями) 65 м, годовая амплитуда
перемещений торцов пролета составляет всего 26,6 мм. При этом
зимние перемещения за счет сокращения длины плиты при отри-
цательных температурах составляют 16,7 мм, а летние за счет удли-
нения плиты — 9,9 мм. Во всех остальных случаях (для железобе-
тонных конструкций, для умеренного климата, для меньшей длины
плиты) перемещения торцов плиты будут еще меньше.

Фактические значения перемещений железобетонной плиты
могут быть еще ниже за счет осенне-зимнего увлажнения бетона.
С ним связано набухание бетона и изменение значения коэффи-
циснта линейного температурного расширения (КЛТР), который
не является константой.

КЛТР тяжелого бетона при изменении влажности от 0 до 7%
и в интервале положительных температур от 20 до 120°С меняет
значения от 0,7 • 10-5 до 1,9 • 10-5 1/град [76]. В интервале темпе-
ратур от —35° до —45° бетон, будучи в предельно вл а го насыщен ном
состоянии, ведет себя аномально, при этом КЛТР может менять
свой знак на обратный (рис. 4.14) [63, 96 и др.].

С учетом вышеизложенного величина зазора Д может быть
принята равной 50 мм, то есть той величине, которая была назна-
чена ранее из условия комфортности движения автотранспорта.
Предельную длину дискретно-консольной плиты проезжей части
рекомендуется принимать равной 65 м. Длина консолей, то есть
участков плиты, выступающих на насыпь подходов, принимается
равной высоте насыпи. Практически эта длина может быть принята
от 4 до 7,5 м. С учетом этого длина пролетного строения составляет
от 50 до 57 м. Эти параметры не являются жестко обусловленными.
Такими они могут быть приняты для практических целей без до-
полнительных температурных расчетов.
Глава 5
МАЛЫЕ БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ В БЕСШОВНОМ
ВАРИАНТЕ

5.1. КОНСТРУКЦИИ БЕСШОВНЫХ МОСТОВ

Коалиционное взаимодействие моста и насыпи достигается путем
отказа от элементов, разъединяющих эти два сооружения: ДШ,
шкафных блоков и жестких (массивных) устоев. Опоры выполняются
в гибком варианте. В двухпролетной схеме с равными пролетами про-
межуточная опора может быть выполнена жесткой или массивной,
гибкой или в виде качающейся рамы. Проезжая часть должна быть
принята в виде железобетонной плиты, которая выступает за пределы
моста на насыпь. Плита может быть непрерывной (см. рис. 4.11) или
дискретно-кон сольной (см. рис. 4.12). В последнем случае устраива-
ются стыки простейшей конструкции на подходах.

Рассмотрим принципиальные схемы балочных мостов разных типов.

5.1,1. Двухконсольные мосты

При наличии металлических главных балок пролетные строения
могут быть выполнены двухконсольными. При этом консоли явля-
ются продолжением стенок главных балок (рис. 5.1).

'/х '//////, 777777777777, 777^77777777. 7 77777^77'777777777'. 777

Рис. 5.1. Двух кон сольный мост со сталежелезобетонным пролетным строением

Консоль железобетонной плиты играет роль объединения моста
и насыпи в единую систему. Совместно с гибкими опорами они
позволяют передавать горизонтальные тормозные нагрузки с моста
на насыпь. Наличие консоли практически снимает больной вопрос
о разномодульности проезжей части в зоне сопряжения моста
и подходов к нему.

В многопролетных схемах пролетное строение рекомендуется
выполнять неразрезным. Объединение гибких опор с пролетным
строением может быть выполнено в жестком (рама) или шар-
нирном вариантах. Шарнирное объединение осуществляется с по-
мощью неподвижной опорной части или путем свободного опи-
рания пролетного строения на опору.

При равнозначном сопряжении всех опор с пролетным строе-
нием, то есть при условии их равнофункциональности и геомет-
рической симметрии моста, температурные перемещения торцов
пролетного строения будут одинаковыми. Напомним, что в типи-
зированных схемах балочных мостов (при наличии неподвижной
и подвижной опорных частей) все перемещения направлены в сто-
рону подвижной опорной части. Таким образом, применение
гибких опор оказывается принципиальным для малых мостов еще
и потому, что они помогают вдвое снизить амплитуду переме-
щений торцов пролетного строения. Это положительно сказыва-
ется на конструкции стыка, вынесенного на подходы.

В качестве пролетных строений могут быть применены любые
конструкции, которые используются в настоящее время в типизи-
рованных сооружениях. Однако торцы их должны быть сформиро-
ваны в виде стенок, воспринимающих активное и пассивное дав-
ление со стороны насыпи (Патент на полезную модель № 51628).
При этом пролетное строение работает враспор. Передача давления
на него со стороны насыпи должна создавать отрицательный мо-
мент в середине пролета, что способствует повышению несущей
способности пролетного строения.

Пролетное строение, жестко объединенное с устоями, обладает
лучшими демпфирующими и диссипативными свойствами, чем
при шарнирном объединении. В этом же направлении «работает»
увеличение жесткости пролетного строения.

5.1.2. Распорные мосты

Распорный мост (рис. 5.2) включает в себя балочное пролетное
строение 1, непрерывную плиту проезжей части (рельсо-шпальную
решетку — в железнодорожных мостах) 2 и гибкие устои-стенки 3
и 4. Конструкция моста исключает применение шкафных блоков,
деформационных швов и опорных частей. Боковое давление грунта
насыпи воспринимается пролетным строением.
С помощью ряда конструктивных приемов можно снять на-
грузку со стороны насыпи на стойки опор: путем устройства вспо-
могательных подпорных стенок, армирования грунта геотекстилем,
установки анкерного крепления и др.

Перемещение верха опоры, равное перемещению торца пролет-
ного строения, определяется с учетом зависимости:

где Р — горизонтальное усилие, создаваемое пролетным стро-
ением; Н — высота опоры-стенки, отсчитываемая от условной
заделки в грунте до шарнирного узла между опорой и пролетным
строением; — числовой параметр, зависящий от характера
приложения нагрузок на опору-стенку; Е^ — жесткость опоры-
стенки.

Из приведенного выражения следует:

Р = ~ ДГ Г (5-2)

Н3

Полученная зависимость определяет соотношение между жест-
костью опоры, ее высотой, величиной перемещения верха опоры
и усилием в пролетном строении.

Равнодействующая давления грунта засыпки Еу определяется
по теории Кулона по формуле

Еу = X • у • Н2 / 2,

(5-3)

где X — коэффициент активного давления грунта, определяемый
по формуле

(5 + 8)-япС
соя 5 ,

. СО82

Л —-----------

~ Г, /яГп
СОЯ О 1 + .--

Н — высота засыпки, отсчитываемая от уровня проезда; у —
удельный вес грунта; § — нормативный угол внутреннего трения
грунта; 5 — угол внешнего трения грунта по поверхности стенки,
который может быть принят равным если ее поверхность (обра-
щенная к грунту) выполнена ребристой.

Равнодействующая давления грунта Ечот равномерно распреде-
ленной нагрузки ц определяется по теории Кулона по формуле

Ец — X ц Н

(5-5)

Большая высота насыпи (опор) может вызвать необходимость
применения дополнительных распорок, длина которых и опре-
деляет длину пролета. При высоте насыпи до 6—8 м максимальная
длина пролета может составить 27—30 м.

Минимальная длина пролета принимается с учетом технологи-
ческих соображений. Она должна учитывать габариты автокрана,
который ведет с земли монтаж одновременно двух стенок «на себя».

Гибкие опоры-стенки можно сочетать с ряжами, использу-
емыми в качестве подпорных стен. Ряжи из сборных железобе-
тонных элементов можно использовать вместо оголовков при вы-
соте их до 3—4 м.

Поскольку опоры-стенки являются жесткими в вертикальной
плоскости, применение их на слабых просадочных грунтах не ре-
комендуется.

В качестве пролетных строений более предпочтительны желе-
зобетонные конструкции, рассчитываемые на продольное сжатие
и предназначенные для работы в качестве распорок.

5.1.3. Мосты с устоями лежневого типа

В балочных мостах с устоями лежневого типа насыпь исполь-
зуется в качестве основания под устои. Поскольку вследствие
разного масштаба мостовых сооружений вертикальные нагрузки,
передаваемые от опор малых мостов на грунты основания, будут
существенно меньше, чем от опор больших мостов, это открывает
возможности для применения опор на естественном основании,
в частности устоев на лежнях.

Модель балочного мостового сооружения с устоями лежне-
вого типа включает в себя пролетное строение, лежни, опорный
брус, опорные части и устройства для сопряжения моста и насыпи
(рис. 5.3).

1 — пролетное строение; 2 — лежень; 3 — опорный брус; 4 — дискретно-кон-
сольная плита проезжей части; 5 — опорная плита

Рис. 5.3. Схема балочного моста с лежневыми устоями

Распределенная нагрузка ц(х), воздействующая на плиту, опре-
деляется как
Ч(х) = Г(х) — р(х), (5-6)

где Г(х) — внешняя нагрузка на плиту: р(х) — реакция по подошве
плиты (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Схема передачи нагрузок на лежневую плиту

При определении функции р(х) необходимо задаться условиями
деформирования грунтов под плитой. Для грунтов с относительно
высокими прочностными свойствами, которые применяются в ка-
честве отсыпки под лежни, наиболее приемлема модель основания
Фаусса-Винклера. В основу ее положена гипотеза: грунт деформи-
руется только в местах приложения нагрузки; при этом в каждой
точке осадка з(х) прямо пропорциональна величине давления:

р(х) = к • г(х),

где К — коэффициент постели.

Характер деформирования грунтового основания на основании
расчетов, проведенных по программе «Космос» для плит с разными
геометрическими параметрами, показан на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Схемы деформирования грунтового основания под удлиненным
лежнем
Согласно принципу Сен-Венана напряженное состояние
в грунте по мере удаления от места приложения нагрузки все
меньше зависит от способа передачи нагрузки. Однако на контакте
плиты и основания отклик основания на нагрузку является макси-
мальным, При удлиненном лежне наибольшие контактные напря-
жения в грунте основания смещаются в сторону насыпи. Это бла-
гожелательно сказывается на устойчивости откосной части конуса.

Активное давление грунта Еа, вызывающее сдвиг пролетного
строения вдоль его оси, складывается из следующих составляющих:

Еа = Еа1+Еа11+Т + К, (5-8)

где Еа1 — равнодействующая давления грунта от нагрузки на призме
обрушения; Еа11 — равнодействующая давлениягрунта на торец
пролетного строения и опору; Т — тормозная нагрузка от транс-
порта; К — силы трения на контакте между пролетным строением
и опорой.

Здесь Еа1 = бао • И; Еа11 = И (бай - бао) • И,
где бао — активное давление на уровне поверхности грунта; И— вы-
сота стенки.

Пассивное давление грунта имеет такое же выражение, что
и (5-8), но в нем вместо активного давления в расчет принимается
пассивное.

Величина пассивного давления, как правило, в несколько раз
больше соответствующего активного. В результате этого пролетное
строение гарантировано от продольного смещения.

Принципиальным для конструкции моста такого типа является
отсутствие шкафной стенки. Следствием этого становится отказ
от ДШ. Мосты такого типа рациональны в однопролетном вари-
анте.

Опорные части на обоих устоях равнозначные, подвижные.
Вместо них может быть применен также антифрикционный ма-
териал, например тефлон. При длине пролетных строений до 12 м
установка опорных частей не является необходимой.

Однопролстные мосты на лежнях предназначены для приме-
нения на автомобильных дорогах всех категорий. Длина пролетов
с учетом давления на грунт до 2 кгс/см2 может составлять до 70 м.

Лежневые устои наиболее целесообразно устраивать на старых
невысоких насыпях, например при замене отслуживших свой срок
мостов и труб; на коренных скальных породах; в выемках — при
ненарушенной структуре грунтов. Особой устойчивостью обла-
дают насыпи, образованные гидронамывом (в том числе в криоли-
тозоне). Это объясняется, в частности, тем, что поровое давление
в таких насыпях может быть ниже атмосферного, что играет стаби-
лизирующую роль в устойчивости насыпи [60].
Достоинством мостов описываемого типа является то, что
строительство их в условиях бездорожья не требует транспорти-
ровки громоздкого сваебойного или бурового оборудования.

Особняком стоит конструкция мостового сооружения, полученная
путем преобразования мостов с устоями лежневого типа (рис. 5.6).

Рис» 5.6» Пролетно-опорная конструкция моста

В данной конструкции опоры как таковые отсутствуют. Ребри-
стое пролетное строение длиной 14 м соединено воедино с опорами
в виде плиты, в результате чего несущую конструкцию можно назвать
пролетно-опорной (1), Пролетная часть (2) этой конструкции (над во-
дотоком (3)) может быть ребристой, а опорный элемент (4) в виде
плиты устанавливается прямо на гравийно-щебеночную подсыпку.
В такой конструкции моста отпадает необходимость в опорных ча-
стях, так как температурные колебания по длине балки восприни-
маются за счет деформативности гравийно-щебеночной подсыпки.
Опираясь на насыпь (5), опорный элемент (4) передает на нее все
постоянные и временные нагрузки. Опорный брус (6) обеспечивает
проектную геометрию мостового сооружения. Кроме того, он огра-
ничивает перемещения грунта насыпи в сторону пролета от воздей-
ствия на него нагрузок, передаваемых опорной частью (4). Скосы (10)
предназначены для обеспечения мягкого въезда и водоотвода.

Пролетно-опорная конструкция может быть выполнена как
в монолитном варианте непосредственно на месте, так и в сборном
варианте, в виде пролетно-опорных блоков, объединенных друг
с другом с помощью болтовых или сварных стыков (13) и плиты
проезжей части (7).

5.1.4. Мосты-ленты

Разновидностью мостов с устоями лежневого типа являются
мосты-ленты (рис. 5.7). Они целесообразны для невысоких (до 2 м),
сложившихся (существующих) насыпей. Мост-лента с промежу-
точными грунтовыми опорами (рис. 5.8) был построен через озеро
глубиной до 6 м. При этом были применены разрезные пролеты
длиной по 43,2 м. Отсыпку опор производили камнем [89].
Рис. 5.7. Мост-лента

Рис. 5.8. Грунтовые опоры

Откосы грунтовых опор можно укреплять силикатизацией, смо-
лизацией, цементацией, гравийной или каменной отсыпкой, бе-
тонными плитами, сетчатыми контейнерами с гравием и т.д. Такие
мосты целесообразны на суходолах. Сооружение опор здесь выпол-
няется «поверху», открытым способом, с гарантированно высоким
качеством строительства. Не рекомендуется применение таких
опор в сейсмических зонах во избежание разжижения песков под
воздействием сейсмических нагрузок.

5.1.5. Гибридные мосты

К классу бесшовных мостов могут быть отнесены гибридные соору-
жения. К ним относятся мосты со смешением разных видов, статиче-
ских схем или стилей. К ним подходит рекламный слоган «два в одном».
Фактически их может быть больше, чем два. Гибридные мосты — это
эклектика. Они возникли как отклик на конкретные природные, эко-
номические, технические, эстетические и иные условия строительства,
олицетворяя выход из формализованных рамок проектирования.

Мосты такого типа получили распространение с начала 1990-х
годов за рубежом и не нашли пока применения в нашей стране.
Другое их название — экстрадозные мосты. К ним относят мосты
с пролетными строениями, несущая способность которых увели-
чивается за счет смешения разных видов внутреннего и внешнего
армирования.
На рис. 5.9 показан фрагмент балочного однопролетного моста
с устоями лежневого типа 2. Для увеличения подмостового про-
странства устраивается контрфорс 3. Его устойчивость против
активного давления грунта насыпи 4 обеспечивается заделкой 5
в пролетном строении 1. Пролетное строение при этом работает
враспор. В качестве контрфорса может быть использована гибкая
железобетонная стенка, шпунт и др.

1 — пролетное строение; 2 — лежень; 3 — контрфорс; 4 — грунт насыпи; 5 — за-
делка контрфорса в пролетном строении

Рис. 5.9. Распорный мост с устоями лежневого типа

На рис. 5.10 показано сооружение, состоящее из арочного за-
сыпного моста, дренирующей насыпи, дренирующих опор и про-
летного строения. Такие сооружения целесообразны для высоких
насыпей на постоянных и временно действующих водотоках в ка-
честве замены виадуков — в том случае, когда возведение опор
на фундаментах глубокого заложения технически затруднено или
экономически невыгодно. В данной схеме можно допустить работу
арки в напорном режиме. Арочное пролетное строение допустимо
выполнить без гидроизоляции на наружной поверхности.

На рис. 5.11 показано сооружение, состоящее из плиты (1) с пусто-
тами, расположенной на щебеночном искусственном основании (па-
тент на полезную модель № 50230). Такие сооружения предназначены
для низких насыпей, в которые невозможно «вписать» водопро-
пускные трубы. Размеры отверстий в плитах рассчитываются на ме-
женные водотоки. Паводковая вода может быть пропущена поверх
дороги. Забившиеся льдом и грязью отверстия прочищают в процессе
эксплуатации путем подъемки плит автокраном. Такая конструкция
применима для временных, притрассовых и межпромысловых дорог.
► Ве^аПз

4 — пролетное строение

Рис. 5.10. Гибридное сооружение

1 — железобетонная плита с отверстиями; 2 — гравийно-щебеночное основание

Рис. 5.11. Мост-плита

5.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ БЕСШОВНЫХ МОСТОВ

5.2.1. Плитные пролетные строения

В малом мостостроении ряд преимуществ имеют плитные же-
лезобетонные пролетные строения. В результате их применения
упрощается по сравнению с Т-образными блоками технология
изготовления, транспортировки и монтажа. Торцы плит образуют
сплошную стенку, которая позволяет воспринимать активное
и пассивное давление со стороны насыпи. Малая строительная
высота плит, помимо транспортно-складских преимуществ, в ряде
случаев содействует снижению высоты насыпи и упрощению кон-
струкции сопряжения моста и насыпи.

С учетом недостатков применяемых в настоящее время пу-
стотных плитных железобетонных пролетных строений, рассмот-
ренных в разделе 2.3, разработано несколько конструкций сборных
пролетных строений длиной до 12—14 м под расчетные временные
подвижные нагрузки А 11 и НК-80. Габарит проезда принят от 3,5
до 25 м, тротуары — 2x1,7 м.

Одно из них под габариты Г-8, Г-10 и Г-11,5 имеет в своей ос-
нове плиты сплошного сечения (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Плитное пролетное строение. Поперечный разрез

Пролетные строения предназначены для типового исполнения
и составлены плитами, показанными на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Сечение плиты в середине пролета

Плиты имеют габариты 400 х 990 мм. Для 12-метрового пролета
монтажная масса составляет 11,7 т. Строительный подъем плит
принят равным 20 мм. Армирование состоит из обычной стерж-
невой арматуры класса А-Ш марки 25Г2С. Применен бетон с ха-
рактеристиками В 30, Г 300 и \У 8.

Принципиальные отличия от ранее применявшихся кон-
струкций этого типа заключаются в следующем. Объединение плит
на монтаже принято при помощи жестких дискретных сварных
стыков, располагаемых через 2,0—2,5 м по длине пролета, вместо
общепринятых шпоночных. Такая конструкция позволяет открыть
временное движение по мосту сразу же после омоноличивания
плит. Конструкция стыка позволяет использовать закладные де-
тали для них в качестве строповочных приспособлений. При этом
необходимость в специальных петлях для строповки, впоследствии
срезаемых, отпадает. В крайних плитах предусмотрены водоот-
водные лотки, устраиваемые в процессе формования конструкции.
Они обеспечивают гарантированный и качественный водоотвод
с проезжей части. Металлические элементы лотка являются одно-
временно закладными деталями для перильного ограждения, что
упрощает его устройство.

В качестве железобетонного парапета может быть использована
стандартная плита пролетного строения, установленная верти-
кально, — вместо металлического барьерного ограждения. Наличие
железобетонных парапетов, включенных в работу пролетного
строения, оказывает разгружающее воздействие, снижая изгиба-
ющие моменты в плитах на 36-38% (табл. 5.1).

Повышение жесткости пролетного строения за счет парапета
улучшает его работу на выносливость и способствует тем самым
увеличению долговечности сооружения.

Таблица 5.1

Усилия в плитах при наличии и отсутствии парапетов

Габарит Вид ограждения Максимальный рас- четный момент в се- редине пролета от на- грузки А-11, тм Коэффи- циент эф- фективности парапета, %
Г-Н,5 + 2х 1,75 м Железобетонный парапет Металлическое барь- ерное ограждение 18,7 29,9 37,5
Г-11,5 + 2 х 2,75 м Железобетонный парапет Металлическое барь- ерное ограждение 18,5 29,2 36,6

По нижней поверхности плиты не объединяются, однако был
просчитан вариант устройства поперечных связей понизу. На-
личие их позволяет снизить максимальные изгибающие моменты
в плитах на 6—10%.

Для габарита Г-11,5 в качестве расчетного варианта принято
автомобильное движение в три колонны при отсутствии полосы
безопасности вместо формальных двух, предписываемых СНиП
2.05.03-84*. При загружении пролета с габаритом Г-11,5 двумя по-
лосам движения определяющей нагрузкой является НК-80, тремя
полосами — А 11. Нагрузка от А 11 соответствует нагрузке НК-100
и превышает нагрузку от Н К-80 на 24—28%.
Наименее нагруженными в сечении являются крайние плиты,
расположенные под тротуарами. С увеличением ширины тротуаров
максимальные усилия в плитах снижаются.

Максимальный расчетный прогиб от временной нагрузки А-11
составляет 22 мм — при допускаемом прогибе, в соответствии с |91,
п. 1.43], 34, 2 мм.

Расчет на раскрытие поперечных трещин показал, что мак-
симально допустимое раскрытие (0,3 мм) возможно в плите при
возникновении изгибающего момента всередине пролета равного
73,6 тс х м. Фактическая же расчетная величина момента не пре-
вышает 57,4 тс х м. Таким образом, поперечная трещиностойкость
плит обеспечена.

Некоторые результаты расчета представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Максимальные усилия при габаритах проезда Г-8, Г-10 и Г-11,5
(вариант с барьерным ограждением)

Габариты Мти в сере- дине про- лета, тм М в чст- тах верти про- лета, тм Ртах наД опорой,т Спах^Т НК-80, мм
Г-8 + 2 х 1,5 м 51,2 39,9 22,8 14,1
Г-8 + 2 х 1,5 м 53,4 41,7 23,3 15,7
Г-8 + 2 х 2,5 м 51,3 41,3 23,3 14,8
Г-10 + 2 X 1,5 м 52,2 40,9 22,9 15,0
Г-10 + 2 х 2,5 м 51,7 40,6 23,3 14,3
Г-11,5+ 2 х 1,75 м 57,4 44,7 24,1 15,9
Г-11,5 + 2 х 2,75 м 56,8 44,3 24,1 14,8

На верхних фибрах (при габарите Г-11,5) сжимающие напря-
жения могут привести к появлению продольных трещин. Они
возможны только при наличии металлического барьерного ограж-
дения и не возникают при наличии парапетов, которые оказы-
вают на плиты разгружающее воздействие. Предотвращению про-
дольных трещин служит сталефибробетонное покрытие, устраива-
емое по верху плит.

Как вариант, для обоснованных случаев могут быть применены
плиты с пустотами. В качестве неизвлекаемых каналообразователей
рекомендуются картонные трубы (рис. 5.14).
Однопролетные мосты с плитными пролетными строениями
перспективны для применения их в качестве пешеходных. Для
условий городской среды разработана декоративная щековая
стенка, выполняющая функции перильного ограждения и несущая
дополнительную эстетическую нагрузку (рис. 5.15). Выразительный
внешний вид щековой стенки может быть дополнен цветовым
и световым решением, которые призваны формировать дневной
и вечерний облик объекта.

1 — щековая стенка; 2 — перильное ограждение; 3 — лежень

Рис. 5.15. Пешеходный мост с плитным пролетным строением и декора-
тивной щековой стенкой
5.2.2. Сталежелезобетонные пролетные строения

Низкая долговечность типизированных сталежелезобе-
тонных пролетных строений (см. раздел 2.3) связана главным
образом с несовершенством узла объединения плиты проезжей
части и главных балок. Это принципиально важная проблема,
которая решается на протяжении всего периода применения
этого вида конструкций. Поиск новых технических решений
привел к изобретению гребенчатого анкерного устройства
(патент«Союздорпроекта» № 2110639).

Анкерный элемент представляет собой непрерывный по длине
балки металлический лист, который приваривается к верхнему
поясу балки в заводских условиях. В анкерном ребре имеются от-
верстия и косые прорези, предназначенные для пропуска в них
арматуры железобетонной плиты (рис. 5.16). Такая конструкция
анкерного устройства позволяет перераспределить усилия, пере-
даваемые с балок на плиту, избежав концентрации напряжений;
способствует гарантированному восприятию сдвигающих и от-
рывающих плиту от балки усилий; обеспечивает более четкую
и более предсказуемую, по сравнению с известными решениями,
совместную работу главных балок и железобетонной плиты.

1,2 — поперечная и продольная арматура верхней сетки; 3,4 — поперечная и про-
дольная арматура нижней сетки; 5 — стяжки; 6 — анкерный стержень (коротыш)

Рис. 5.16. Узел сопряжения плиты и главных балок в сталежелезобетонном
пролетном строении

Узел сопряжения главных балок и железобетонной плиты с при-
менением гребенчатого анкерного устройства надежно работает
в процессе всего периода эксплуатации сооружения. Однако разру-
шение конструкции начинается в зоне расположения гребней. Оно
заключается в появлении микро- (невидимых для глаза) — и во-
лосных (до 0,05 мм) трещин.
Проверку прочности прикрепления гребней к поясам балок
производить не следует.

В настоящее время сталежелезобетонные пролетные строения
с гребенчатыми анкерными устройствами широко применяются
на строительстве мостов и путепроводов на транспортных развязках
Москвы и в других регионах страны.

Дальнейшее совершенствование узла сопряжения главной
балки и монолитной плиты проезжей части возможно путем отказа
от верхнего пояса главной балки и заглубления стенки непосред-
ственно в массиве плиты. Этот вариант хорошо вписывается в схему
бесшовного однопролетного моста длиной до 65 м. При этом кон-
соли приобретают дополнительное армирование в виде стенки
главной балки, имеющей переменную жесткость подлине консоли.

5,2.3. Проезжая часть

Применительно к железобетонной плите проезжей части воз-
можны два принципиальных случая:

— плита жестко связана с главными балками пролетного
строения и учитывается в расчете на все виды воздействий
как часть рабочего сечения. При этом плита выполняется
преимущественно в монолитном варианте;

— плита не имеет фрикционных связей с пролетным строением;
при этом исчезают сдвигающие напряжения по плоскости
контакта между этими элементами.

На железобетонных пролетных строениях возможен вариант
устройства монолитной плиты проезжей части из модифицирован-
ного сталефибробетона. Высокие характеристики этого материала
на сжатие (на 30—40° выше обычного бетона), на растяжение (в два
и более раза), по истираемости и водонепроницаемости (XV > 18—
20) позволяют использовать его в виде монослоя толщиной до 80
мм. При этом исключается применение традиционной гидроизо-
ляции. Применение СФБ в верхней зоне в разрезных системах по-
зволяет улучшить работу плиты на продольную трещиностойкость
от сжимающих нагрузок. В неразрезных системах СФБ в этой зоне
способствует восприятию растяжения в зоне отрицательных мо-
ментов над опорами.

Для металлических пролетных строений с ортотропной плитой
предусмотрен вариант устройства железобетонной плиты проезжей
части, нс имеющей фрикционных связей с пролетным строением.

В рекомендуемой конструкции ортотропная металлическая
плита выполняется в виде корыта, внутри которого помещается
«рассыпчатый» материал (рис. 5.17). В качестве такого материала
могут быть применены песчаноцементная смесь, битумизиро-
ванный песок и др. В корыте имеются дренажные трубки для от-
вода воды. Поверхность покрывного листа имеет гидроизоляцию
и уклоны для предотвращения застоя воды. Постоянный вес по-
крытия проезжей части по ортотропной плите при традиционном
его выполнении (гидроизоляция + асфальтобетон) и рекоменду-
емом техническом решении (гидроизоляция + песок + железобе-
тонная плита) практически одинаков.

1 — железобетонная плита; 2 — корыто; 3 — гидроизоляция; 4 — рассыпчатый
материал; 5 — лоток

Рис. 5.17. Пролетное строение с бесфрикционной плитой проезжей части
(патент на полезную модель № 51627)

Такая «накладная», свободно лежащая на пролетном строении
плита проезжей части имеет свои преимущества, связанные с воз-
можностью ее замены или ремонта. Она допускает круглогодичное
строительство с гарантированным качеством.

Раздельная работа железобетонной плиты и металлического
пролетного строения предусмотрена типовым проектом ГП И «Со-
юздорпроект», предназначенным для временного применения
на севере Западной Сибири. Строительство в этом регионе осуще-
ствляется в основном в зимний период, когда становятся возмож-
ными проезды к строящимся объектам. В этих условиях после мон-
тажа пролетного строения на покрывной лист отсыпают слой песка
толщиной до 100 мм. Сверху на него укладывают железобетонные
плиты ПАГ толщиной 140 мм и размером в плане 6 х 2 м, либо до-
рожные плиты толщиной 160 мм. По этим плитам осуществляется
движение автотранспорта до наступления теплого времени года,
когда устраивается капитальное покрытие.

Подобная конструкция временного проезда применена в 1980-е
годы в Западно-Сибирском регионе по проектам Ленгипротран-
смоста на автодороге «Уренгой-280» на больших мостах через реки:
Арка-Тангалова (схема 2 х 42 м); Арка-Табъяха (схема 42 + 4 х
х 63 + 42 м); Табъяха (схема 42 + 4 х 63 + 42 м). Такие же устройства
проезда были приняты на 24 мостах со схемой 1 х 12 м и мосту со
схемой 5 х 12 м на автодороге Пангоды — Ныда. Плиты ПАГ были
установлены здесь на слой пескоцемента толщиной от 5 до 8 см.
Эксплуатация этих мостов по временной схеме продолжалась от 8
до 11 лет. В дальнейшем эти сооружения были подвергнуты ре-
монту вследствие выхода из строя ДШ и гидроизоляции.

5.2.4. Опоры

Гибкие устои, находясь в грунтовом обрамлении, включают
в работу демпфирующие свойства грунта насыпи и основания,
что улучшает работу мостового сооружения на воздействие гори-
зонтальных, ударно-повторных и сейсмических воздействий. Идея
демпфирования заключается в рассеивании энергии сейсмического
воздействии, передаваемой сооружении, вместо увеличения сопро-
тивляемости данному воздействию.

Гибкие опоры взаимодействуют с грунтовым массивом на ос-
нове использования пассивного давления насыпи, тогда как мас-
сивные устои «борются» с активным давлением со стороны под-
ходов.

Показателем гибкости опор является соотношение:

Хоп > Хг, (5—9)

где Хг = Е(Х, У, К, 8...). Здесь X, У, К, 8... функции от температуры,
усадки, ползучести, силовых факторов и др. Наибольшее значение
Аюп и А.х имеют на устоях.

Конструктивное разнообразие гибких опор, определяемое
местными геокриологическими, гидрологическими и прочими
условиями, достаточно велико. В малом мостостроении находят
применение, как правило, безростверковые опоры. Столбы могут
быть полыми или иметь сплошное сечение.

Ригели гибких устоев объединяются с пролетным строением
шарнирно либо путем устройства жесткого узла. Некоторые детали
такого объединения на основе опыта США показаны на рис. 5.18.

При разработке конструкций столбов сплошного сечения в бу-
роопускном варианте ставится цель качественного заполнения па-
зухи между столбом и стенками скважины. В наибольшей степени
этому требованию соответствуют железобетонные столбы прямо-
угольного сечения. Они позволяют обеспечить направленное арми-
рование с учетом того, что основные действующие на опору гори-
зонтальные нагрузки действуют вдоль оси моста, а поперечные го-
ризонтальные силы незначительны. Прямоугольное сечение столба
позволяет увеличить объем пазухи, в результате чего качество за-
полнения ее улучшается. При этом в расчетах несущей способности
столбов на действие вертикальных сжимающих и выдергивающих
Рис. 5.18. Варианты объединения устоев и пролетных строений
нагрузок за поверхность сдвига принимается боковая поверхность
скважины, а не столба, а рабочая площадь торца — равной площади
сечения скважины.

Столб может иметь одно или несколько уширений. При этом
верхнее уширение располагают в зоне максимальных изгибающих
моментов от действия горизонтальных сил (патент на полезную мо-
дель № 76348, приоритет от 23.04.2008.

Гибкая промежуточная опора железнодорожного моста (схема
2 х 16,5 м) на 1309 км БАМа принята в виде П-образной рамы под
каждый путь (рис. 5.19). Каждая стойка рамы сечением 600 х 900 мм
была предварительно изготовлена совместно с оголовком. Две рамы
рядом расположенных путей объединены друг с другом «мокрым»
стыком. Так была сформирована четырехстоечная рама под два пути.

Рис. 5.19. Железнодорожный мост с гибкими промежуточными опорами
Конструкторские и расчетные проработки показали, что при-
емлем также вариант одностоечной опоры. При этом две стойки
соседних путей объединяются в раму.

Стойки опор могут быть обустроены капителями (рис. 5.20). До-
стоинством их является возможность регулирования высоты опоры
из оболочек стандартной длины за счет изменения высоты капи-
телей, возможность отказа от временных подмостей для монтажа
(бетонирования) ригелей и улучшенный эстетичный вид опор.
К недостаткам капителей следует отнести то, что они являются до-
полнительным элементом опоры.

Схема работы свободно стоящего столба устоя показана
на рис. 5.21.

Горизонтальные смещения верха гибких опор вдоль моста
не сказываются на условиях движения железнодорожного и авто-
мобильного транспорта. То же можно сказать и в отношении попе-
речных смещений. В железнодорожных мостах есть теоретическая
опасность искривления пути над опорой в случае ее поперечного
смещения. Однако на практике поперечные силы, действующие
на мост, никогда не могут влиять на деформации только одной
опоры; искривление пути будет происходить в результате разности
деформаций соседних опор. При неразрезных пролетных стро-
ениях поперечные смещения опор практически не могут влиять
на условия движения по железнодорожным и автомобильным мо-
стам. В действующих нормах смещения верха опор не имеют теоре-
тического обоснования и носят чисто волевой характер.
1 — эпюра горизонтального давления грунта; 2 — эпюра изгибающих моментов;
3 — эпюра поперечных сил; 4 — эпюра горизонтальных смещений; 5 — эпюра ин-
тенсивности отпора

Рис. 5.21. Схема нагрузок и перемещений стойки опоры

Практика строительства показала необходимость применения
в качестве опор мостов железобетонных оболочек повышенной
мощности, тем более, что к этому подталкивает наличие совре-
менного бурового и сваебойного оборудования.

Ранее в отечественном мостостроении широко применялись ти-
повые оболочки диаметрами 800 и 1600 мм. Полости их заполняли,
как правило, густоармированным бетоном, в результате чего обо-
лочки «трещали». Кроме этого, болтовые фланцевые стыки между
ними отличались недостаточной надежностью. По этой причине
типовые оболочки не учитывали, как правило, при расчете опор,
используя их в качестве несъемной опалубочной формы.

А толстостенные железобетонные оболочки предназначены
в качестве самостоятельного элемента без заполнения полостей бе-
тоном.
Разработанные автором конструкции толстостенных оболочек
повышенной мощности имеют диаметры 800, 1500, 2200 и 3000 мм.
Они армированы двойными каркасами из обычной арматуры. По-
мимо этого, разработаны исходные требования к технологическим
линиям, центрифугам, бетоносмесителям, станкам и устройствам
для изготовления двойных арматурных каркасов.

Основные параметры толстостенных оболочек показаны
в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Основные параметры толстостенных оболочек

Диаметр свай-оболочек, мм Толщина стенки, Длина секций,м Масса секций,т Материал
наружный внутренний мм
800 500 150 12 8 6 4 9,2 6,2 4,6 3,1 Бетон В 35 Г 300 \У6
1500 1100 200 8 4 16.4 8,2 э э
2200 1760 220 6 3 20,6 10,3 ??
3000 2400 300 6 3 38,0 19,0

Разработан вариант армирования толстостенных оболочек
преднапряженной арматурой. Ранее преднапряженные оболочки
не нашли применения в отечественном мостостроении. Это объ-
ясняется скорее сложившимися традициями, чем результатами
предварительных технико-экономических изысканий. В гидротех-
ническом строительстве такое армирование нашло широкое рас-
пространение в оболочках диаметром 1600 мм и толщиной стенок
120 и 150 мм.

Между тем преднапряженные оболочки имеют ряд преимуществ
по сравнению с обычными. В них значительно упрощен арматурный
каркас, сокращается на 40—50% расход арматуры за счет приме-
нения стали высокой прочности. Устройство сопряжений между
секциями не требует расхода дополнительного металла, количество
которого достигает в стыках обычных оболочек 200—300 кг для
свай, имеющих размеры сечения от 0,4 до 0,6 м, и резко возрастает
с увеличением размеров свай (оболочек). В преднапряженных
оболочках также резко уменьшаются трудозатраты на устройство
стыка. Они сводятся практически к образованию эпоксидно-кле-
евой прослойки между секциями. В зарубежной практике такие
оболочки широко применяют. В США, например, объем их дости-
гает 70—80% от общего количества оболочек [105].

С учетом опыта Великобритании [101], США [105] и ФРГ [104],
а также отечественного опыта (Ленморниипроект) степень обжатия
бетона в отечественных оболочках была принята равной 0,36. Для
армирования принята стержневая арматура винтового профиля
из стали классов А-IV—А-VII в комплекте с заводскими муфтами.

Разработка новых конструкций оболочек связана с исследова-
нием стыков между секциями. Фланце во-болтовые стыки типовых
тонкостенных оболочек не оправдали себя и не могли быть при-
менены для оболочек толстостенных. Это послужило причиной
разработки и испытания других видов стыков, в частности механи-
ческих, до этого неиспользуемых в отечественном мостостроении.

Были разработаны конструкции клиновых, шпоночных, муф-
товых и штифтовых стыков (рис. 5.22). Наиболее соответству-
ющими поставленным целям оказались штифтовые соединения
[39]. В случае необходимости штифтовой стык может быть усилен
на монтаже сварным швом (штифтово-сварной стык). Несущая спо-
собность одной шпонки при работе ее в упругой стадии может быть
принята равной 17 т (при диаметре, равном 50 мм). Обечайки реко-
мендуется изготовлять из стали Ст20, Ст25 и ВСт5сп2, шпонки —
из стали Ст35.

Стыки с винтовой арматурой и клеештыревые (штепсельные)
целесообразны для соединения большеразмерных оболочек диаме-
трами 2200 и 3000 мм.

Полученные результаты исследований были использованы ГП И
Ленги протрансмост при разработке серии проектов оболочек диа-
метрами 800, 1500, 2200 и 3000 мм, а также опор железнодорожных
и автодорожных мостов пролетами до 84 м. Однако разрушительные
процессы в стране в начале 1990-х годов прервали начатую работу
по запуску технологических линий по выпуску оболочек большой
несущей способности.

Для удовлетворения практической потребности в полых столбах
возможно их изготовление в условиях полигонного либо кустар-
ного заводского исполнения. Такое производство было налажено
на Бескудниковском заводе МЖБК «Мокон» в г. Москве. В опалу-
бочной форме длиной 10,6 м, предназначенной для изготовления
«бамовских» столбов сплошного сечения, и неизвлекаемого пу-
стотообразователя из листовой стали толщиной 4 мм были изго-
товлены оболочки диаметром 800 мм. Для этой конструкции были
проведены расчеты ее несущей способности (рис. 5.23).

Применение полых оболочек необходимо связано с проблемой
их трещиностойкости при воздействии ледовых пробок. Каналами
для поступления воды в полость могут служить неплотности сты-
а — клиновой; б — шпоночный; в — муфтовый; г — штифтовый

Рис. 5.22. Механические стыки

ковых соединений, дренажные и строповочные отверстия, струк-
турные дефекты бетона. Вода может поступать также путем филь-
трации через грунт основания и в виде конденсата. При замерзании
воды образуются ледовые пробки. Здесь возможно несколько прин-
ципиальных случаев их воздействия на стенки оболочек.

Случай 1. Ледовое поле и ледовая пробка находятся на одном
уровне (рис. 5.24, а). При этом происходит уравновешивание дав-
ления при температурных расширениях ледовых тел внутри и сна-
ружи оболочки, напряжений в ней не возникает.

Случай 2. Ледовое поле расположено ниже ледовой пробки, что
имеет место на реках с зарегулированным стоком, когда в резуль-
тате сработки плотины уровень в реке понижается (рис. 5.24, б).
Рис. 5.23. Расчетная несущая способность оболочки диаметром 800 мм с ме-
таллическим пустотообразователем

ПИ ) 1 1 Пднменопамме тжаипс.кЛ < Ммпиа ченме Елин итмер Значение
Диаметр сын □ см 80 -1
2 | Толгами* стенки $ см 15
3 Пюшадк бетон сечения (ВТО) А и СМ* | 2998
Плопыл». сечения рабочей ршгтурм 24 Ст 022 А П А» см1 ♦и
н- з 1 Илипдл. привела ног о сечения 4537
6 1 Момент мнерешм прммсд. сечения |<1 [ СМ4 | 185x10* |
3 Момент сопрогимл при и. сечения 1 см 1 473x10’
1 Расчетная нес > шляспгсобипстъ по центру сжатию \ *11 ТС 7263
Расчетный мцнбакчний мпмап при ХМ) М.. тем 743
10 В нс центре! пихт сжатие м?Г ГС.М 953 к - - - 1
тс 200
II Центральное растяжение 1 т 2463

При резком повышении температуры окружающей среды после
предшествующего длительного похолодания надводная часть
опоры вместе с расположенной внутри ее ледовой пробкой на-
гревается. Пробка, являясь упруго-ползучим телом, расширяется,
оказывая давление на стенки оболочки, которое не превышает
1,5 кгс/см2.

Случай 3. Ледовое поле расположено выше ледовой пробки, что
имеет место в результате повышения уровня воды в реке, в част-
ности, в нижнем бьефе ГЭС в результате сработки водохранилища
(рис. 5.24, в). Здесь наиболее неблагоприятным является подто-
пление предварительно остывшей ледовой пробки и ее нагрева.
Пробка, расширяясь, оказывает давление на стенки полости, ко-
торое является более высоким, чем во втором случае. Наибольшее
давление возникает при внезапном поднятии воды, например во
время паводка. При этом пластические свойства льда не реали-
зуются. Принципиально важно, чтобы вода над пробкой не запол-
няла полость полностью.

Случай 4. Опора расположена в зоне распространения вечной
мерзлоты на промерзающей до дна реке (5,24, г). В полых обо-
лочках в силу разных причин внизу формируется ледовая пробка,
не тающая даже летом. В зимний период в результате ниспадаю-
щего вниз потока холодного воздуха имеет место дополнительное
охлаждение грунтов основания.
1 — ледовое поле; 2 — пробка; 3 — тело опоры; 4 — полость; 5 — фундамент; 6 —
грунт; 7 — граница вечной мерзлоты

Рис. 5.24. Взаимное положение ледового поля и ледовой пробки

Во всех рассмотренных выше случаях замерзшая вода при пе-
реходе в лед (т.е. образуя пробку) имеет объем, превышающий
на 9% объем воды. В замкнутой полости пробка оказывает давление
на воду, а через нее — на стенки полости. Давление этой воды легко
снимается с помощью дренажных отверстий. Через них «лишняя»
вода отжимается из полости. При погружении, например, оболочек
в дренирующие грунты и отсутствии пробки в торце оболочки дре-
нажные отверстия не нужны. При отсутствии дренажных отверстий
и заделке нижнего конца в недренирующие грунты оболочки лю-
бого диаметра и любой толщины стенок будут разрушены.

Расчеты, проведенные применительно к третьему случаю, по-
казали, что с увеличением диаметра оболочки уменьшается дав-
ление на нее ледовой пробки, а с увеличением высоты пробки это
давление растет. Однако при высоте пробки более 100 см давление
практически не увеличивается. С увеличением толщины стенки
существенно повышается ее сопротивление внутреннему давлению
от ледовой пробки, но возрастают внутренние напряжения в стенке
от перепада температур.

Натурные обследования в стадии эксплуатации показали, что
количество трещин в полых оболочках, которые находятся в воде,
значительно больше, чем в оболочках, расположенных на сухо-
доле. Трещиностойкость возрастает с утолщением стенок и уве-
личением мощности косвенного армирования. Увеличение мощ-
ности оболочек путем прибетонирования к внутренним стенкам
кольцевого сечения нежелательно, так как на границе сопряжения
между старым и новым бетоном имеется шламовая пленка, в ко-
торой скапливается вода, замерзающая впоследствии, что приводит
к образованию трещин. При одинаковых условиях эксплуатации
оболочки с дренажными отверстиями не имеют трещин, без них —
имеют. Заполнение полости оболочек песком или песчано-гра-
вийной смесью не выявило однозначной роли этого приема.
Состояние оболочек зависит от качества их изготовления и сте-
пени механических воздействий на них в процессе погружения.
При сравнении оболочек, забитых в грунт дизель-молотом массой
2,5 и 3,6 т, видно, что количество трещин больше во втором случае.

На мостах с большим количеством оболочек большее число
трещин имеет место в крайних стойках. При этом в наихудшем со-
стоянии находятся оболочки, расположенные с южной стороны.

Чем больше диаметр оболочек, тем лучше они сопротивляются
воздействию ледовых пробок.

5.2.5. Сопряжение мостов с насыпями

В случае применения дискретно-консольной плиты проезжей
части на балочном мосту, имеющем схему, показанную на рис. 4.12,
условия проезда непосредственно по мосту и на подходах к нему
выравниваются. При этом отпадает необходимость в устройстве
деформационных швов в пределах моста. Температурные сокра-
щения-удлинения концов плиты проезжей части моста можно
компенсировать с помощью стыков, вынесенных на подходы. Эти
стыки могут быть открытого и закрытого типа.

Открытый тип (рис. 5.25) наиболее удобен, когда проезжая часть
на мосту и подходах выполнена в бетонном варианте. Эти стыки
просты по своей конструкции. Они не испытывают колебаний про-
летного строения и угловых поворотов опорного сечения при про-
ходе ио мосту транспорта. Устройство стыков такого типа позволяет
полностью исключить возможность попадания на устои и опорные
части воды и грязи, в отличие от традиционных ДШ. Стыки, даже
для косых в плане мостов и путепроводов, выполняются по науголь-
нику; это упрощает их изготовление и работу во время эксплуатации.

Стыки требуют регулярной очистки зазора и устройство дре-
нажа, работающего на гравитационном принципе.

Стыки закрытого типа устраивают при наличии асфальтобетон-
ного покрытия (рис. 5.26). Стык работает за счет упругости слоев,
расположенных под асфальтом либо вместо него. Слои являются
эластичными и обладают повышенными характеристиками по де-
формируемости. Максимальные напряжения в асфальтобетоне со-
ответствуют моменту наступления минимальных температур. Для
обеспечения низкотемпературной трещиностойкости асфальто-
бетонного покрытия его не следует укладывать непосредственно
на цементно-бетонное основание, это основание рекомендуется
выполнять из щебня. Предпочтителен наиболее мощный слой ас-
фальта — до 120 мм [80]. Эффективно его армирование фибрами
либо армирующими сетками и тканями из пластмасс и стеклово-
локна. Рекомендовано [80] отделение демпфирующего слоя алю-
миниевой фольгой.
1 — дискретно-консольная плита проезжей части моста; 2 — дорожная плита; 3 —
опорная плита

Рис. 5.25. Стыки открытого типа

1 — дискретно-консольная плита проезжей части моста; 2 — дорожная плита; 3 —
опорная плита; 4 — асфальтобетон; 5 — щебеночная засыпка; 6 — алюминиевая
фольга

Рис. 5.26. Стыки закрытого типа

Конструкцию лежневых устоев приспосабливают для обеспе-
чения коалиционного взаимодействия моста и насыпей подходов
в соответствии со схемами, показанными на рис. 5.27-5.36.

Достоинством удлиненного лежня (см. рис. 5.27) можно считать
то, что разностные вертикальные деформации моста и насыпи фор-
мируются на участке с уменьшенной высотой 11. В отличие от ти-
лизированных схем сопряжения здесь отсутствуют шкафная стенка
и ДШ. За счет упругой работы плиты, защемленной в грунте насыпи,
от временной нагрузки с пролета передается меньшее давление
на основание под плитой. Как показали расчеты, максимальные
прогибы лежня размером в плане 8 х 6 м смещаются в сторону на-
сыпи по мере удлинения лежня. Данная схема реализована, по про-
екту автора, на трех городских мостах в Якутске (см. рис. 5.28).

Рис. 5.27. Удлиненный лежень

Рис. 5.28. Строительство городского моста в Якутске

Вариант лежня с открылками позволяет получить эффект
«грунта в обойме». Эта конструкция препятствует сползанию грунта
из-под лежня по откосам. Сползание балласта на железнодорожной
насыпи (перед мостом) является серьезным и часто встречающимся
дефектом. Он приводит к необходимости уширения земполотна
у мостов на 1,5 м с каждой стороны на длине до 20 м — вместо нор-
мируемых 0,5 м. Переходное устройство «грунт в обойме» позволяет
избежать лишних затрат, связанных с уширением насыпи. Кроме
того, упрощается задача организованного отвода воды с проезжей
части.

Рис. 5.29. Удлиненный лежень, совмещенный с равноуглубленной пере-
ходной плитой

Рис. 5.30. Лежень, создающий эффект «грунта в обойме»

Рис. 5.31. Варианты сопряжения насыпи и плитного пролетного строения
а)

1000-1500

I 4

1 — асфальтобетон; 2 — армированный асфальтобетон; 3 — щебеночная засыпка,
пропитанная мастикой; 4 — уплотненная каменно-щебеночная смесь; 5 — лежень;

6 — покрытие проезжей части моста; 7 — пролетное строение

Рис. 5.32. Конструкции сопряжения моста и насыпи

В том случае, когда пролетное строение выполнено в виде плиты
высотой до 500-600 мм, засыпка за устоем может быть выполнена
гравием или щебнем с последующим уплотнением (см. рис. 5.33).
6 - 1О.и

Рис. 5.33. Способ устройства сопряжения моста и насыпи

Для балок (плит), имеющих высоту более 1 м, применима кон-
струкция сопряжения, показанная на рис. 5.34.

1 - пролетное строение; 2 — лежень; 3 — опорный брус; 4 — переходная плита;

5 — дренаж

Рис. 5.34. Принципиальная схема устройства мягкого въезда

Один из вариантов сопряжения моста и насыпи в соответствии
с проектом Киевского филиала СДП (1983 г.) показан на рис. 5.35
и 5.36.

Варианты сопряжения железнодорожного моста и насыпи пока-
заны на рис 5.37. В одном случае шкафные блоки моста применены
в виде переходных плит. В другом случае переходные плиты разной
жесткости (разной ширины) расположены ступенчато.

Ряд вариантов сопряжения моста и насыпи дан в работе |62].
Они показаны на рис. 5.38 и 5.39.
1 — лист гофрированного металла; 2 — упругий материал; 3 — плита для сколь-
жения; 4 — сопрягающая плита.

Рис. 5.35. Сопряжение плитами поверхностного типа длиной 8 м

Рис. 5.36. Варианты сопряжение моста и насыпи
1 - пролётное строение; 2 - оголовок; 3 - упор для пролётного
строения и опорный брус для шкафного блока; 4 - шкафной
блок; 5 - гибкие стойки; 6 - лежень; 7 - путевой брус; 8 - связи
пролётного строения с опорами.

Рис. 5.37. Варианты сопряжения железнодорожного моста и насыпи

Рис. 5.38. Варианты сопряжения моста и насыпи
Рис. 5.39. Варианты устоев

5.2.6. Дренажи

Необходимость в устройстве дренажей вызвана тем, что малые
мостовые сооружения больше, чем большие мосты, связаны с во-
дотоками. При возможности промерзания — оттаивания грунтов,
происходит к снижение прочностных характеристик грунтов и за-
паса устойчивости откосов.

Дренажами, работающими на гравитационном принципе, должны
быть оборудованы стыки (температурные зазоры), вынесенные
на подходы, и зоны сопряжения моста с насыпями (рис. 5.40).

1 — стенка устоя; 2 — лоток; 3 — камень; 4 — щебень

Рис. 5.40. Конструктивная разновидность дренажа
Глава б
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
СТРОИТЕЛЬСТВА БЕСШОВНЫХ МОСТОВ

6.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Технология и организация строительства бесшовных мостов
основаны на необходимости обеспечения совместной работы всех
элементов мостового сооружения, представляющего собой единую
сложную систему. Принципиальным является обеспечение коали-
ционного взаимодействия моста и насыпи, фундаментной части
опор и грунтов основания.

Устройство каждого элемента мостового сооружения как части
единой системы требует больших затрат труда и времени, более
высокого качества исполнения, чем самостоятельного элемента,
функционирующего вне системы.

Мост и насыпи следует возводить одновременно одной органи-
зации. В этом случае проще обеспечить потребительские свойства
грунта и качество сопутствующих инженерных сооружений
и устройств, расположенных на контакте между мостом и насы-
пями: укрепление откосов и русла, гидро- и терморегуляционные
сооружения, водоотвод, дренаж, лестничные сходы и др. При этом
строительная организация может, естественно, делегировать кор-
поративные функции сторонним организациям, специализирую-
щимся на соответствующих видах работ.

Обустройство зоны сопряжения насыпи и балочного моста
с непрерывной и дискретно-консольной плитой проезжей части,
а также мостов с лежневыми устоями требует полной консолидации
грунта насыпи. Здесь особенно целесообразно использовать старые
сложившиеся насыпи (при реконструкции моста), выемки (при не-
нарушенной структуре обнаженных коренных грунтов); намывные
насыпи, образованные гидронамывом; насыпи из гравийно-щебе-
ночных и крупнообломочных пород и т.д. Требуемый эффект до-
стигается путем отсыпки насыпи за год-два до начала строительства
моста. Такой прием широко практикуется за рубежом. При отсут-
ствии качественного уплотнения грунта устройство плиты воз-
можно не ранее чем через год после отсыпки насыпи. «Замыкание»
плиты над устоем лучше выполнять еще позже: через два-три года,
то есть практически после сдачи моста в эксплуатацию. Здесь
важно отметить, что появление трещины в плите над устоем («раз-
рушение» плиты) не меняет статическую схему ее работы.
Отсыпка конусов должна быть выполнена из дренирующих
грунтов, к которым относятся грунты, имеющие по стандартному
уплотнению минимальный коэффициент уплотнения Ку = 0,98
(ГОСТ 23161 —78) и коэффициент фильтрации Кф> 0,5 м/сут.

6.2. РАЗРАБОТКА МАТЕРИАЛА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛИТЫ
ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ

Для исследования был принят сталефибробетон (СФБ)на основе
фибры Харекс, фрезерованной из слябов типа 8Р 01-32, которые
выпускает ОАО «Курган сталь мост» в соответствии с ТУ 0991 —
125-46854090-2001 и фибры научно-производственной компании
«Волвск» (г. Челябинск), выпускаемой по ТУ 1276—002—51484465—
2002 [Д 44].

Для приготовления различных составов бетонной смеси при-
меняли химические добавки моно- и полифункционального
действия: С-3, КТП, ГКЖ-94 и ЦМИД-4. В качестве основной
матрицы был принят мостовой бетон промышленного состава,
приготовленный на московском заводе «Мокон». В качестве
воды затворения применяли воду, активированную при помощи
роторно-пульсационного аппарата (РПА-технология). РПА по-
зволяет создавать кавитацию, т.е. разрушительный процесс, при
котором происходит тонкое диспергирование перемешиваемых
материалов, например воды и добавок, в результате чего улучша-
ются многие свойства бетона.

Ниже приведены некоторые характеристики, полученные в ре-
зультате испытаний нового материала.

Прочность на сжатие. Средняя кубиковая прочность СФБ в воз-
расте 28 дней составила 71,2 МПа. Прочность обычного бетона,
приготовленного для сопоставления с СФБ, составила 66,5 МПа,
т.е. 93% от прочности СФБ. В дальнейшем прочность кубов
из СФБ, хранившихся в стандартных те пл о влажностных условиях
(комнатная температура — от 18 до 20°С и ср = 100%), росла и к воз-
расту около 4,5 мес составила 84,4 МПа. Прирост прочности,
по сравнению с прочностью бетона в возрасте 28 суток, составил
примерно 20%.

Скорость набора прочности сталефибробетоном с фиброй
Харекс, добавкой ЦМИД-4 и активацией воды затворения со-
ставила: через 3 суток — 106—158%; через 7 суток — 135—152%;
через 14 суток — 190%; через 28 суток — 172—195% (в процентах
от проектного значения). Набор прочности для обычного бетона
с ЦМИД-4 составил: через 7 суток — 136%; через 28 суток — 166%.

Призменная прочность СФБ выше аналогичной характеристики
обычного бетона в 1,15—1,75 раза. Статистические параметры при-
змеиной прочности составили: коэффициент вариации распреде-
ления У = 9,2%; средняя призменная прочность СФБ — 50,3 МПа;
при Рн = 95% Кь8ег = 47,2 МПа; расчетное сопротивление (при-
зменная прочность) по 1-му предельному состоянию = 32,6 МПа.

Прочность на растяжение при изгибе. Если принять изгибную
прочность изготовленных по РПА-технологии контрольных
образцов серии Ш-ОБ Ки = 56,7 кгс/см2 за 1, то прочность
остальных образцов оказалась выше: в 2,11 раза — для образцов
СФБ + ЦМИД-4; в 1,41 раз — для образцов ФБ + ГКЖ-94; в 1,76 —
для образцов СФБ.

Если принять изгибную прочность обычного бетона 3,82 МПа
(партия 1 — ОБ) за 1, то прочность остальных образцов из тяже-
лого бетона, выполненных с активацией воды затворения, оказа-
лась выше: в 3,0 раза — для образцов СФБ + ЦМиД-4 (партия 3);
в 2,13 раза — для образцов СФБ (партия 2).

Предел прочности на растяжение бетона, армированного фи-
брой Харекс, составил около 70 кгс/см2, при этом класс бетона
по прочности на растяжение соответствует В(Ь 5,2, что выше про-
ектного класса бетона на изгиб В!Ь 2,4 в 2,2 раза.

Относительное значение момента трешинообразования г[ = тУТ|1 /
Ур соответствует величине т| = 0,82, что свидетельствует о более вы-
сокой нижней границе микротрещинообразования в сталефибробе-
тонных конструкциях по сравнению с конструкциями из обычного
бетона. Следует также отметить отрицательное влияние на из-
гибную прочность СФБ повышенной (до 15 см) подвижности ста-
лефибробетонной смеси.

Прочность при осевом растяжении показана в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Предел прочности обычного бетона и СФБ при осевом растяжении

№ партий и серий Наименование Добавки, % от веса Ц Предел прочности при растяжении Квт, кгс/см2
1 - I 1 - II ОБ СФБ (Харекс - 1 — 1,2%) СЗ - 0,05 КТП - 0,005 16 56
28 100
1 - III 1 - IV ОБ СФБ (Харекс - 1 — 1,2%) ЦМИД-4-2 35 110
48 134

Модуль упругости. Статистические параметры модуля упругости
при сжатии на уровне 0,3 — 0,4 К.пр составили: средний модуль Еу =
= 35 600 МПа, коэффициент вариации распределения 16,8%, ми-
нимальное и максимальное значение Е на уровне обеспеченности
95% составило 3,28 х 104 < Е < 3,84 х 104 МПа.
Модуль упругости обычного СФБ оказался на 14% ниже по-
казателей обычного бетона, а модифицированного ЦМИД-4 (2%
от Ц) — выше на 17%. Введение добавки ЦМИД-4 в количестве 4%
от Ц приводит к снижению модуля на 27%, т. е. добавки ЦМИД-4
пластифицируют бетонную смесь.

Предельная деформа ти в ность. Предельная относительная растя-
жимость СФБ, имеющего прочность на сжатие В 40, составила Ер =
(73—140) х 10-5 — при испытании образцов, армированных фиброй
Харекс, и Ер = 188 х 10-5 — армированных фиброй Вол век.

Закономерности деформирования сг>Г(е). Экспериментальная зави-
симость при сжатии СФБ сг^Де) аппроксимирована теоретической

кривой о = 2— Е1

, о0 = 42,6 МПа и е0 = 900 х 10“5.

Полученная зависимость может быть использована в расчетах
сталефибробетонных конструкций по деформационной модели [8].

Зона упругости на диаграмме деформирования имеет место при
значениях коэффициента Пуассона ц < 0,2.

Характеристики выносливости. Относительные пределы выно-
сливости СФБ Квын= гвын/ Кпр при разных значениях коэффици-
ента асимметрии цикла р на базе 2 млн циклов воздействия много-
кратно-повторной нагрузки: при р = 0,1—0,15 Квын = 0,75; при р =
= 0,3 Квын = 0,82.

Абсолютный предел выносливости при р = 0,10—0,15 составил
Квып = 34 МПа для СФБ класса В60, что достаточно близко к экс-
периментальному значению верхней границы микротрещинообра-
зования Втр = 0,85 х Кпр = 34,7 МПа при V = 0,5. Таким образом,
предел выносливости и верхняя граница микротрешинообразо-
вания СФБ находятся в одинаковой функциональной зависимости
от призменной прочности.

Полученные результаты позволяют внести соответствующие по-
правки при расчетах по выносливости элементов мостов из стале-
фибробетона в СНиП 2.05.03-84, п. 2.12 и приложение 1, табл. 1.
формула 40: Ки= шЬ1ГхКь, где шЬ1Гх — коэффициент условия работы
СФБ; Кь = 34 МПа — расчетное сопротивление СФБ осевому
сжатию при расчетах по предельным состояниям первой группы
(20 МПа — для бетона В40).

Предел выносливости по результатам статических испытаний
(0 циклов) принят по верхней границе появления трещинообразо-
вания при V > 0,5, который в среднем по испытанным образцам
составил ц = 0,85, а нижняя граница микротрещинообразования
(предел упругости) д = 0,5.

Сопоставительные испытания на выносливость опытных кон-
струкций из обычного бетона и СФБ показали, что трещинообра-
зование в плитах из СФБ происходит при нагрузках вдвое более вы-
соких. Разрушение плиты из СФБ происходит в хрупком режиме
с образованием одной-двух силовых трещин, В этом заключается
принципиальное отличие поведения СФБ от обычного бетона при
предельных нагрузках.

Водонепроницаемость. Результаты испытания СФБ кл. ВЗО
на водонепроницаемость (по ускоренному методу на установке
типа АГАМА-2Р) представлены в табл. 6.2. Из нее следует, что мак-
симальное значение водонепроницаемости 2 соответствует бе-
тону с добавкой ЦМИД-4 (2% от расхода Ц). Контрольные образцы
из обычного бетона класса В35 имеют водонепроницаемость XV
10, что выше марки ХУ8, соответствующей бетону того же состава,
но приготовленному без РПА-технологии. Образцы с добавкой
фибры 1,2% показали водонепроницаемость XV#.

Таблица 6.2

Водонепроницаемость сталефибробетона, кл. ВЗО

Серия, обозна- чение образцов Среднее время проник- новения воздуха, с Сопротив- ление бетона проникно- вению воз- духа, с/см3 Марка бетона по водоне- прони-цае- мости, XV Осадка конуса (ОК), добавки
I — ОБ 100 13.8-19,6 XV 10 ОК 2 см, добавки СЗ — 0,05% КТП-0,005% от Ц
II — ФБ 81 9,5-13,7 XV 8 ОК 3 см, фибра-1,2% по объему; СЗ—0,05%, КТП-0,005%
III — ОБ + 2% ЦМИД 138 19,7-29 XV 12 ОК 3 см, ЦМИД-4 - 2% от расхода Ц
IV — ФБ + 4% ЦМИД 63 9,5-13,7 XV 8 ОК 16 см, фибра — 1,2% по объему, ЦМИД-4 —4% от Ц

Результаты испытаний СФБ кл. В40 показаны в табл. 6.3. Они
свидетельствуют о высокой водонепроницаемости СФБ с добавкой
ЦМИД-4, которая превышает И7 20.

Таблица 6.3

Водонепроницаемость сталефибробетона, кл. В 40

№№ п/п Время проникновения воздуха, с Сопротивление бетона проникно- вению воздуха, ае, с/см3 Марка по водоне- проницае- мости Осадка конуса, м
каждого образца среднее
Г 1 1520 1982 норма: 0,0112-0,0077 20 4
2 1800
Окончание таблицы 6.3

№№ п/п Время проникновения воздуха, с Сопротивление бетона проникно- вснию воздуха, ас, с/см3 Марка по водоне- проницае- мости Осадка конуса, м
каждого образца среднее
3 2025 фактически: 0,0007-0,004 > 20
4 2050
5 2100 ас = 0,005 > 20
6 2400

Морозостойкость. Результаты испытаний обычного тяжелого
бетона (В 35) и бетона, армированного фибрами, с применением
различных добавок, показаны в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Морозостойкость обычного бетона и СФБ

№ се- рий Наименование Добавки, % от веса Ц Приме- нение РПА- техно- логии Прочность бе- тона, кгс/см2 Относи- тельное снижение проч- ности
ДО испы- таний после испыта- ний
I Обычный бетон С-З (0,05%) КТП (0,005%) + 452 358 0,79
1к Обычный бетон Контрольные образцы в солях 452 365 0,80
II Сгалефибро- бстон (фибры 1,2% по объему) ЦМИД-4 (2%) С-З (0,05%) 662 672 4-0,02
Пк Сгалефибро- бстон Контрольные образцы в солях 662 685 +0,03
III Сталефибро- бстон (фибры 1,2% по объему) С-З (0,05%) КТП (0,005%) — 482 358 0,74

Как видно из таблицы, морозостойкость образцов из СФБ с до-
бавками ЦМИД-4, испытанных по ускоренной методике (в солях),
оказалась более высокой, чем обычного бетона, в случае приме-
нения РПА-технологии.
Линейная усадка. Нормативная величина линейной усадки СФБ
составила еус = 2,4 х 10-4 мм/мм, что составляет 73% от усадки
обычного бетона такой же прочности (В 50).

Линейная ползучесть. Нормативная величина меры ползучести
СФБ составила Сп = 1,8 х 10-6 см2/кг, что меньше меры ползучести
обычного бетона такой же прочности (В 50) в 2,8 раза.

Стесненная усадка. Величина стесненной (градиентной) усадки
СФБ меньше усадки обычного бетона на 5—50%. Следует ожидать
такого же снижения градиентных усадочных напряжений на по-
верхности СФБ-конструкиий по сравнению с обычными железо-
бетонными.

Коэффициенты диффузии влаги в бетоне, модифицированном
различными добавками и фиброй, показаны в табл. 6.5.

Таблица 6.5

Коэффициенты диффузии

№№ серий Наимено- вание Добавки, % от веса ц Приме- нение РПА- техноло- гии Время высы- хания образцов Коэф- фициент диффузии 7 см ,сут Марка по водо- непро- ницае- мости В...
I Обычный бетон С-3 (0,05%) ктп (0,005%) 12 0,028 В8
11 Сталефибро- бстон 15 0,064 Вб
111 Обычный бетон — 12 0,037 Вб
15 0,065
IV Сталсфибро- бстон □ МИД-4 (2%) С-3 (0,05%) + 12 0,011 > В12
15 0,014

Из таблицы видно, что в зависимости от технологии приготов-
ления бетона и применяемых добавок разница в значениях коэффи-
циента диффузии влаги может составлять около 600%. Наименьшее
значение К, а значит, и более благоприятное для конструкций за-
медленное протекание градиентных усадочных напряжений К =
= 0,011 см2/сут, соответствует сталефибробетону, приготовленному
с добавкой ЦМИД-4 на основе РПА-технологии.

Наибольшее значение К = 0,065 см2/сут соответствует обычному це-
ментно-песчаному бетону, приготовленному по обычной технологии.
Учитывая благоприятное воздействие на массонеренос добавки
ЦМИД-4 были проведены дополнительные эксперименты на би-
призмах [7]. Результаты представлены в табл, 6,6,

Таблица 6.6

Коэффициенты диффузии влаги в бетоне с добавкой ЦМИД-4

Наличие фибры Возраст, сутки
7 15 30 50 70 90
Без фибры 0,03 0,024 0,02 0,019 0,016 0,014
С фиброй Харскс 0,04 0,014 0,016 0,012 0,011 0,01

В качестве расчетных значений рекомендуется принимать для
бетона, модифицированного добавкой ЦМИД-4, в возрасте до 3
месяцев средние значения коэффициенты диффузии: для СФБ —
Кср = 0,012 см2/сут, для бетона (без фибр) — Кср = 0,018 см2/сут.

Результаты исследований позволяют сделать ряд практических
выводов.

Полученные высокие значения предельной деформативности
модифицированного СФБ при растяжении ер = (73 4- 188) х 10 5
существенно превышают растяжимость обычного бетона ср = (17 -ь
-ь 20) х 1()-5. Это создает предпосылки для устройства «непре-
рывной» СФБ-плиты проезжей части автодорожных мостов.

Высокая водонепроницаемость модифицированного СФБ (XV >
> 20) позволяет применять СФБ-плиту проезжей части без тради-
ционной гидроизоляции. Этому способствует и высокая морозо-
стойкость материала, превышающая р 500.

Более замедленный процесс испарения влаги из СФБ-кон-
струкций, по сравнению с обычным бетоном (К^Б = 0,012 см2/
сут, Кср = 0,018 см2/сут), способствует «запиранию» влаги в обычном
бетоне, что способствует более полной гидратации цемента в бе-
тоне пролетного строения. «Собственные» напряжения в СФБ-
конструкпии от градиентной усадки меньше, чем в аналогичных
конструкциях из обычного бетона, на 5—50%. Эти качества могут
быть использованы при создании «вафельных» конструкций (желе-
зобетонно-фибробетонных),

В результате проведенных исследований выявлено, что наи-
больший эффект при подборе состава сталефибробетона оказывают
добавка ЦМИД-4 и РПА-активированная вода. Другие использо-
ванные добавки при наличии РПА-технологии либо нейтральны,
либо дают понижающий эффект; применение их в составе стале-
фибробетонных смесей нерационально.

Один из полученных составов модифицированного СФБ за-
щищен патентом № 2214986, На него был получен Сертификат со-
ответствия № РОСС К.ИСЛ 46.Н00013 и разработаны технические
условия (ТУ 5745—001—01386160—001).

63. ПРИМЕНЕНИЕ КАРТОННЫХ ТРУБ В КАЧЕСТВЕ ОПАЛУБКИ

Полости в столбах, плитах и в других массивных конструкциях
в ряде случаев целесообразно выполнять с помощью вкладышей
из картонных груб разового применения. В отечественном мосто-
строении картонные трубы в качестве опалубки не применялись
и свойства картона, как материала опалубки, не изучались.

Результаты испытаний показали, что картон является анизо-
тропным материалом, свойства которого резко различны в трех
взаимно перпендикулярных плоскостях: в продольном, тангенци-
альном и радиальном направлениях. В воздушно-сухом состоянии
предел прочности картона на растяжение составил: в продольном
направлении — 56 кгс/см2, в тангенциальном — 245 кгс/см2, при
сжатии в продольном направлении — 37 кгс/см2. После нахождения
картонных труб в течение 6 суток при высокой относительной
влажности воздуха (около 100%) все прочностные характеристики
снижаются вдвое. При непосредственном контакте с водой проч-
ность бетона на растяжение после 5 часов увлажнения уменьшается
в 10 раз. При максимальном влагонасыщении удлинение трубы до-
стигает 1%, стенка утолщается почти вдвое [31].

На основании результатов исследований получена зависимость
для определения максимальной высоты бетонирования:

^.™=4х 325’м’ <б-’>

где А — толщина стенки трубы, м; — диаметр трубы, м.

Геометрические размеры конструкций, забетонированных
в картонных трубах, имеют допуски, соответствующие 7-му классу
точности для конструкций и 6-му классу — для опалубки.

Исследования показали, что картонные трубы функционально
соответствуют своему назначению и в ряде случаев с успехом могут
быть использованы вместо дорогостоящих металлических или де-
ревянных опалубок.

Возможные области применения картонных труб: колонны,
стойки, столбы сплошного сечения в монолитном и сборном ис-
полнении; оболочки; лотки; буронабивные столбы с образованием
в них полостей; пролетные строения и опоры мостов с пустотами
для пропуска коммуникаций и арматурных элементов либо для
снижения массы конструкций и экономии материалов и др. Трубы,
используемые в качестве каналообразователей, могут быть неизвле-
каемыми.
Следует иметь в виду, что материал опалубки оказывает влияние
на все основные свойства бетона: на прочностные, влагофизиче-
ские, а также на характер пористости бетона. Это означает, что
материал опалубки влияет на усадку, ползучесть, морозостойкость
и водонепроницаемость бетона.

По отношению к прочности балок, изготовленных в метал-
лической опалубке, снижение прочности балок, изготовленных
в деревянной опалубке, составляет 3—13%, повышение прочности
балок, изготовленных в полиэтиленовой опалубке, — 6—8%.

Наименьшей потерей влаги характеризуются образцы, изготов-
ленные в опалубке из оргалита, руберойда, полиэтилена, картона
и дерева.

Влияние материала опалубки наиболее значимо в поверх-
ностном (защитном) слое и снижается по толщине бетонного эле-
мента.

Из тех материалов опалубки, которые были использованы для
экспериментов, в первом приближении можно рекомендовать для
применения полимерные покрытия. Они способствуют замед-
лению процессов испарения влаги из бетона, а значит — снижению
градиентных усадочных напряжений по сечению железобетонных
элементов и увеличению прочности бетона, в первую очередь по-
верхностных слоев.

6.4. ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

Для особо сложных, мозаичных геокриологических условий
строительства должен быть налажен надежный кон троль, позво-
ляющий оценить фактическую несущую способность фундаментных
элементов. Так, на полуострове Ямал, например, встречаются вялая
мерзлота; малонесушие, сильнольдистые, просадочные грунты;
напорные высокоминерализованные воды — криопэги — с мине-
рализацией до 120 г/л. Засоленность вызывает переход мерзлых
грунтов в пластичное состояние. В этих случаях расчеты могут да-
вать сбой. Здесь полезным является непосредственное опытно-экс-
периментальное определение несущей способности фундаментных
элементов путем полевых испытаний. Применяемые способы ис-
пытаний, как инструментарий в ходе строительства, должны быть
простыми, надежными и недорогими.

Действующими нормативными и рекомендательными доку-
ментами [86, 92 и др.] предусмотрены способы испытания свай
и несущей способности грунтов по торцу и по боковой поверх-
ности. Оценка несущей способности свай по торцу производится
статической осевой вдавливающей нагрузкой с помощью штампа.
При этом методе испытание грунтов производится в основании бу-
ровых скважин или оболочек, погруженных до проектной отметки.
В качестве штампа используют стальную трубу, в нижней части
которой вварено днише. В верхней части погруженной оболочки,
выполненной из железобетона или металлической трубы, имеется
силовая рама для упора в нее гидравлических домкратов, переда-
ющих давление на трубу-штамп. Площадь штампа не должна быть
менее 600 см2 (б = 27,6 см). Для оценки несущей способности свай
по боковой поверхности проводятся испытания статической осевой
выдергивающей нагрузкой. При этом свая может иметь полое или
сплошное сечение. Недостаток этого способа заключается в слож-
ности испытательной установки.

Описываемый здесь способ разработан в ОАО ЦНИИС и ОАО
Мостострой-13. Он предназначен для испытания полых свай диа-
метром от 630 до 3000 мм. Глубина свай не ограничивается. Испы-
тания свай осуществляются с помощью штампа как после погру-
жения сваи до проектной отметки, так и на любой промежуточной
стадии ее погружения.

В процессе испытания создается статическая осевая выдергива-
ющая нагрузка. При этом определяют одновременно:

— несущую способность грунтов в основании сваи статической
осевой вдавливающей нагрузкой;

— несущую способность сваи по грунту по боковой поверх-
ности;

— характер зависимости между нагрузкой, воспринимаемой
столбом, и его перемещением в направлении действия испы-
тательной нагрузки.

Способ погружения столбов не регламентируется. Сваи могут
быть погружены забивным, буроопускным и бурообсадным (то
есть путем вдавливания в грунт с помощью буровой машины) спо-
собами. Схема испытаний показана на рис. 6.1.

В полости испытываемой сваи 1 расположена стойка 2 со
штампом 3, который устанавливается на выровненную подсыпку
4, Гидродомкраты 5 устанавливаются между опорным столом 6
и упорной балкой 7. Сваю окаймляет реперная рама 9, располо-
женная вне силового контура испытательного устройства. На ней
закреплена измерительная оснастка 8, позволяющая определять
перемещения полой сваи и трубы-штампа. Вертикальная статиче-
ская нагрузка от усилия домкрата создает вдавливающую нагрузку
10 и выдергивающую 11.

Штамп имеет диаметр на 3—5 см меньше внутреннего диаметра
испытываемой сваи. Его можно сделать перемещающимся по вы-
соте внутренней трубы. Когда он поднят, рабочим штампом ста-
новится сама труба (с днищем). В этом случае можно проводить
штамповые испытания по стандартным методикам.
Рис. 6.1. Схема испытательного устройства

Устройство для испытания полой сваи работает следующим
образом. При повышении давления в гидравлических домкратах
полая свая испытывает выдергивающую нагрузку, а труба со
штампом — вдавливающую. Вместе со штампом в грунт вдавли-
вается сменная опорная плита, расположенная в одном уровне со
штампом. Увеличение давления в гидравлических домкратах про-
исходит ступенчато. На каждой ступени увеличения давления при
помощи измерительной оснастки фиксируют вертикальные пере-
мещения полой сваи и трубы со штампом соответственно от вы-
дергивающей и вдавливающей нагрузок, а также время действия
каждой ступени нагрузки. По данным испытаний строят график
зависимости осадки штампа (или выдавливания сваи) от давления
и на основании его определяют несущую способность грунтов
(86, п. 5.5, приложение Д, с. 76). С учетом данных о несущей спо-
собности грунтов по боковой поверхности и по торцу сваи опре-
деляют ее несущую способность. При этом должно быть выполнено
условие [90, п. 3.10]:

ТУ < —.

где — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;
— несущая способность сваи по грунту;

ук — коэффициент надежности.

(6-2)

Л' X V* = Л,

= Г<5ок х + гторц X ут

(6-3)

где Рбок и Рторц — несущая способность сваи соответственно по бо-
ковой поверхности и по торцу;

уб и ут — коэффициенты условий работы грунта соответственно
по боковой поверхности и по торцу.

В общем случае РЙП1>РТППГ1. Здесь возможны два основных вари-
анта испытаний.

Вариант 1. М х у* < 2Р, где Р — усилие на домкратах.

Испытания могут быть прекращены, так как необходимая рас-
четная нагрузка на сваю обеспечена.

Вариант 2. А х V* > 2Л

Этот вариант представлен двумя случаями.

Случай А: при Рбок х уб Р6ок хуб = Р полая свая выдавливается
из грунта. При этом определяется несущая способность полой сваи
по боковой поверхности и остается неопределенной несущая способ-
ность по торцу. В этом случае сменная опорная плита оборудуется
вспомогательной плитой с пружинами и закрепляется на трубе таким
образом, что штамп и вспомогательная плита находятся на одном
уровне. В процессе испытаний штамп погружается в грунт основания,
пружины при этом сжимаются, создавая пригруз той части поверх-
ности грунта, которая расположена между штампом и полой сваей.

Случай Б: при Рторц х ут = Р перемещение штампа вместе со
сменной опорной плитой, расположенными в одном уровне, пре-
вышает допустимые. При этом Рбок х уб > Р остается неизвестным.
В этом случае несущая способность по боковой поверхности опре-
деляется либо расчетным путем, либо в результате дополнительных
испытаний на выдавливание по стандартной методике.

Для проведения испытаний рекомендуется применять гидрав-
лические домкраты ДГ-100—2 и ДГ-500/200 грузоподъемностью
соответственно 100 и 500 т. Для измерения вертикальных переме-
щений испытываемых свай хорошо зарекомендовали себя проги-
бомеры Максимова с пеной деления 0,1 мм, прогибомеры Аистова
и прогибомеры 6ПАО с ценой деления 0,01 мм. Для этих целей
могут быть применены также индикаторы часового типа с точ-
ностью 0,1 мм.

В тех случаях, когда погруженная свая смерзлась с грунтом
основания по всей высоте сваи или части ее и если свая рассчитана
на использование грунтов в процессе эксплуатации по принципу II,
требуется предварительный прогрев сваи, чтобы исключить смер-
зание ее с грунтом.

Испытание свай допускается проводить по истечении (после
окончания погружения) следующих сроков, зависящих от вида
грунтов, как прорезаемых в процессе погружения свай, так и рас-
положенных под их нижним концом:

• при песчаных грунтах — 3 суток;

• при глинистых или разнородных грунтах — 6 суток,

В случаях заглубления низа свай и оболочек в крупнообло-
мочные грунты, плотные пески и твердые глины указанные сроки
допускается сокращать до 1 суток.

Достоинства способа заключаются в том, что в процессе одного
испытания можно определить одновременно несущую способность
полой сваи по боковой поверхности и по торцу. В сумме они ха-
рактеризуют несущую способность столба в целом. Таким образом,
данный способ испытания позволяет применять вдвое меньшее
по мощности домкратное оборудование, чем при существующих
способах испытаний. Данное преимущество приобретает особое
значение, когда испытанию подлежат столбы с высокой расчетной
нагрузкой на них, например диаметрами от 2 до 3 м.

Новый способ отличается повышенной точностью результатов
по сравнению со стандартными способами штамповых испытаний
так же, как оригинал отличается от модели. Трудоемкость испы-
таний снижается за счет отказа от дополнительных испытаний
на выдергивание и дополнительного пригруза.

Устройство для испытаний защищено патентом на полезную
модель [33]. Испытательная практика показала, что материалоем-
кость нового устройства в шесть раз меньше стандартного, а срок
подготовки — в три раза. Испытания, проведенные на 40 мостах
(на железнодорожной линии Обская — Бованенково), не приво-
дили к задержке производственного процесса.
При необходимости создания сверхвысоких испытательных на-
грузок и отсутствии домкратов нужной мощности возможно ис-
пользование способа кручения. Он предназначен для определения
несущей способности столбов по боковой поверхности. Схема ис-
пытаний показана на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Схема испытаний фундаментных элементов методом кручения

6.5. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
И НАТЯЖЕНИЯ ПРЕДНАПРЯЖЕННОЙ АРМАТУРЫ

Для передвижки сверхтяжелых нагрузок и группового натя-
жения стержневой арматуры существует способ парных клиновых
колодок, защищенный патентом и апробированный в лабора-
торных и производственных условиях (способ и устройство, авт.
свидетельство № 461197, приоритет от 14.01.1972; авт. свиде-
тельство №31724839).
1 — неподвижный клин; 2 — подвижный клин; 3 — опорная плита; 4 — жесткая
тяга; 5 — домкрат; 6 — катки; 7 — вырезы (пазы); 8 — арматурный стержень;

9 — гайка; 10 — шток

Рис. 6.3. Схема устройства для натяжения арматуры

Способ и устройство позволяют создавать натяжение арма-
туры как на заводах МЖБК, так и непосредственно на строй-
площадках. Натяжение может осуществляться с упором на стенд
(форму) и на бетон конструкции [32]. Принцип действия способа
и устройства показаны на примере группового натяжения стерж-
невой арматуры (рис. 6.3).
Клинья снабжены прорезями для пропуска арматурных стержней
8, выходящих из каналов в конструкции. Клин 1 является «непод-
вижным», клин 2 — «подвижным», способным перемещаться по го-
ризонтальной плоскости под воздействием штока 10 домкрата 5.
Неподвижные клинья 1 обеих клиновых пар соединены жесткой
тягой 4. Перед началом работы устройства стержни 8 закрепляются
на поверхности «неподвижных» клиньев 1 при помощи гаек 9. Для
облегчения перемещения «подвижных» клиньев 2 между клиньями
1 и 2 и между клиньями 2 и опорными плитами 3 устанавливаются
катки 6. При перемещении «подвижных» клиньев 2, вызванной ра-
ботой домкрата 5, расстояние между «неподвижными» клиньями 1
и конструкцией увеличивается. При этом происходит натяжение
арматурного стержня 8. Фиксация натянутого стержня осуще-
ствляется при помощи гайки 9, которая может передавать усилие
натяжения на бетон или опалубку. Дополнительные испытания
проведены с фторопластовыми пластинками, заменяющими катки.

Горизонтальное усилие Р, необходимое для перемещения
клиньев, пропорционально усилию обжатия 2, коэффициенту
трения/ и радиусу катков. В общем случае величина горизонталь-
ного усилия определяется по формуле:

Оптимальный угол клиньев, определенный опытным путем
и имеющий принципиальное значение, составляет а = 7° 61 при
а = 0,125.

Способ и устройство могут быть применены для самых раз-
личных монтажных и транспортно-складских операций. Они ис-
пользуются для передвижки пролетных строений всех конструкций
и любой массы, В настоящее время способ и устройство широко
применяется во всех мостостроительных подразделениях страны
как «народный».
Глава 7
УЧЕТ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ
И КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ

Вечная мерзлота представляет собой определенную толщу
грунта, которая находится в постоянно мерзлом состоянии
и зимой и летом. Слой мерзлого грунта составляет под Якутском,
например, 300 метров, на севере Уральских гор — 700. Самый
верхний слой толщиной от 1 до 4—5 м называется активно-дея-
тельным слоем; он может оттаивать в летний период; это зона се-
зонного промерзания-оттаивания. Подошву фундаментов устра-
ивают, как правило, ниже этого слоя, в вечномерзлых грунтах.
Мерзлое состояние затрудняет разработку грунта при устройстве
фундаментов, но зато способствует увеличению их несущей спо-
собности. Если допустить уход мерзлоты в результате оттаивания
грунта, то опора может получить опасную просадку, ибо только
что оттаявший грунт имеет фактически нулевую несущую спо-
собность. Это свидетельствует о необходимости сохранять, а в от-
дельных случаях и ужесточать мерзлоту.

Зона вечной мерзлоты составляет около 70% территории страны.
Именно здесь в основном осуществляется транспортное строи-
тельство (рис. 7.1). С помощью транспортной экспансии осуще-
ствляется освоение необъятных северных просторов. Это освоение
носит многоцелевой характер.

7.1. ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

РЕГИОНОВ

Зона вечной мерзлоты представлена многочисленными подзо-
нами с большой гаммой геокриологических, гидрологических, кли-
матических и иных условий. Приведем описание некоторых из них,
где в последние годы велось достаточно интенсивное транспортное
строительство.

Климатические и геокриологические условия севера Западной
Сибири характеризуются следующими основными характеристи-
ками.

Условная граница между лесотундрой и тайгой, то есть
между мерзлыми и талыми грунтами, проходит по рекам Евояха
и Надым. На этой границе мерзлота носит островковый, пятни-
стый характер.
Рис. 7.1. Зона вечной мерзлоты на карте России

Севернее р. Арка-Табъяха многолетнемерзлые породы имеют
сплошное распространение. Сквозные талики здесь формируются ис-
ключительно под руслами крупных рек, а также днищами наиболее
глубоких и крупных озер. Мощность таликов зависит от глубины воды.

На низкой пойме рек Табъяха, Еньяха и Хадуттэ вечная мерзлота
залегает с поверхности или опущена на глубину 3—7 м. Мощность
ее составляет 40—50 м.

Малые реки промерзают обычно до дна. В весенний период снег,
лежащий на льду и на берегах, тает, стекая на лед. При этом фор-
мируется надледный поток. Он подтачивает лед, который всплы-
вает на поверхность отдельными кусками и имеет при этом рыхлую
структуру. В силу таких особенностей паводка ледоход на малых
реках незначителен, что следует учитывать при расчете ледовой на-
грузки на опоры мостов.

Снежный покров устанавливается в среднем между 10 и 15 ок-
тября сразу на всей территории. Одновременно устанавливаются
отрицательные температуры. В октябре они составляют большую
часть дней и быстро понижаются. Суточная изменчивость темпе-
ратуры мала.

Март является типично зимним месяцем, однако средняя тем-
пература начинает повышаться, снегонакопление продолжается.
Весна начинается в апреле быстрым уменьшением отрицательных
температур, которые еще и в мае не превышают 0° С.

Наибольшее количество осадков (500 мм/год) наблюдается
в южной части региона, наименьшее (350 мм/год) — на севере
Тазовского полуострова. Летом выпадает 70—80% годовой суммы
осадков.

Суммарная радиация на севере составляет 67—70 ккал/см2,
на юге — 83—85.

Низинный рельеф местности препятствует поверхностному
стоку. В результате ежегодно до 40% влаги остается на поверхности
или впитывается в почвенно-грунтовый покров, способствуя раз-
витию озер и вызывая заболоченность местности.

Вечномерзлые грунты здесь — высокотемпературные слабоне-
сущие, используемые, как правило, по П принципу. Это требует
большого заглубления фундаментов.

Суровый климат полуострова Ямал обусловлен его географи-
ческим положением за Полярным Кругом. На севере и западе Ямал
омывается водами Карского моря и Байдарацкой губы, а на вос-
токе — Обской губы. Длина полуострова 750 км, а ширина колеб-
лется от 140 до 240 км (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Ямал

Ямал имеет низкие плоские берега, затапливаемые в отдельных
местах во время приливов. В целом это низменная равнина с аб-
солютными отметками в среднем 70 м над уровнем моря, распо-
ложенная в зоне вечной мерзлоты. Мощность многолетнемерзлых
пород достигает 300—400 м. Их среднегодовая температура изменя-
ется от 0 до минус 1 на юге до минус 8—10 градусов на севере.

Имеет место многообразие инженерно-геологических эле-
ментов (ИГЛ). Так, для примера, на ж.д. мосту на 224 км через реку
Ерката-Яха, где в схему моста входил речной пролет длиной ПО м
и пролеты по 34,2 м, все 11 опор находились в разных геологиче-
ских условиях.

Встречаются сильнольдистые, просадочные и засоленные
грунты, напорные высокоминерализованные воды — криопэги —
с минерализацией до 120 г/л. Засоленность вызывает переход
мерзлых грунтов в пластичное состояние. В зонах без засолений
поверхностные и грунтовые воды слабоагрессивны по отношению
к металлу и неагрессивны или слабоагрессивны по отношению
к бетону.

Для северной тундры на полуострове Ямал характерен мор-
ской арктический, а для средней и южной тундры (средняя часть
Ямала) — морской субарктический климат. На юге территории (ле-
сотундра) преобладает климат умеренно-континентальный.

Продолжительность зимы (температура ниже 0°) составляет
8,5 месяца. Самый холодный месяц на Ямале — февраль (средняя
многолетняя температура в пос, Харасавэй-23,9°). Средняя го-

довая температура воздуха на юге полуострова равна —6,6°, на се-
вере ---10,2°С. Годовое количество осадков превышает 400 мм,

из них 150—170 мм выпадает зимой в виде снега. Снеговой по-
кров лежит на севере 9—9,5 месяцев, на юге — 8—8,5. Средняя
высота снежного покрова в марте-апреле достигает 60—70 см.
В понижениях рельефа высота сугробов достигает 3—4 и более
метров. На водоразделах и возвышенных элементах рельефа тол-
щина снегового покрова составляет лишь 5—10 см. Плотность
снега в лесотундре составляет 0,28 г/см3, в тундре — 0,3—0,4, а ко-
эффициент теплопроводности изменяется соответственно от 0,2
до 0,4 Вт/м • °С.

Одной из наиболее характерных особенностей Ямала является
период метелей. Он длится с сентября по июнь, но возможны ме-
тели в июле и в августе. Число дней с метелями колеблется от 70
на юге до 120 на севере. Самый метельный месяц — январь. В Новом
Порту, например, отмечается 17 дней с метелями, в Тамбее — 18,
в Харасавэе — 19. Продолжительность одной метели — от 9 часов
до 3 суток. Скорость ветра 10—13 м/с при метелях наблюдается
в 40% случаев, а более 20 м/с — в 4%,

Территория открыта со всех сторон для вторжения масс аркти-
ческого морского и континентального воздуха. Средняя скорость
ветра — 7—9 м/с. Число дней с ветром более 15 м/с доходит до 30%.
Повторяемость ветров со скоростями более 30 м/с — один раз в году.
На территории полуострова насчитывается около 50 000 больших
и малых озер преимущественно термокарстового происхождения.

Полярная ночь продолжается от нескольких дней на юге по-
луострова до 74 дней на 73° с.ш. Соответственно, полярный день
длится на юге 23, а на севере — 92 суток. Суммарное годовое коли-
чество тепла, поступающее от прямой солнечной радиации, состав-
ляет немногим более 20 ккал/см2 в год.

Глубина оттаивания грунтов летом составляет для торфа — 0,3—
0,4 м; супеси и суглинков — 0,7—1; песка пылеватого — 1,2—1,5.

В зоне вечной мерзлоты уменьшение дренированности участка
приводит к сокращению конвективной составляющей теплообмена.
Чем глубже инфильтрует вода в массив, тем глубже он протаивает
в весенне-летний период.

В Якутии (рис 7.3), в частности в районе строительства железно-
дорожной линии Нерюнгри — Томмот — Якутск, геокриологиче-
ские условия имеют следующие особенности.

С 4

Ессей

Урюнг-Хая

Жилинда*

Д) денек

ТАЙМЫРСКИЙ АО

айл "|а

Т икон о

Сиктях,

Удачныйо

«Л*»

о Бвлькйвский
о Ф аддеевск*
'о Бол Б егичев

' . МОРЕ ЛАПТЕВЫХ

овосибирские
> о-еа

о Бол
Л ЯХОВСКЙ)

ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЕ
МОРЕ

70’

игл. Н

’Нижнеянск

оУсть-Куйга

Депутатский о
оСайды

Логашкинср _

оЧок.урдах ЧерскийД |

КоЛЫМСКОС о X

Андрюшкино,..

Белая Оленегорск Со Н

ш
со
со

^^Би.у^йское

Чернышевский

* Мирный® Нюрба-

<1 л и н

оЛенск

Жиганск,

лекминск

О Л С Ж О 4
оМама
рБодай
эд а ' о Р р / я

г<Ватагай^

Верхоянск

** I
’гзаэ

Вестях"

^Вилюйск

Сангар°

3 л » .•» тег

Усть-Нера6 '

п л о с г о 4 о р р е С
Оймякон* Л

Лазо °

2449’

л/о

Зыр^Ька

’-'Сусуман

2*5?"** °Синегорье

БУРЯТИЯ <

" © Якутск

Покровск. —

Синек

Саныяхта

Томмот^
Аддано

Л- л дам

г 2797

°Ханаыга Ач

4г
'2495

Амта*
л*

Усть-Мз

ХАБАРОВСКИЙ
КРАЙ

• г Облачный Гоми
1573

* ' лг

Ь МАГАДАНСКАЯ
л ОБЛАСТЬ

Магадан

хотск

Чагдб*

гКонус 1

@ Нерюнгри

ОХОТСКОЕ

МОРЕ

7584.

Амурская область

145*

О 200 400

МММ 1

800 км

—I

ЯКУТИЯ

Рис. 7.3. Якутия
На южном участке трассы (км 0 — км 530) многолетнемерзлые
породы (ММП) имеют прерывистое, массивно-островное распро-
странение мощностью от 20 до 200 м. Среднегодовая температура
грунтов составляет от —1 до — 3°С. В днищах малых рек и ручьев
развиты несквозные талики мощностью до 10-20 м.

На северном участке (км 530 — км 818) ММП имеют сплошное
распространение. Мощность их превышает 100—300 м, достигая
на севере 400—500 м. Среднегодовая температура изменяется от -1
до —7°. Сезонное промерзание и протаивание пород на трассе ко-
леблется от 5 м (в скальных породах, на водоразделах) до 0,6—0,8 м
(в торфяниках).

На участке от 377 до 818 км насчитывается более 80 мест с силь-
нольдистыми грунтами 4-й категории просадочности (тепловая
осадка более 0,4) общей протяженностью около 34 км, и 136
мест — с грунтами 3-й категории просадочности (тепловая осадка
0,2—0,4) — общей протяженностью 62 км.

Трасса линии Беркакит — Томмот — Якутск имеет перепады
высот более 1000 м.

Для Якутии характерна сейсмическая активность. К силь-
нейшим следует отнести землетрясения в Северном Верхоянье
(1927 г.) и в среднем течении р. Олекмы (1958 и 1967 гг.) — 9—10
баллов, в бассейне р. Индигирки (1971 г. — 8—9 баллов, в Чульман-
ской впадине (1989 г. — 8 баллов).

Автомагистраль «Колыма» пересекает территорию сейсмиче-
ского пояса Черского, где в XX веке произошло более 10 сильных
землетрясений с макропроявлениями в эпи центральной зоне от 6
до 9 баллов по принятой в России 12-балльной шкале, в том числе
два события в 1912 г, — с 9-балльными эффектами в эпицентре.
Более благоприятная сейсмическая обстановка фиксируется для
проектируемых автодорог «Вилюй» и «Лена», трассы которых
проходят в умеренно активном регионе — Сибирской платформе.
Но и здесь возможны единичные местные 6—7-балльные зем-
летрясения. Ам уро-Якуте кая автомагистраль и железная дорога
на Якутск пересекают на отрезке Нагорный — Нерюнгри Олекмо-
Становую сейсмическую зону. В ее пределах ежегодно регистриру-
ется до 400 слабых землетрясений, примерно по одному землетря-
сению каждый день. С начала прошлого столетия здесь отмечено
более 30 крупных землетрясений с эффектами в эпицентре 6—10
баллов. Город Нерюнгри за последние 20 лет испытал воздействия
от 4 до 6 баллов 14 раз. Сказанное выше говорит, в частности, о не-
обходимости уточнять в процессе проектирования мостовых пере-
ходов базовую сейсмичность зон строительства.

Обобщая сказанное и оценивая многолетний опыт северного
строительства, можно отметить следующее.
Характерным для всех подзон является ранимость природы, ко-
торая чутко реагирует на изменения природных факторов и на тех-
ногенную деятельность человека. Северное строительство характе-
ризуется отсутствием надежных и постоянно действующих транс-
портных коммуникаций; нехваткой местных трудовых ресурсов
из-за малой заселенности регионов; существенным повышением
трудозатрат, расхода энергии, стоимости сооружений. Строи-
тельство зависит от сезона производства работ и требует приме-
нения особых конструкций и технологий, высокой организации
работ и исполнительской культуры. Искусственные сооружения
должны обладать защитными функциями по отношению к инди-
видуальным мозаичным условиям северного строительства и адап-
тированы к возможному глобальному потеплению климата.

7.2. ВЛИЯНИЕ СНЕГОЗАНОСОВ

Особый интерес представляют те регионы, где снег переносится
ветрами, в результате чего он скапливается возле препятствий, ка-
ковыми являются искусственные сооружения. Речь идет о севере
Западной Сибири и полуострове Ямал, где накоплен большой опыт
транспортного строительства в столь сложных условиях.

Общая глубина снежного покрова в этих регионах невелика,
меньше, чем во многих других районах страны. Однако снег здесь
является рассыпчатым и легко переносится ветром. Передвижение
снега начинается уже при скорости ветра 4 м/с.

Снежный покров рассматривается наукой о геокриологии как
существенное условие в механизме развития толщ сезонно- и мно-
голетнемерзлых пород в связи с тем, что он участвует в термоди-
намическом взаимодействии внешней среды с литосферой, систе-
матически изменяя структуру теплообмена. На важную роль снеж-
ного покрова в природных процессах впервые обратил внимание
А.И. Воейков в 1871 году.

В процессе переноса снег осаждается возле препятствий. Увели-
ченная мощность снежного покрова возле опор моста ограничивает
в зимний период доступ холода в грунт основания и тем самым
препятствует зимнему выхолаживанию поверхности, что приводит
к деградации мерзлоты.

Для количественной оценки влияния снегозаносов на долговеч-
ность мостовых сооружений проводились длительные режимные
наблюдения на обширной территории. Толщину снежного покрова
измеряли непосредственно под мостами, на расстоянии до 30—40 м
в сторону и на откосах насыпи за устоями. В процессе измерений
использовали фотосъемку, стационарные деревянные вешки, ме-
таллические штыри-щупы, разметку на опорах. Помимо этого
измеряли плотность снега, толщину льда на реках, температуру
грунтов в термометрических скважинах и в полостях строящихся
опор мостов, фиксировали характеристики водотоков и наличие
растительности в зоне мостового перехода.

Были выявлены следующие закономерности.

Железнодорожные мосты со схемами 1 х 9,3 и 1 х 11,5м пол-
ностью заносятся снегом. Если они не имеют перил, определить
их положение на местности в период максимальных снегозаносов
затруднительно. Зона максимального снегонакопления примыкает
непосредственно к балкам пролетного строения. Толщина снеж-
ного покрова определяется высотой моста, и чем мост выше, тем
больше снега скапливается возле него. При высоте подмостового
габарита 2,5 м толщина покрова достигает 3,5 м (рис. 7.4—7.7).

Рис. 7.4. Мост на 831-м км железнодорожной линии Ягельная — Уренгой
(схема 1 х 9,3 м)
Рис. 7.5. Мост со схемой 1 х 9,3 м на железнодорожной линии Обская —
Бованенково. Весной для пропуска паводковых вод под мостом прорывают
траншеи

Наиболее распространенными на автомобильных дорогах явля-
ются мосты со схемами п х 12 м. Мосты, имеющие схему 1 х 12 м,
полностью заносятся снегом (см. рис. 7.6).

Рис. 7.6. Мост на 49-м км автодороги «Уренгой-280» длиной 12 м; вверху —
в середине июня; внизу — в конце марта
Рис. 7.7. Мост на 20-м км автодороги Ягельная — Пур (схема 1 х 12 м)

На железнодорожных мостах, имеющих схемы 1 х 16,5 и 1 х
х 18,3 м и высоту подмостового габарита от 3,2 до 3,8 м, концы
пролетных строений к исходу зимы бывают полностью занесены
снегом. Мощность его достигает 3,5—4 м. Однако под мостом ве-
тровые потоки образуют выдувы, на дне которых толщина покрова
составляет от 5 до 7 см (рис. 7.8).

Мосты, имеющие схему 1 х 23,6 м и высоту подмостового га-
барита от 2,4 до 3,1 м, снегом не заносятся. Непосредственно под
пролетным строением толщина снежного покрова меньше, чем
в поле, однако в зоне максимального снегонакопления (за преде-
лами ширины моста) она достигает 90—170 см. Толщина снежного
покрова возле таких мостов обратно пропорциональна высоте под-
мостового габарита (рис. 7.9).

С дальнейшим увеличением отверстия железнодорожных мостов
снегозаносимость их уменьшается. Под однопролетными мостами
с отверстием более 50 м глубина снега составляет в период макси-
Рис. 7.8. Выдувы под пролетом длиной 18,3 м

1 — в зоне максимального снегонакопления; 2 — под пролетом

Рис. 7.9. Зависимость снегозаносимости железнодорожных мостов от длины
пролетов

мальных накоплений (март — апрель) 10—40 см, что значительно
меньше полевых значений. Зона максимальных снегонакоплений
на местности практически не выражается.

Железнодорожный мост со схемой 66 + 88 + 66 м и высотой под-
мостового габарита 5,7 м и автодорожный мост со схемой 42 + 2 х
х 63 + 42 м практически вообще не подвержены снегозаносам. Под
пролетами по всей длине моста ледовая поверхность реки свободна
от снега. Отсутствует снег и возле массивных опор, габаритные раз-
меры которых составляют 2,0 х 9,6 м на автомобильно-дорожном
мосту и 2,6 х 10,7 м — на железнодорожном.

Снегозаносимость железнодорожных мостов зависит, таким
образом, от отверстия подмостового габарита. Она резко снижа-
ется, когда отверстие моста достигает 24—25 м. Снегоотложение
под мостами при этом становится меньше, чем в полевых условиях.

На мостах со схемами п х 12 м при высоте подмостового габа-
рита более 2 м толщина снежного покрова снижается и становится
тем меньше, чем больше высота габарита (рис. 7.10). Отмеченная
закономерность характерна и для мостов со схемами 2 х 12 и 3 х
х 12 м.

240

Ч 200

§
о
е_

о
и
О
х
О
и
о

« 100

100 200 300 400

Высота подмостового габарита, см

1 — в зоне максимального снегонакопления; 2 — под пролетом

Рис. 7.10. Снегозаносимость автодорожных мостов со схемой 1 х 12 м

Мосты с двух- и трехпролетными схемами снегом не заносятся.
На мостах со схемой 2 х 12 м, ориентированных в направлении
«запад — восток», средняя толщина покрова под западным про-
летом составляет 125 см, под восточным — 170 см. Средняя тол-
щина в зоне максимального снегонакопления составляет 210 см.

На мостах со схемой 3 х 12 м максимальная толщина снега
в среднем пролете находится в пределах от 60 до 140 см, в зоне
максимального снегонакопления — от 150 до 240 см. Колебания
толщины покрова могут быть очень значительными. Это вызвано
тем, что мосты с трехпролетной схемой располагаются, как пра-
вило, на постоянно действующих водотоках. Здесь снегоотло-
жение меньше, чем в полевых условиях. Это способствует образо-
ванию наледей. Они наиболее вероятны на постоянных водотоках
с открытым маловрезанным руслом, где снег сдувается. Важным
условием образований наледей является уширение водотоков возле
искусственных сооружений и промерзание этих водотоков до дна.
В одних и тех же местах в зависимости от времени выпадения снега
и его количества наледи могут возникать в ноябре-декабре или
в феврале-марте. Толщина наледи составляет в среднем 40—60 см,
максимум — 175 см. Изливающаяся на ледовую поверхность вода
поглощает снег под пролетом.

Распределение снежного покрова в зоне мостов является крайне
неравномерным. Толщина и характер покрова существенно разли-
чаются в разных точках на поперечной и продольной осях моста,
на конусах и откосах подходной насыпи. В понижениях высота
сугробов достигает 3—4 и более метров, на водоразделах и возвы-
шенных элементах рельефа — 5—10 см.

По поперечной оси моста снег располагается волнами. Гребни
волн (зона максимального снегонакопления) находится возле краев
пролетного строения с некоторой сдвижкой в полевые стороны
(рис. 7.11, а). В случае близкого параллельного расположения со-
седнего моста гребень снежной волны образуется примерно посе-
редине между сооружениями (см. рис. 7.11, б). В марте-апреле ве-
личина снежного покрова является наибольшей.

Рис. 7.11. Характер снегоотложений на искусственных сооружениях

Снегозаносимость промежуточных опор зависит прежде всего
от отверстия моста и высоты подмостового габарита, и в меньшей
степени — от типа опор [40]. Массивные промежуточные опоры
с полуциркульным очертанием концевых частей способствуют
ускорению ветровых потоков, которые выносят снег из зон, примы-
кающих к опоре. Так, на железнодорожном мосту, имеющем схему
11,5 + 16,5 + 11,5 м и максимальную высоту подмостового габа-
рита 4,2 м, промежуточные опоры практически свободны от снега
в течение всего зимнего периода. На расстоянии 1,5 м от граней
одной из опор максимальная глубина снежного покрова составила
по разные стороны от 0 до 30 см (рис. 7.12).

Р°1 з

100 100

Ъ5 \50
— 2

1 — на 15.02.86; 2 — на 04.03.86; 3 — на 24.04.86

Рис. 7.12. Характер снегоотложения на опоре с циркульным очертанием

Вокруг опор образуется снежный ореол. Его поверхности, обра-
щенные к опоре, покрыты прочной ледовой коркой, образующейся
при уплотнении снега ветровыми потоками. С увеличением от-
верстия моста и высоты подмостового габарита уменьшается ко-
личество снега возле моста и, соответственно, возле опор. Снего-
отложение возле мостов с отверстием более 30 м и высотой под-
мостового габарита 3—3,5 м обычно меньше, чем рядом с мостами
в полевых условиях.

Промежуточные опоры моста (схема 42 + 4 х 63 + 42 м) в виде
расположенных в один ряд шести стоек из металлических труб диа-
метром 1420 мм и опора моста (схема 2 х 42 м, высота подмосто-
вого габарита 3,7 м) из двух железобетонных оболочек диаметром
1600 мм свободны от снега.

На автодорожных мостах, имеющих схему 2 х 12 и 3 х 12 м,
широко применяются однорядные свайные опоры, состоящие
из восьми-девяти железобетонных свай сечением 35 х 35 см. Дина-
мика снегозаносов этих опор иллюстрируется рис. 7.13, где видно,
что накопление снега идет быстрее с подветренной стороны моста
и между стойками опоры. Снегоотложение имеет резко выраженный
ореол. В течение всего зимнего периода, а также в период макси-
мального снегонакопления наименьшая глубина покрова имеет
место в центре опоры, наибольшая — с подветренной стороны (см.
рис. 7.13, б). На мостах со схемой 2 х 12 м, ориентированных по на-
правлению запад — север, глубина покрова на дне чаши выдува нахо-
дится в пределах от 5 до 70 см, а на расстоянии 1,5 м по обе стороны
от граней опоры (по оси моста) — в 2—10 раз больше. Среднее (рас-
четное) распределение снега на однорядной свайной опоре можно
принять ориентировочно в соответствии с рис. 7.13, в.

1 /50 | | !5О 1

Рис. 7.13. Распределение снега на однорядной свайной опоре
Двухрядные опоры автодорожных мостов со схемой 2 х 12 и 3 х
х 12 м состоят, как правило, из 16 железобетонных свай сечением
35 х 35 см. Возле них также образуется ореол, а в центре опоры —
выдув с минимальной глубиной покрова 45—110 см. Снегозаноси-
мость двухрядных опор выше, чем однорядных.

Двухрядные опоры козлового типа, состоящие из восьми ме-
таллических труб-стоек диаметром 425 мм, применены при строи-
тельстве временных автодорожных и железнодорожных мостов,
имеющих схему 3 х 11,5 м и высоту подмостового габарита
от 3 до 5 м. Снегозаносимость опор этого типа также меньше, чем
снегозаносимость остального подмостового пространства. Глубина
покрова в чаше выдува в центре опоры не превышала 40—60 см.
В течение зимы снег на опорах может полностью исчезать в связи
с образованием наледей.

Динамику снегоотложений на опорах, то есть приращение глу-
бины покрова во времени, в первом приближении следует считать
равномерной в течение зимнего периода.

Снегозаносимость устоев. Обследование двух больших мостов
через р. Евояха, имеющих примерно одинаковую ориентацию: же-
лезнодорожного (схема 66 + 88 + 66 м) и автодорожного (схема 42 +
+ 2 х 63 + 42 м) — выявили похожую картину снегозаносов устоев.
Опорные площадки и средняя часть конуса практически свободны
от снега (рис. 7.14). По мере удаления от продольной оси моста
в полевые стороны глубина покрова увеличивается, достигая мак-
симума на расстоянии 5—6 м от края моста 141].

Возле устоев больших мостов нередко устраивают регуляци-
онные сооружения в виде струенаправляющих дамб. Верхняя часть
дамб обычно оголена от снега, а все пространство между дамбами
и насыпями подходов заполнено снегом. Глубина покрова прямо
пропорциональна высоте дамб и может достигать 1,5 м и более. До-
полнительное скопление снега возле устоев и застой воды после его
таяния являются добавочным растеплителем оснований устоев.

Отмеченные выше закономерности снегозаносов характерны
и для устоев автодорожных мостов с меньшими пролетами: 2 х 42 м
и 1 х 42 м.

Иная картина снегоотложений наблюдается на устоях железнодо-
рожных мостов с отверстиями от 20 до 40 м. Сюда относятся капи-
тальные мосты, имеющие схемы 1 х 23,6; 1 х 34,2 ми 11,5 + 16,5 +
+ 11,5 м, и временные — 3 х 11,5 м. Особенностью в данном случае яв-
ляется довольно резкая несимметричность снегоотложений на разных
устоях, что свидетельствует о влиянии ориентации моста. С уменьше-
нием отверстия несимметричность увеличивается (рис. 7.15).

Так, на железнодорожной линии Надым — Коротчаево, ориен-
тированной примерно по оси В-3, западные устои являются как бы
Ямбург

Ягельная

Рис. 7.14. Снегозаносы на устоях больших мостов

теневыми по отношению к господствующему юго-западному на-
правлению ветра, поэтому наиболее заносимы снегом. Восточные
устои являются выдуваемыми и менее заносимыми. В период
максимального снегонакопления (в марте-апреле) все западные
устои бывают занесены снегом. Концы пролетных строений за-
носятся на длине 3—6 м. Глубина покрова на устоях достигает
2—3 м, верхняя отметка покрова возле шкафной стенки находится
на уровне подошвы рельса.

Устои автодорожных мостов со схемой 1 х 12; 2 х 12иЗх 12м
(габарит Г-8 + тротуары 2 х 1,0 м) представляют собой однорядные
свайные опоры со сборными или монолитными насадками. В зано-
симости их не установлено влияния ориентации моста.

Для определения условий работы охлаждающих установок
на устоях представляет интерес образование ниш под концами балок
1 — шкафной блок; 2 — пролетное строение; а — по данным на 30.04.1986 г.;
б — по данным на 13.03.1986 г.

Рис. 7.15. Снегоотложение на устоях моста со схемой 1 х34,2 м

пролетного строения, занесенных снегом. Наблюдения показали,
что в начале зимнего периода, примерно до января, здесь возникают
ниши в толще снега, непосредственно под нижней поверхностью
балок. Ниши имеют раскрытие (высоту) в устье от 5 до 60 см и глу-
бину до 4 м и доходят до опорных частей (рис. 7.16). Имеются также
продухи между стенками балок, доходящие до шкафных стенок. Во
второй половине зимы с увеличением заносов устоев и концов балок
ниши и продухи, как правило, полностью забиваются снегом.

Величина снегоотложений на мостах каждый год разная. В те-
чение трехлетнего периода наблюдений мощность снегозаносов
менялась от 20 до 40%. При этом закономерности снегозаносов со-
храняются.

Из результатов проведенных исследований вытекают требования
повышения культуры строителей. После завершения строительства
моста на всем подмостовом пространстве не должны оставаться
отходы бетона, асфальта, песка, щебня; бочки; обрубки свай; не-
годные механизмы и т.д., так как они становятся препятствием для
свободного переноса снега и способствуют увеличению снежного
покрова.

Режимные наблюдения за метелевым снегопереносом и соот-
ветствующие тепловые расчеты позволили сделать выводы, что
в данных регионах строительство мостов длиной до 24—28 м недо-
пустимо, строить следует только средние и большие мосты.
1 — пролетное строение; 2 — ростверк; 3 — воздушная полость; 4 — снег

Рис. 7.16. Полость под ростверком

Насыпи являются подпорным объектом, снижающим скорость
ветра. Будучи препятствием на пути переноса снега они способ-
ствуют отложению снежных масс на откосах. Наибольшее коли-
чество его скапливается возле подошвы, отчего здесь в коренных
грунтах образуются со временем талики, то есть провальные зоны,
связанные с уходом мерзлоты. При этом насыпь деградирует, вы-
зывая нарушение профиля дороги.

В этой зоне располагаются водопропускные трубы. Они практи-
чески полностью заносятся снегом (рис. 7.17) и приобретают раз-
личные дефекты, связанные с деградацией мерзлоты.

Подошва насыпи, кроме того, подвержена воздействию павод-
ковых вод. По весне реки, вскрываясь, сливаются с бесчислен-
ными озерами в единое водное пространство на десятки километров
вокруг. Океанские ветры на равнинных просторах легко волнуют по-
верхность воды, образуя крутые нагонные волны. А те, в свою оче-
редь, разрушающе действуют на свсжеотсыпанную насыпь.

Трудность сохранения насыпей в рабочем состоянии ставит
вопрос о целесообразности замены насыпи эстакадами, которые
находятся в более выгодном положении. Определяющими пара-
метрами при выборе типа искусственного сооружения являются
высота насыпи и конструктивные особенности моста-эстакады.
Рис. 7.17. Начальная стадия снегозаноса трубы

При сооружении железнодорожной линии на Ямале по предло-
жению автора и на основании его расчетов участок дороги длиной
4 км традиционной проектировки был заменен на пересечении
поймы реки Юрибей эстакадой (рис. 7.18).

Данное техническое решение имеет большое природоох-
ранное значение. Река является источником жизни для абори-
генов. По всей своей длине, более 500 километров, и особенно
на поймах, затопляемых водой летом на 15—20 дней, прилетают
и гнездятся 40 видов птиц для выведения потомства. Здесь местное
население находит самое замечательное место для промысла рыбы
и пернатой дичи. Такие редкие богатства оберегаются жителями
ямальской тундры и, конечно же, подлежат сохранению в пер-
возданном виде строителями. Это место представляет интерес
и для археологов. Летом, освобождаясь от льда, река вымывает
из вечной мерзлоты останки древнейших мамонтов, живших 10
тысяч лет тому назад. И совсем недавно был обнаружен хорошо
сохранившийся мамонтенок.
Построенная эстакада имеет схему 82 х 34,2 м + 2 х 110 м (соб-
ственно русло реки) + 25 х 34,2 м = 3893 м.

Рис. 7.18. Мост-эстакада через реку Юрибей
С учетом того, что текущий ремонт насыпей, то есть эксплу-
атационные расходы, несопоставимо больше, чем содержание
мостов, которые ведут себя достаточно устойчиво, и что отсыпка
насыпи в здешних условиях является сложной задачей, так как та-
кого объема песчаного балласта нет в тундре, и его приходится вво-
зить с материка, конкурентным вариантом вполне может служить
сплошная эстакада длиной на сотни километров.

Мост-эстакада служит гарантией естественного перемещения
рыбы в весеннее половодье, когда проходят на нерест ценные по-
роды рыб. А, кроме того, упростит естественную миграцию жи-
вотных и местных жителей с их юртами и нартами.

73. ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИЕ СООРУЖЕНИЯ

73.1. Термоопоры

Для искусственного понижения температуры вечномерзлых
грунтов применяются полые столбы, работающие как термоопоры.
Под термоопорой здесь понимается сезонно действующее охлаж-
дающее устройство, работающее в зимний период благодаря есте-
ственному конвективному теплообмену воздуха, который служит
в качестве реагента.

Охлаждающий эффект термоопор достигается за счет того, что
воздух, находящийся в надземной части полого столба, охлаж-
дается при низких отрицательных температурах и опускается вниз,
вызывая охлаждение окружающего грунта основания. Термически
эффективной считается высота надземной части неменее2 метров,
включая насадки. В теплое время года конвекция воздуха в полости
термоопоры практически прекращается.

В качестве полых столбов, работающих как термоопоры, могут
быть использованы стальные трубы, центрифугированные желе-
зобетонные оболочки или трубобетонные конструкции. С точки
зрения теплофизики идеальным видом термоопор являются метал-
лические трубы. Они обеспечивают теплообмен воздушной среды
и грунта основания при минимальных величинах термического со-
противления.

Наиболее эффективно применять термоопоры в районах со
средней годовой температурой воздуха ниже минус шести градусов
при начальных температурах вечномерзлых грунтов не выше минус
1,5 град.

Полые столбы имеют дополнительные преимущества по срав-
нению со столбами, бетонируемыми на месте. Они имеют отно-
сительно небольшой вес, что способствует снижению нагрузки
на основание и упрощает транспортировку столбов и их монтаж
за счет отказа от кранов большой грузоподъемности. Применение
полых столбов (в том числе металлических труб) гарантирует от-
сутствие трещин (разрывов) в надземной части, что имеет место
в столбах, заполняемых бетоном. При буроопускном способе
устройства фундаментной части опор заполнение пазух в термо-
опорах может быть выполнено более качественно за счет возмож-
ности создания вибродинамических воздействий со стороны по-
лости трубы. Технология сооружения полых столбов более проста
также благодаря отсутствию (или малому объему) «мокрых» работ.

В начальное стадии строительства они не превносят тепловые
возмущения в грунт основания, но зато способствуют лучшему
качеству заполнения зазора между столбом и поверхностью сква-
жины. Это достигается благодаря искусственной тепловой агрессии
со стороны полости. А качество определяет, в свою очередь, не-
сущую способность столба. Так, если прочность заполнителя со-
ставляет не менее 75 кгс/см2, то в расчетах несущей способности
столбов на действие вертикальных сжимающих и выдергивающих
нагрузок за поверхность сдвига принимается боковая поверхность
скважины, а нс столба, а рабочая площадь торца — равной пло-
щади сечения скважины. За счет принудительного прогрева через
внутреннюю полость и ускорения набора прочности цементно-пес-
чаного раствора возможно снижение срока ввода моста в эксплуа-
тацию. Последующее принудительное искусственное охлаждение
через внутреннюю полость (в случае необходимости) способствует
ускорению смерзания столбов с окружающим грунтом.

Термический эффект термоопор может быть усилен как есте-
ственным, так и искусственным способами. Естественный способ
основан на применении коаксиальных устройств, устанавливаемых
в полости. Искусственный способ связан с использованием уста-
новок, обеспечивающих принудительную подачу в полость холод-
ного воздуха. Искусственное замораживание грунтов основания
опор моста возможно, в частности, с помощью установки «Борей —
Турбо». Схема ее работы показана на рис. 7.19,

Основные технические данные установки «Борей — Турбо» при-
ведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Основные технические характеристики установки «Борей — Турбо»

Наименование параметра Показатель
1. Рабочий хлад о носитель Атмосферный воздух
2. Абсолютное давление на входе в уста- новку, кПа (атм.) 343 — 784 кПа (3,5 ... 8,0 атм.)
3. Температура воздуха на входе в уста- новку 50 ... 100 °С
Окончание таблицы 7.1

Наименование параметра Показатель
4. Расход рабочего воздуха 700 ± 70 кг/ч (0,17...0,19 кг/с)
5. Абсолютное давление на выходе из установки, кПа (кгс/см1 2 * * * * * В) 102,9-117.6 кПа (1,05-1,20 кгс/см2)
6. Температура рабочего воздуха на выходе при температуре окружающего воздуха плюс 15 е С -40 °С
7. Масса установки 47 кг
8. Габаритные размеры 1200 х 400 х 600 мм

1 — компрессор; 2 — циклон; 3 — ТХУ; 4 - воздухопровод; 5 — вентиль; б — опора

моста

Рис. 7.19. Схема искусственного замораживания

7.3.2. Термосооружения

Под термосооружением понимается мостовое сооружение, ко-

торое всей своей конструкцией способствует ужесточению темпе-

ратурного режима вечномерзлых грунтов основания.

В зоне с повышенным снсгопереносом «обычные» малые мо-
стовые сооружения, как это показано в предыдущем разделе,
полностью заносятся снегом. Это может привести к деградации
мерзлоты и недопустимым деформациям сооружений. Термосоо-
ружения в этих условиях должны служить защите грунтового осно-
вания от обильных снегозаносов либо «обходить» эти препятствия.
В зоне, где перенос снега отсутствует (Якутия и др.), термосоору-
жения наиболее эффективны.
При создании термосооружений используются следующие
принципы.

Принцип увеличения площади охлаждения основан на создании
пространства, доступного для поступления холодного фронта и за-
крытого для снегозаносов.

На рис. 7.20 показаны для сопоставления схемы балочного
и арочного засыпного мостов, откуда видно, что они обладают раз-
ными возможностями для термоохлаждения основания.

Рис. 7.20. Подмостовое пространство балочного и арочного засыпного
мостов

В первом случае площадь сопряжения воздушного пространства
и грунтового основания крайне мала, так как этому препятствуют
конуса насыпи. Кроме этого, открытое подмостовое пространство
легко может быть занесено снегом. Во втором случае площадь зна-
чительно больше.

Принцип замкнутого пространства основан на том, что воздух
прогревается не только солнечными лучами — важным источником
тепла для него является земная поверхность. Близкое расположение
конструкции к грунтам основания, часто в условиях аэродинами-
ческий затененности, определяет особые взаимоотношения с грун-
тами основания не только фундаментной части опор, но и соору-
жения в целом. Замкнутое пространство формируется с помощью
защитного кожуха, или навеса (патент на полезную модель № 72492,
рис. 7.21). Навес исключает снежные осадки и прогрев поверхности
грунта прямой солнечной радиацией и теплыми летними осадками.
В итоге температура грунта может понижаться на 3-5°.

Принцип регулирования теплопоступления на контакте между ис-
кусственным сооружением и поверхностью грунта основания реа-
лизуется путем применения теплоизоляционных покрытий. Кон-
структивные особенности изоляции определяются на основе мно-
говариантных расчетов.

Термодинамическое взаимодействие арочного засыпного моста
и грунтов основания (рис. 7.22) включает в себя четыре основных
случая.
1 — насыпь; 2 — поверхность грунта; 3 — основная площадка; 4 — откос; 5 — навес;

6 — несущий элемент; 7 — опорная система; 8 — защитное устройство; 9 — зазор;

10 — опорная плита

Рис. 7.21. Принципиальная схема охлаждения насыпи

Рис. 7. 22. Арочный засыпной мост с фундаментом лежневого типа

1-й случай. В пределах моста и прилегающих участков насыпи
имеет место охлаждающее воздействие. При этом никаких допол-
нительных мероприятий не требуется.

2-й случай. В пределах моста и прилегающих участков насыпи
имеет место отепляющее воздействие. Оно возникает в результате
наличия мощных незамерзающих водотоков и чрезмерных снего-
заносов зимой. В зоне 1 происходит поступление тепла в грунты
основания, в зоне 2 тепло, поступающее в тело насыпи из внут-
ренней полости арки через боковые поверхности, стремится вниз
к грунтам основания. Расчетное температурное поле в установив-
шемся режиме показано на рис. 7.23. Это ведет к увеличению се-
зонно талого слоя или возникновению таликов с угрозой неравно-
мерных просадок сооружения.
1 - насыпь; 2 — основание; 3 — арочный засыпной мост; 4 — теплоизоляция

Рис. 7.23. Установившийся тепловой режим

В рассматриваемом случае требуются дополнительные охлажда-
ющие мероприятия. В частности, для регулирования температурного
режима вечномерзлых грунтов под нижней поверхностью лежневой
плиты укладывают слой теплоизоляции. Такой же слой устраивают
сбоку от моста на дневной поверхности коренного грунта.

3-й случай. В пределах моста формируется отепляющее, а в пре-
делах насыпи — охлаждающее воздействие. Под насыпью про-
исходит сохранение или даже ужесточение мерзлоты основания.
Строительство моста в этом случае осуществляется в конце теплого
периода года. Вначале вырывают котлован и производят замену
слабых грунтов уплотненными дренирующими. Затем укладывают
слой теплоизоляции, на котором монтируют лежневую плиту.

4-й случай. В пределах моста формируется охлаждающее,
а в пределах насыпи — отепляющее воздействие. Четвертый случай
предусматривает растепление грунтов под насыпью, в том числе
деградацию мерзлоты в верхних слоях. Через отверстие моста холод
поступает вниз в грунты основания и через боковые поверхности —
в насыпь. В этом случае для обеспечения требуемых температур
в грунте основания укладывают теплоизоляцию только на поверх-
ность грунта.

В качестве теплоизоляции могут быть использованы листы экс-
трудированного пенополистирола марки «Пеноплэкс». Толщина
плиты назначается на основе математического моделирования теп-
лового взаимодействия насыпи и моста с грунтовым основанием.

На основании анализа результатов расчетов была выведена фор-
мула для приближенного определения температуры грунта на глу-
бине 10 м от дна водотока:

(</ + 0,5с)(1-1ф)

+------тт--------, град,

20-е

(7-1)

где Г ,/ф, град — температура грунта на глубине 10 м от поверхности
дна водотока под центром моста — соответственно расчетная про-
гнозируемая и фоновая, т.е, до постройки моста, определяемая
по данным изысканий; с1— полуширина отверстия моста в свету
в уровне дна водотока, м; Г— температура грунта на глубине нулевых
амплитуд, создаваемая зоной на ширине водотока при тепловой не-
зависимости от соседних зон (т.е. в одномерном случае), град.

Возможность ужесточения температуры вечномерзлых грунтов
позволяет упростить конструкции фундаментной части арочных за-
сыпных и распорных мостов. Фундаменты их могут быть приняты
в виде лежней (рис, 7,24).

Рис. 7.24. Распорный мост на лежневых фундаментах

Принцип самоформирования вечномерзлого основания базируется
на использовании охлаждающего устройства в виде термоопор
и эффекте срастания твердомерзлых линз возле каждой опоры
с линзами соседней опоры (рис. 7.25). Опоры при этом распола-
гаются в зоне теплового взаимовлияния. Температура грунтового
поля зависит в основном от климатических и мерзлотно-грун-
товых условий и определяется расчетом. Этот принцип рационален
в случае строительства мостового сооружения эстакадного типа.

Терморегулирование оснований может быть выполнено
также с помощью различных комбинаций вышеуказанных прин-
ципов. Для зон с повышенным снегопереносом возможны вари-
анты арочных засыпных мостов (рис. 7.26) и распорных мостов
(рис. 7.27) с применением термоопор. Ограждение проезжей части
на распорном мосту выполнено из полых металлических труб, объ-
единенных с крайними стойками обеих опор. При этом образуется
единое внутреннее полое пространство. Ригели на устоях также
могут быть выполнены из труб. Единая система сообщающихся
Рис. 7.25. Принцип самоформирования вечномерзлого основания

полых пространственных элементов (ригели, барьерное ограж-
дение и др.) усиливает эффект охлаждения грунтов основания. Это
очень важно для неустойчивых геокриологических условий строи-
тельства.

ННЬ1Х1ЪАСЬи1Н1илПМОСТ

Рис. 7.26. Арочный засыпной мост на термоопорах

1 — пролетное строение; 2 — труба металлическая полая; 3 — заборная стенка;
4 — устройство для мягкого въезда; 5 — дренаж; 6 — барьерное ограждение в виде
полых труб; 7 — ригель

Рис. 7.27. Распорный мост на термоопорах

С помощью специальных теплофизических расчетов можно
определить оптимальную длину пролета. Она определяется
условием промораживания грунта в подмостовом пространстве
путем сращивания линз мерзлого грунта, образуемых возле термо-
опор.

7.4. СЕВЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Конструкции столбов опор и технологии их возведения нераз-
рывно связаны. Для сложных геокриологических условий север-
ного строительства неприменимы, как правило, конструкции фун-
даментов и технологии их возведения, связанные с нарушением
температурного режима грунтов (например, буронабивные и буро-
опускные столбы сплошного сечения). Для этих условий рекомен-
дуются специальные северные технологии.

Для условий полуострове Ямал был отработан так называемый
горячий способ погружения полых фундаментных элементов [42].
Он разработан применительно к опорам, конструктивную основу
которых составляют металлические трубы диаметром от 630
до 3000 мм с толщиной стенок от 16 до 30 мм и глубиной погру-
жения до 40 м. Этот способ применим при устройстве как верти-
кальных, так и наклонных столбов (скважин).

Технология устройства бурозабивного столба опоры включает
в себя бурение направляющей скважины, бурение лидерной сква-
жины, свободную установку в направляющую скважину металли-
ческой трубы, прогрев металлической трубы и стенок лидерной
скважины, принудительное погружение трубы до проектной от-
метки, извлечение шлама. После этого выполняют сопутствующие
работы, к которым относятся устройство бетонной пробки, запол-
нение пазухи между столбом и стенками направляющей скважины
и искусственная подача холода с целью промораживания грунтов
основания (в случае необходимости) (рис. 7.28).

Рис. 7.28. Схема погружения сваи
Направляющую скважину 1 выбуривают известным способом
на глубину от 6 до 8 м диаметром не менее, чем на 20 см превы-
шающим диаметр столба 2.

Лидерная скважина бурится на проектную глубину столба диа-
метром на 60—80 мм меньше, чем диаметр столба. Перерыв между
окончанием бурения направляющей скважины и началом бурения
лидерной скважины не должен превышать одни сутки.

Далее в направляющую скважину устанавливают секцию
грубы 2. Перед этим внутренняя и внешняя поверхности его тща-
тельно очищаются от снега, грязи и наледи. Полый столб после
установки его в направляющую скважину фиксируют в проектном
положении. Фиксация осуществляется с помощью деревянных
клиньев.

Принудительное погружение металлических труб осуществляют
с помощью дизель-молота или вибропогружателя. При этом воз-
можна забивка свай с помощью обычного сваебойного оборудо-
вания непосредственно в мерзлые грунты без какой-либо их под-
готовки. Однако это возможно только в пластичномерзлых гли-
нистых грунтах без крупнообломочных включений с температурами
не ниже: для супесей — минус 0,3; для суглинков — минус 0,6; для
глин — минус 0,9°С. Для твердомерзлых грунтов применяют опи-
сываемый ниже «горячий» способ.

Поскольку погружение столба осуществляется до достижения
расчетного отказа, то низ столба может быть расположен ниже дна
скважины 5. При наличии в основании столба водоносных слоев
грунта заглубление трубы в грунт должно быть не менее 50 см ниже
проектной отметки. Операция прогрева столба и полости лидерной
скважины, в случае необходимости в этом, может быть частично
совмещена с операцией погружения столба.

Теплопрогрев полости лидерной скважины осуществляется
с целью перевода твердомерзлых грунтов в пластичномерзлые. Ве-
личину прогрева выбирают из расчета, чтобы погружение трубы
в лидерной скважине проходило в оттаявшем слое грунта. Толщина
слоя грунта 5, срезаемого трубой в процессе ее принудительного
погружения в лидерной скважине, составляет от 5 до 10 см.

Время прогрева скважины определяют по формуле

где 5 — толщина прослойки грунта со стороны полости скважины,
равная разности радиусов столба и скважины, м; 0 — скрытые
теплоты ддя перевода грунта из одного фазового состояния в другое,
ккал/м3; Г — температура воздуха в полости скважины в процессе ее
прогрева, град.
Скрытая теплота определяется по формуле

0 = у х х 80 КК^Л, х 80 ккал/ м3; (7—3)

где у — объемный вес скелета грунта, кг/м3;

ау — весовая влажность грунтах в долях единицы;

и? = —безразмерный;

Р] — вес воды в образце, кг/образец;

Р2 — вес сухого грунта в образце, кг/образец;

Р = Р1 + Р2 — общий вес образца, кг;

80 ккал/кг — количество скрытых те пл от в 1 кг воды;

1П — температура воздуха (среды) в полости скважины в процессе
теплой рогрсва, град.

Пример. При температуре подаваемого пара, равной 100°С,
средняя температура ( воздуха в полости 4 может быть порядка 50°С.
При толщине прослойки 5, равной 0,1 м, и 0, равной 30 000 ккал/м3,
время прогрева прослойки грунта составит примерно 3,9 часа.

Нагреватель 6 может представлять собой оборудование, распо-
ложенное вне столба и подающее теплоноситель (горячий воздух,
пар ит. п.) в шланг 7 внутрь полости с выпуском из полости через
отверстие 8. Наибольший эффект достигается в случае применения
пара за счет его высокой теплотворной способности и высокотем-
пературного конденсата. Нагреватель может также быть выполнен,
например, в виде электрической спирали и размещен внутри по-
лости. Выступающую над уровнем грунта часть столба утепляют
теплоизоляцией 9. Применение теплоносителей для прогрева про-
буренной скважины и столба позволяет характеризовать данный
способ как «горячее погружение».

После отогрева грунта на поверхности лидерной скважины
надостаточную глубину производится принудительное погружение
трубы с помощью вибропогружателя или дизель(гидро)-молота 4
до проектной отметки и получения расчетного отказа. Далее про-
изводится извлечение из полости трубы шлама и конденсата, обра-
зующегося при паропрогреве лидерной скважины и трубы.

С целью ускорения строительства, при наличии необходимости
в этом, после погружения полость трубы искусственно охлаждают.
Это способствует более быстрому смерзанию наружной поверх-
ности трубы с грунтом.

Операцию засыпки пазухи между стенками направляющей сква-
жины и столбом сухой цементно-песчаной смесью рекомендуется
проводить на заключительной стадии принудительного погружения
столба. Это способствует виброуплотнению сухой смеси за счет ви-
брации, создаваемой трубой.
Описанная технология применена на строительстве ряда мостов
на железнодорожной линии Обская — Бованенково и моста-эста-
кады через реку Юрибей на Ямале (см. рис. 7.18). Это сооружение
было возведено за 349 суток при нормативном сроке строительства
4,5 года (54 месяца, 1620 суток), т.е. в 11,6 раза быстрее. Объем бу-
рения мерзлого грунта при сооружении 110 столбчатых опор со-
ставил более 6500 м3. Глубина погружения стальных труб диаме-
трами от 1220 до 2400 мм составила от 30 до 40 м.

В случае псремежения инженерно-геологических элементов
в вечномерзлом и талом состояниях допускается использование
грунтов по принципу I, если применяются полые столбы, рабо-
тающие как термоопоры.

В случае применения столбов сплошного сечения использо-
вание грунтов по принципу 1 допускается, когда определяемая
по результатам изысканий температура на уровне нулевых годовых
амплитуд (на глубине > 10 м от поверхности грунтов) должна быть
не выше минус 2°С для незасоленных связных грунтов и не выше
минус 1,5°С для незасоленных несвязных грунтов.

7.5. РАСЧЕТЫ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВ

Решение задач, связанных с теплопроводностью, требует знания
граничных условий. Для решения конкретных задач обеспечения
надежности сооружений при проведении расчетов необходимо
задать температуру среды и закон теплообмена между грунтом
и средой. Это граничное условие III рода, значительно опреде-
ляющее динамику криогенных процессов. Закон теплообмена
в значительной мере определяется характером снежного покрова
в зоне расположения искусственного сооружения. Совместно с док-
тором техн, наук В. В. Пассеком была разработана расчетная схема
снегораспределения на мостах разных типов (рис. 7.29) [85].

Рис. 7.29. Расчетная схема
Математическое моделирование тепловых процессов основано
на применении закона теплопроводности, в соответствии с ко-
торым плотность теплового потока д прямо пропорциональна гра-
диенту температуры Т\

д = —Л. х §гад Т,

(7-4)

где К — коэффициент пропорциональности, называемый коэффи-
циентом теплопроводности.

Зависимость между температурой, временем и координатами
элементарного объема описывается дифференциальным уравне-
нием:

Э Т

(7-5)

где х, у, — координаты в пространстве; Т — температура тела

в рассматриваемой точке; / — время; Е. е, а, Ь, с — известные
функции от х, у, г, Т.

При промсрзании/протаивании грунтов происходит переме-
щение во времени и в пространстве границы раздела фазовых со-
стояний грунта (мерзлого и талого). При этом для описания про-
цесса требуется три условия:

. Э7л/
См(х,у,г)-— =
д1

_ . . ЪТт

Ст(х,у^)— =
д/

Тм =Тт = Тз

* ЪТм * ЪТт

Км —— — Кт ——
дп дп

ЪТм

Эх

дТт

, п = й3(0,

(7-6)

где См и Ст — теплоемкости соответственно мерзлого и талого
грунта; \ии Кт — коэффициенты теплопроводности соответственно
мерзлого и талого грунта; Ги? Тт, Т3 — соответственно температура
в мерзлой зоне, талой зоне, температура замерзания; п3{(} — коорди-
ната фронта замерзания; () — скрытая теплота при фазовых пере-
ходах; I — время.
Для численного решения задачи (7—3), известной как задача
Стефана, применен метод элементарных балансов. Этот метод
предполагает разбивку пространства на блоки, а времени — на вре-
менные шаги. Непрерывный во времени нестационарный процесс
теплопередачи заменяется последовательным решением стацио-
нарных процессов на каждом временном шаге. При этом диффе-
ренциальные уравнения заменяются разностными уравнениями,
которые имеют вид

А?

(7-7)

где /, у, к — номера блоков;

СЛу А - объемная теплоемкость материала блока (/,/, к).

Граничное условие III рода характеризуется зависимостью

=а(6-и + о)- (7-8)

Опытная проверка расчетных исследований проводилась путем
системных измерений температур вечномерзлых грунтов (ВМГ)
в специальных термометрических скважинах и в рабочих сква-
жинах, предназначенных для устройства в них столбов опор.

7.6. УЧЕТ КЛИМАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

7.6.1. Дефекты, вызываемые влиянием климата

Практически все железобетонные мостовые конструкции имеют
дефекты, которые в разной степени связаны с разрушительным
влиянием климата. Климатическая нагрузка имеет в своей основе
две составляющие: температурную и влажностную. Результатом
воздействий являются три принципиальных вида дефектов: про-
странственные, объемные и поверхностные.

Пространственные дефекты связаны с изменением положения
конструкции: наклоном, просадкой, выпучиванием, изгибом, сме-
шением, растяжкой (засыпных конструкций) и т. д. Причиной про-
странственных дефектов является, как правило, монофакторное
воздействие, например просадка грунта, давление грунта со сто-
роны насыпи, чрезмерное силовое воздействие техногенного или
природного характера и т.д. Примером таких дефектов является
нарушение контакта между элементами, выполненными из разных
материалов (например, между металлической главной балкой и же-
лезобетонной плитой проезжей части); асимметричность дефор-
маций (например, перекос опорных частей при многократно-по-
вторных односторонних воздействиях солнечной радиации на про-
летное строение).

Под воздействием климата в конструкции могут возникать ли-
нейные перемещения и относительные смещения элементов моста,
которые считаются «рабочими», не дефектными.

Объемные дефекты связаны с внутренним напряженно-дефор-
мированным состоянием в сечениях конструкций, нарушением
сплошности (разрывом) или иными дефектами, поражающими все
сечение. Причиной объемных дефектов являются, как правило,
не менее двух факторов, например сочетание температурных и си-
ловых воздействий.

Поверхностные дефекты связаны с процессами коррозии бе-
тона и арматуры, трещинами, сколами и т.д. в пределах защитного
слоя. Причиной поверхностных дефектов является совокупность
многих факторов, приоритетно-разрушительная роль которых
меняется во времени. Глубина поражения, а следовательно, зона
сечения, исключаемая из работы конструкции, остается неопре-
деленной. Предельной стадией является полное разрушение за-
щитного слоя. Поверхностные дефекты наиболее сложны для
изучения.

Основные виды воздействий, вызывающих поверхностные по-
вреждения в мостовых конструкциях, показаны в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Поверхностные дефекты в бетонных конструкциях

Состояние бетона кон- струкций Факторы воздействия на конструкции Характер поражений бетона
Высыхание П рирод но-кл и магические факторы Преждевременное рас- крытие опалубки Высокие градиентные усадочные напряжения с появлением трещин Недобор прочности бе- тона
Увлажнение Природно-климатические факторы Сток агрессивной воды с проезжей части Увлажнение бетона в резуль- тате неисправной изоляции Снижение прочности бетона Снижение морозостой- кости Химическая агрессия бетона Коррозия арматуры
Окончание таблицы 7.2

Состояние бетона кон- струкций Факторы воздействия на конструкции Характер поражений бетона
Неравномерное распределение температур Природно-климатические факторы Температурные напря- жения в сечении с обра- зованием трещин
Силовое поле напряжений Постоянные и временные нагрузки Фибровые напряжения на поверхности
Абразивный износ Перемещающиеся наносы Ледоход Карчеход Истирание бетона на по- верхности
Техногенные повреждения Нарушение правил пере- возки, складирования, мон- тажа и эксплуатации Сколы Трещины Отслоения защитного слоя

Влажностные (усадочные) напряжения в северной и умеренной
климатических зонах практически одинаковы. В жаркой зоне
с более сухим климатом перепады вла го соде ржания по сечению
конструкций, а следовательно, и напряжения, выше на 15—20%.
Проведенные расчеты показали, что время достижения макси-
мальных усадочных напряжений зависит от массивности эле-
ментов. Чем более массивен элемент, тем в более поздние сроки
достигаются максимумы напряжений. Например, для элементов
с параметрами около 600 мм это время составляет от 1,5 до 4—5
месяцев. При этом становится принципиально важным, на какой
период года приходятся пики напряжений. В летний период пики
наиболее высокие, в осенне-весенний — наиболее низкие.

Отсюда следует, что на напряженное состояние и трещино-
образование мостовых конструкций, близких по своей массивности
к указанному параметру, оказывает влияние сезонность их изгото-
вления. Конструкции, изготовленные летом, например, поскольку
пики напряжений в них приходятся на осень — начало зимы, нахо-
дятся в более предпочтительном положении, чем конструкции, из-
готовленные зимой. Пики напряжений в них приходятся на летний
период. Летний период, кроме того, содействует более интенсив-
ному протеканию процесса гидратации цемента, что также сказы-
вается на снижении растягивающих напряжений на поверхности
примерно на 10%. Проведенные обследования свидетельствуют,
что балки летнего изготовления имеют в 5—6 раз меньше трещин,
чем балки зимние.

Рассмотрим более подробно результаты влияния климата на от-
дельные элементы моста.
7.6.2. Деструктивные процессы в защитном слое

Особо неблагоприятной зоной в железобетонных конструкциях
является защитный слой бетона. Призванный играть роль защиты
конструкций от агрессивного воздействия внешних сил, он явля-
ется наиболее слабым местом и сам нуждается в защите. Часто он
бывает полностью разрушен, вследствие чего обнажается рабочая
арматура (см. рис. 1.10).

Исследования автора показали, что изменение относительной
влажности воздуха в течение года сказывается на изменении влаж-
ности бетона на глубине до 9-10 см. Толщина активного слоя, в ко-
тором колебания влагосодержания особенно значительны, состав-
ляют около 1 см (рис. 7.30). Градиентные усадочные напряжения
на этой глубине в два раза меньше, чем максимальные — на по-
верхности.

Рис. 7.30. Изменение влагосодержания на поверхности и в массиве кон-
струкции

В свою очередь поверхностные напряжения близки к пределу
прочности бетона на растяжение.

Фасадные поверхности крайних балок пролетных строений под-
вергаются дополнительным негативным воздействиям в виде сол-
нечной радиации, косых дождей и ветра. Растягивающие напря-
жения на «освещенных» участках могут быть больше напряжений
на «теневых» на 50—80% [29].

Натурные обследования железобетонных пролетных строений
автодорожных мостов в стадии эксплуатации подтвердили, что
число трещин на наружных поверхностях резко превышает число
трещин на внутренних сторонах блоков. Это соотношение может
достигать 20:1 и даже 30:1 [10]. При этом имеет значение ориен-
тация моста. Число трещин на поверхностях, обращенных на юг,
запад и восток, в четыре раза больше, чем на поверхностях, обра-
щенных на север [57].

Градиентные усадочные напряжения по своей величине доста-
точны, чтобы быть самостоятельной причиной трешинообразо-
вания. Однако они дополняются еще целым рядом разрушительных
воздействий.

В поверхностном слое в наибольшей степени проявляется анта-
гонизм между арматурой и бетоном, связанный с разницей в коэф-
фициентах температурного линейного удлинения, которая может
достигать 20—25%. Перепады температур имеют наибольшие ам-
плитуды и частоты именно в поверхностных слоях и затухают с глу-
биной, В зимний период в диапазоне температур от —40 до -50°С
влагонасыщенный бетон получает деформации расширения вместо
сокращения. Нельзя не отметить и эффект отслоения поверх-
ностных слоев в тех случаях, когда арматура подвержена коррозии.

Каркасная арматура в многоярусном варианте (так называемые
матаровские каркасы) вызывает возмущение в процессе массопе-
реноса. Именно такая схема армирования быстрее приводит к пол-
ному разрушению защитного слоя.

Играет роль и анизотропия прочности бетона, связанная с не-
достаточным виброуплотнением и пересыханием материала. Пере-
сыхание в данном случае связано с недостатком транспорта влаги
из глубины и с нарушением технологии тепловлажностной вы-
держки бетона, в частности с преждевременным раскрытием опа-
лубки.

С учетом конкретных составов и закономерностей роста проч-
ности бетона во времени было выявлено, что на глубине до 2,5 мм
имеет место недобор прочности, который составляет около 30%.
О пониженной прочности поверхностного слоя свидетельствуют
натурные обследования, которые показали, что в балках с есте-
ственной выдержкой бетона, распалубленных через 2—5 суток
после бетонирования, усадочных трещин на поверхности выявлено
в 10—20 раз больше, чем в пропаренных балках.

В глубинных слоях конструкций, где вода «заперта» и где вы-
сокая влажность бетона сохраняется в течение многих лет, продол-
жающийся процесс гидратации цемента приводит к повышенной,
по сравнению с проектной, прочностью бетона.

Защитный слой бетона Д конструкций непосредственно влияет
на долговечность этих конструкций. Так, по японским данным,
если принять, что при Д = 40 мм долговечность К = 1, то:

при Д = 50 мм К = 1,56;

при Д = 30 мм К = 0,56;

при Д — 20 мм К = 0,25.
Для снижения негативного воздействия климата рекомендуется
в Т-образных балках, расположенных с фасадных сторон пролет-
ного строения, удлинять тротуарные консоли и создавать обратный
наклон поверхностей главных балок (коробок). Эти меры направ-
лены главным образом на уменьшение отрицательного влияния
косых дождей и солнечной радиации.

В узлах сопряжения элементов конструктивно оправдано соот-
ношение их модулей поверхностей, не превышающее 1,7. Места
соединения элементов должны иметь плавные вуты.

В тех случаях, когда есть возможность выбора, следует приме-
нять менее массивные конструкции.

В балках зимнего изготовления полезно покрытие поверхностей
лаками, чтобы замедлить высыхание бетона. Эти лаки испарятся со
временем, однако свою положительную роль (сглаживание гради-
ентных усадочных напряжений) они сыграют.

Дополнительными способами снижения уровня градиентных
усадочных напряжений являются:

— применение бетона низких марок;

— по возможности как можно более поздняя распалубка;

— защита только что изготовленных конструкций от потери
влаги.

7.6.3. Расчетная оценка влияния климата

Малые мосты, состоящие из малоразмерных и, как правило,
сборных элементов, не требуют объемных расчетов температурного
и влажностного режима. Но если возникают случаи применения
массивных конструкций в монолитном исполнении, то может по-
явиться необходимость в расчетах температурных и усадочных на-
пряжений, которые возникают в процессе изготовления или экс-
плуатации этих конструкций.

Для расчетного определения температуры и влажности капил-
лярно-пористых тел, каким является бетон, рекомендуется ис-
пользовать систему дифференциальных уравнений, предложенную
проф. С. В. Александровским [2], которая применительно к пла-
стине имеет вид:

_ Э2/ ц э

Эт а<1 Эх2 уС Эт ’

ЭН Э2(7 I Э

"Т “ К ЧТ + — т- ’
Эт ох у Эт

(7-9)

(7-Ю)

где II и / — влагосодержание и температура в рассматриваемой
точке; т — время; а — коэффициент температуропроводности;
К — коэффициент диффузии влаги; С — удельная теплоемкость;
Э — функция удельного тепловыделения цемента; Н — функция
гидратации цемента; Ц — расход цемента; у — объемный вес.

Уравнение теплопроводности (7-9) записано при условии по-
стоянства коэффициента температуропроводности и теплоемкости.
Уравнение влагопроводности (7—10) отражает особенность тверде-
ющего бетона. При отсутствии внутреннего стока влаги это урав-
нение приобретает вид уравнения Фурье для теплопроводности:

ди

— КхУ2х1/, (7-11)

Эт

где V2 — оператор Лапласа.

В уравнении (7—11) коэффициент диффузии К принимается
в виде константы. Его значения, полученные разными авторами,
в том числе и зарубежными, и разными способами (в лабораторных
условиях), различаются на четыре порядка. В качестве норматив-
ного значения принят К = 1,2 см2/сут. Это значение получено
проф. С.В. Александровским (НИИЖБ) на образцах из раствора,
имеющего возраст от 12 до 17 суток и высокое В/Ц (В/Ц = 0,575—
0,93). Вышеуказанное значение К введено в СНиП П-И, 14-69.

При исследовании массопереноса исходят из того, что изме-
нение влажности бетона происходит вследствие двух основных
причин:

— химического связывания воды при гидратации зерен це-
ментного клинкера и сопутствующего ему процесса адсорб-
ционного связывания воды на поверхности новообразований
(внутренний сток влаги);

— влагообмена с окружающей средой.

Климат в виде температурной составляющей является достаточно
хорошо изученным фактором воздействия на деформативные и си-
ловые параметры сооружения. Данной проблеме посвящено много
исследований. Работ, посвященных градиентной усадке, очень мало.
Малая изученность проблемы объясняется прежде всего сложностью
усадочных процессов в бетоне. В настоящее время градиентные на-
пряжения в прямом виде не учитываются в расчетах. Учет их произ-
водится грубыми косвенными методами, не отражающими сущность
и механизм возникновения влажностно-напряженного состояния.
В известных работах совершенно недостаточное внимание уделено
комплексному влиянию климата, в том числе сурового. Напря-
женно-деформированное состояние исследовалось без учета осо-
бенностей изготовления конструкций и влияния этих особенностей
на состояние конструкций во время эксплуатации. Между тем ис-
следования, проведенные разными организациями, свидетельствуют
о том, что этот вид воздействий является одним из наиболее опасных
для железобетонных конструкций.
Напряжения от усадки влагоиотерь, возникающие на поверх-
ности конструкций (градиентные) и по всему сечению (стыковые),
можно учесть расчетным путем, используя для этого зависимости,
представленные ниже.

Максимальные продольные растягивающие напряжения о^ах
выражаются зависимостью:

= 1,8 X дираеч х х ® [кгс/см2], (7-12)

где Ег11 — 40000 кгс/см2 — длительный модуль упругости, принятый
для упрощения расчетов в упругой стадии; при этом ползучесть бе-
тона учитывается косвенно; К — полутолщина элемента, высыхаю-
щего с двух сторон, или толщина элемента, высыхающего с одной
стороны, см; — расчетный перепад влагосодержания по се-
чению конструкции, %; ДЦ,асч = /7кр -Ц», где 11кр и 11р опреде-
ляются по формулам:

икр= 1,6 х ви

(7-13)

где В — количество воды затворения, в сотнях литров; Т — весовое
влагосодержание цементного камня; Кп — коэффициент, учиты-
вающий полноту гидратации.

6,6 хф 2,7x5/17-0,81

1 - 5/ Д + 1,05-ф

Кп = 1 + 0,45 / Ц при В/Ц < 0,5 .

Достоинством зависимостей является учет состава бетона и сте-
пени гидратации цемента; 77 может быть определен эксперимен-
тальным путем.

Сжимающими напряжениями в глубинных слоях бетона вслед-
ствие их небольшой величины допускается пренебречь. Влияние
армирования на напряженное состояние допускается нс учитывать,
считая железобетонные конструкции как бетонные.

Время достижения максимальных градиентных напряжения ,
отсчитываемое с момента распалубки конструкции, определяется
по формуле:

<;= (0,004352+ 0,08 К) х фсг (в месяцах). (7—14)

Из представленных зависимостей видно, что чем большую тол-
щину имеет элемент, тем более высокие напряжения возникают
в нем и тем большее время требуется для достижения максимума
этих напряжений.
Максимальные стыковые напряжения определяются зависимо-
стью:

о™ = 9

(7-15)

где Л/уИ М2 — модули поверхности сопрягающихся элементов, 1/м.

Время достижения о™ описывается зависимостью
1ИиЛ

= (41 - 3,7М) х фсг (в годах),

(7-16)

где М — модуль поверхности наименее массивного элемента, 1/м.

Максимальные градиентные и стыковые напряжения следует
учитывать раздельно, т.к. они не совпадают во времени.

В особых случаях расчета перегруженность или наличие разру-
шений в защитном слое бетона могут быть учтены путем исклю-
чения из расчетной части сечения поверхностного слоя глубиной
1 см. Именно в этой зоне наиболее активны влажности о-усадочные
проявления. И, как показывает практика эксплуатации, ослабление
рабочего сечения за счет выхода из строя поверхностного слоя при-
водит к нерасчетной работе конструкций.
Глава 8
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ БЕСШОВНЫХ МОСТОВ

8.1. РЕГИСТР МОСТОВ

Построенные искусственные сооружения должны находиться
под постоянным наблюдением. Это связано с тем, что со временем
происходит деградационный процесс, то есть физическое и мо-
ральное старение сооружения, когда ухудшаются заложенные при
проектировании и строительстве параметры. В худшую сторону ме-
няются свойства материалов: бетона, металла, гидроизоляции, ре-
зины и др. Они приобретают хрупкость, «усталость», пониженную
деформативность. Увеличиваются раскрытие трещин, коррозия,
напряжения в сечениях. Задержка во времени с ремонтом, ре-
конструкцией, восстановлением тех или иных элементов моста
сказывается естественным образом на снижении долговечности
сооружения и увеличении финансовых затрат. Своевременный
и качественный ремонт — это наиболее эффективный способ пре-
дупреждения чрезвычайных ситуаций.

Наблюдения за состоянием эксплуатирующихся сооружений
должны осуществляться высокопрофессиональными специа-
листами. Этим целям и служит государственный орган — Регистр
мостов [21].

В состав Регистра входят мостовые инспекторы, курирующие
регионы страны. Инспекторы не являются чиновниками, это по-
левые работники.

Их основные функции следующие:

— регулярные визуальные наблюдения за сооружениями через
определенные интервалы времени (или в характерные мо-
менты сезона), разовые инструментальные измерения дефор-
маций, перемещений или напряжений в отдельных элементах
сооружения путем применения современных приборов;

— длительный инструментальный контроль;

— привлечение в необходимых случаях мостоиспытательных
станций и других спецподразделений для проведения испы-
таний, и обследований эксплуатируемых сооружений;

— анализ и принятие окончательного решения по результатам
проведенных обследований или испытаний;

— анализ роли и влияния произошедших изменений временной
нагрузки, в том числе пропуска сверхтяжелого транспорта,
экстремальных проявлений природно-географических, кли-
матических и сейсмических факторов, гидрологического и ле-
дового режимов водотока в створе мостового перехода и др.;

— контроль качества содержания мостов;

— обучение и консультирование персонала, занятого на содер-
жании искусственных сооружений;

— оперативное и в максимальном объеме представление Ру-
ководству по эксплуатации искусственных сооружений кар-
тины фактического состояния сооружений и рекомендаций
по предотвращению или исправлению неприятных ситуаций;

— проверка комплектности и изучение технической докумен-
тации на сооружение; проверка наличия данных о деталях
(подробностях) строительства. Эти данные могут помочь
в дальнейшем более точно определить болезнь сооружения;
они в настоящее время практически полностью отсутствуют
в комплекте исполнительной документации;

— участие в обсуждении проектов строительства или ремонта
сооружений, а также в приемке законченных строительно-
ремонтно-восстановительных работ;

— определение потенциальных проблем, анализ и подготовка
вариантов их решения.

Результаты деятельности мостового инспектора позволяют:

— помочь Руководству по эксплуатации искусственных соору-
жений принять грамотные решения о необходимости ре-
монтно-восстановительных работ на том или ином объекте;

— оценить остаточный ресурс стареющих искусственных соору-
жений;

— с использованием оценки риска сооружения от комплекса
угроз техногенного и природного характера более грамотно
выстроить концепцию страхования сооружений и т.д.

Важно подчеркнуть, что инспектор принимает самостоятельное
и независимое решение.

Столь ответственные функции мостового инспектора непо-
сильны малоквалифицированным специалистам, здесь требуется
высочайшая квалификация. Специалист должен быть интелли-
гентным и разносторонним инженером с широким и глубоким пер-
сональным опытом строителя, проектировщика и учен о го-иссле-
дователя. Возрастной ценз ограничивается снизу: нс менее 45 лет.

Мостовые инспекторы должны назначаться приказом министра
транспорта не менее чем по одному человеку на регион. Наличие
инспекторов в каждом регионе является обязательным.

Рекомендации к назначению инспекторов дает технический
совет, имеющий в своем составе специалистов из ведущих научно-
исследовательских, проектных, строительных и эксплуатирующих
организаций страны. Этот же совет занимается переаттестацией
мостовых инспекторов.

Грамотное содержание мостовых сооружений выгодно с эко-
номической точки зрения, так как позволяет сэкономить колос-
сальные государственные средства на транспортные расходы.

Эта грамотность предполагает, что в документах по содержанию
искусственных сооружений должен быть отражен индивидуально
каждый из объектов. Поскольку при проектировании и строи-
тельстве малого мостового сооружения реализуются те или иные
его особенности проектирования, строительства, геологии, гидро-
логии, геокриологии, эти особенности должны быть отмечены в ра-
бочей документации и акте приемки законченного строительством
моста. В актах на скрытые работы следует отражать, в частности,
все особенности производства буровых и сваебойных работ. К их
числу относятся:

— тип машин и механизмов;

— время и причины остановки производства работ;

— способ подачи бетона;

— аномальные изменения погоды;

— случаи подтопления скважин и др.

Эти данные могут быть востребованы в дальнейшем при инспек-
тировании, обследованиях и испытаниях сооружения в процессе
его эксплуатации, и особенно при оценке состояния подземной,
невидимой части мостов.

Для эксплуатирующих организаций важно, чтобы законченное
строительством сооружение было качественным и нс имело скрытых
дефектов. Важнейшим шагом к этому является возвращение к ранее
успешно использованному принципу — региональному размещению
мостостроительных организаций. При этом имеется в виду, что
практически в каждом регионе должно функционировать мостостро-
ительное подразделение, предназначенное для выполнения работ
в своей области. Это позволит строить мосты без оглядки на чинов-
ников, устраивающих криминальные тендеры. Это позволит также
выдерживать достойный гарантийный срок, равный не менее 50 лет.
Наличие «своей» постоянной организации означает постоянную ее
готовность вмешаться в работу сооружения, когда в нем возникнут
какие-либо неисправности. Переход на апробированную ранее
систему позволит нейтрализовать частично негативное влияние ЧФ,
о чем говорилось в разделе 1.2.

8.2. О НОВОЙ КЛАССИФИКАЦИИ МОСТОВ

Коалиционная взаимосвязь моста и подходных насыпей делает
необходимым по-иному, чем это было принято ранее, классифипи-
ровать малые мосты, поделив их на два основных вида: мосты, рас-
положенные внутри насыпи (арочные засыпные мосты) и мосты,
объединяющие разомкнутую препятствием насыпь (балочные
мосты).

Существующая классификация балочных мостов [91, п. 1.7],
в соответствии с которой мосты подразделяются на малые (длиной
до 25 м), средние (от 25 до 100 м) и большие (свыше 100 м), условна.
Условность проявляется в отсутствии границ между классами
и в равном подходе к мостам всех классов при их проектировании,
строительстве и эксплуатации.

Между тем выявленные физические представления о малых
мостовых сооружениях, учитывающие их специфические осо-
бенности, позволяют реально выделить их по сравнению
с большими мостами. С учетом полученных закономерностей
целесообразно ввести новую классификацию вместо ныне суще-
ствующей.

В соответствии с новой классификацией все мосты следует де-
лить на два класса: малые — длиной до 65 м, и большие — длиной
более 65 м. При этом длина пролетного строения малого моста в за-
висимости от длины консолей составляет от 50 до 57 м. Средние
мосты (длиной от 25 до 100 м), соответствующие ныне действующей
классификации, «размываются», «растворяясь» в малых и больших
мостах.

При расчете малых мостовых бесшовных сооружений, при-
нимаемых в соответствии с новой классификацией, следует ис-
пользовать другую систему нагрузок. В частности, в качестве
временных подвижных нагрузок следует принять повышенные:
на один класс выше, чем для больших мостов, — нагрузки А 15
и НК-110 вместо А 11 и НК-80, ныне нормируемых в соответ-
ствии с [91]. Повышенные нагрузки А 14 и НК-100 уже при-
няты в новом ГОСТ [23]. Еще ранее повышенные нагрузки А 14
и НК 80 явочным порядком были приняты для проектирования
мостовых сооружений в зоне МКАД [77]. Расчет на временные
подвижные нагрузки следует проводить на фактическое ко-
личество колонн автомобилей, которые можно расположить
на проезжей части в пределах габарита без учета полос безопас-
ности.

Продольные горизонтальные нагрузки от торможения транс-
порта, а также поперечные горизонтальные силы можно не нор-
мировать. При этом учитывается фактическая совместная работа
моста с насыпями.

Практика эксплуатации мостов показала, что в ряде случаев
именно многократно повторяющиеся нагрузки являются при-
чиной разрушения плиты проезжей части.Поэтому пролетные
строения и проезжую часть следует рассчитывать на выносливость.
Вместо квазистатического учета динамических воздействий необ-
ходимо ввести в нормативную базу непосредственный учет па-
раметров, определяющих процесс колебаний: массу и жесткость
пролетных строений, диссипативные и демпфирующие свойства
и т.д.

В настоящее время нормативное обеспечение малых мостовых
бесшовных сооружений находится в противоречии с действующей
нормативно-рекомендательной базой. Это противоречие устра-
няется путем пересмотра существующей базы.

Рассмотрена статистика распространения мостовых сооружений
с длиной пролетов до 50 м. Анализ выполнен по следующим реги-
онам: Якутия — 514 автодорожных и 162 железнодорожных моста;
север Западной Сибири — 179 железнодорожных моста; Мор-
довия — 311 автодорожных; территория СССР (виадуки) — 570.
Часть полученных результатов представлена в виде гистограмм
(рис. 8.1).

Анализ показал, что среди якутских автодорожных мостов две
трети являются деревянными и дсрсвометаллическими. Из 166 ка-
питальных мостов малые составляют 81%.

На железнодорожной линии Беркакит — Том мот малые мосты
составляют 75% от общего количества. Все они однопролетные.
Среднее расстояние между мостами — 2,5 км.

На железнодорожной линии Ягельная — Ямбург (север Западной
Сибири) малые мосты составляют 85% от общего количества. Рас-
стояние между мостами (большими и малыми) на сети автомо-
бильных и железных дорог примерно одинаково и составляет 5 км.
В этом регионе на один километр магистральных автодорог при-
ходится семь километров промысловых (эти мосты не подлежали
обработке).

На сельских дорогах Нечерноземья малые мосты составляют
79%. Одно сооружение приходится на 15—20 км дорог.

Железнодорожные виадуки с высокими опорами до 30 м и про-
летными строениями до 45 м составляют около 86% от общего
числа рассмотренных сооружений.

В целом можно считать, что малые мосты с длиной пролетных
строений до 50 м составляют на автомобильных дорогах от 70
до 80%, на железных — около 80—85% от общего количества
мостов.

Эти результаты нельзя считать точными в силу ограни-
ченного объема выборки. Однако они дают представление
о размерах области применения малых мостовых бесшовных
сооружений.
Общая выборка - НО
мостов

I I

23* 27* 34.2 45.1 55*

Длина пролёта, м

х
О

Общая выборка - 52 моста

1 I 2
о

20 ЛО 100 140 1Ю 230 260 >260

Длина пролётов, м

Однопролётные мосты

(ж.д линия 1 кркннри-Гоммог)

М । ни о!<ролёт11ыс мое 1 ы

(ж д линия Перюшри-Томмпт)

Общая выборка - 98 мостов

2 2*2,

II* 16.5 II* 23* 34* 44.0 55* 66,0 18.0

Длина пролета, м

Однопролёшыс мосты

(ж.д. линия Коротчаево-Ягсльная-Падым
и Ягсльная-Ямбург)

114

§ Общая выборка -311 мостов

5 *°

9 «о

Е во

§ 40

20 14

’ , 10

о 25 50 75 100 125 150 150

Длина моста, м

Автодорожные мосты
(Республика Мордовия на 01.01.2003)

Общая выборка - 39 мостов
о
§ *

О 30 30 40 50 60 70

Длина пролётов, м

Многопролёт ные мосты

(ж.д. линия Коротчасво-Ягсльная

-11адым)

42,4

23.9

I ।

10 ™

4.4

0.7 » * М

0 115 117 27 6 45 0 660

165 23.6 335 55.0 110.0

Длина пролётов, м

Пролётные строения ж.д. виадуков

Рис. 8.1. Гистограммы распределения мостов
8.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСШОВНЫХ
МОСТОВ

Учет работающих в единой системе всех элементов моста, на-
сыпи и грунтового основания позволяет вскрыть действительное
распределение нагрузок между этими элементами и учесть пере-
менность свойств инженерно-геологических элементов в створе мо-
стового перехода. Эта переменность является нередкой в практике
мостостроения.

Применение гибких опор позволяет:

— снизить вдвое материалоемкость устоев;

— отказаться в большом числе случае от опорных частей путем
объединения опор с пролетными строениями шарнирными
либо жесткими связями; это позволяет избежать возможного
заклинивания металлических опорных частей и разрушения
РОЧ, что ведет к ненормированной работе сооружения
в целом;

— снизить вдвое максимальные перемещения торцов пролет-
ного строения по сравнению с перемещениями, которые
имеют место в случае традиционного применения непо-
движных и подвижных опорных частей;

— применять полые фундаментные элементы, работающие как
термоопоры. Это обстоятельство является хорошей адап-
тацией к возможному глобальному потеплению климата.
По сравнению с традиционными столбами сплошного се-
чения, например диаметром 1 м, экономия материалов
на каждые 10 м буровой скважины составляет: бетона —
7,5 м\ арматуры — 0,53 т. При этом существенно упрощается
технологический процесс. Толстостенные оболочки по-
зволяют уменьшить число столбов в опоре, за счет чего со-
кращаются объем буровых работ и расход материалов.

В существующих устоях, запроектированных по традиционной
схеме, стойки, являющиеся одновременно свайными элементами,
подвержены дополнительной сжимающей силе от осадки на-
сыпи, которая возводится после завершения строительства моста.
В бесшовных сооружениях насыпь как элемент моста возводится
в начальной стадии строительства и используется в качестве ин-
женерно-геологического элемента (ИГЛ). Это способствует полу-
чению дополнительного технико-экономического эффекта.

Применение непрерывной железобетонной плиты проезжей
части позволяет отказаться от шкафных блоков, ДШ, переходных
плит и опорных частей.

Железобетонные плиты проезжей части на мосту и подходах более
выгодны, чем асфальтобетонное покрытие [56]. Затраты на изгото-
вление и содержание железобетонной плиты в расчете на 30-летний
период эксплуатации в 1,2 раза меньше, чем асфальтобетонного по-
крытия. Эффект достигается за счет увеличения интервалов между
ремонтами, снижения затрат на содержание, возможности использо-
вания местных строительных материалов при малой дальности их пе-
ревозки и т.д. Только стоимость сэкономленного топлива, из опыта
использования твердых дорог в США, позволяет окупить бетонное
покрытие уже через семь лет эксплуатации.

Кроме этого, железобетонным плитам характерны беспыль-
ность, водонепроницаемость, малое сопротивление качению
колес, большое трение скольжения как для сухого, так и влажного
состояния поверхности покрытия. На железобетонном покрытии
снижается вдвое уровень ДТП [56].

Применение модифицированного сталефибробетона позволяет
усилить экономический эффект [6] за счет улучшения деформа-
тивно-прочностных и иных характеристик: водо-с олене проницае-
мости (XV > 20), морозостойкости (Р > 300 в солях), ударной вязкости,
истираемости; снижения строительной стоимости; ускорения сроков
строительства с учетом более быстрого набора прочности СФБ и др.

Эффект от применения железобетонной плиты проезжей части
увеличивается с ростом транспортных потоков.

Стоимость строительства арочных засыпных мостов меньше
стоимости типовых балочных сооружений от 15 до 50%.

Ниже приведена для сравнения стоимость 1 кв. м моста, где
самая низкая стоимость принята за единицу.

Арочные засыпные мосты:

Н нас = 4 м; Ьмоста = 10,8 м К = 1;

н „ас = 11,5 м; Ц1оста = 10,3 м К = 1,3;

Н „ас = 12,8 м; Ьмоста = 10,1 м К = 1,45;

Сборно'разборный металлический мост:

Н нас = 9 м; Ьмоста = 77,3 м К = 1,9;

Мост с деревометаллическим пролетным строением:

Н нас = 2,5 м; Ьмоста = 19,3 м К = 2,1.

Распорный железнодорожный мост с железобетонным про-
летным строением, схема I х 13,5 м, заменяющий собой базисный
вариант «Проекттрансстроя», схема 1 х 16,5 м, оказался более вы-
годным по расходу железобетона (соответственно 85,5 и 105,6 м3)
и по стоимости сооружения — в 1,3 раза.

Стоимость строительства однопролетных балочных мостов
на лежневых фундаментах в 2—2,5 раза меньше, чем типовых ба-
лочных конструкций таких же пролетов. Достоинством мостов
с устоями лежневого типа является то, что строительство их
в условиях бездорожья не требует транспортировки громозд-
кого сваебойного или бурового оборудования, а качество работ
по устройству фундаментов легче контролировать.
Преимуществом бесшовных мостов во время эксплуатации явля-
ется:

— увеличение межремонтных сроков (за счет отказа от много-
слойного пирога проезжей части, заменой его непрерывной
плитой, за счет ликвидации протечек через ДШ на опоры,
за счет отказа от самих ДШ и др.);

— улучшение комфортности проезда по мосту;

— возможности увеличения скорости проезда и грузоподъем-
ности транспорта;

— увеличение устойчивости насыпи на подходах к мосту за счет
устройства дренажной системы;

— большей открытости для внешнего осмотра (большие мосты
имеют больше закрытых пространств в виде коробов про-
летных строений, футляров для опорных частей, потайных
зон для крепления ДШ).

Бесшовная модель малого моста наилучшим образом спо-
собствует гашению колебаний от ударно-повторных нагрузок
от проходящего транспорта. В общем случае это делается путем
повышения изгибной жесткости пролетных строений, улучшения
диссипативных свойств (характеризующих рассеивание энергии
колебаний) и использования конструкционного демпфирования
[48].

Увеличение класса нагрузки приведет, естественно, к росту
средней стоимости строительства малых мостов. Однако оно не-
значительно. Так, в результате проведенных расчетов [26] получены
следующие коэффициенты увеличения стоимости строительства
мостов, имеющих пролеты длиной от 21 до 40 м: А 12 — 1,008;
А 13 - 1,017; А 14 - 1,026; А 15 - 1,035.

При сопоставлении влияния на стоимость строительства этих
четырех классов нагрузок, а также нагрузки А 11 было выявлено,
что нормативная нагрузка А 14 дает наибольший интегральный
экономический эффект. Он достигается за счет повышения ско-
рости движения сверхтяжелых автомобилей и автотранспортного
потока в целом, от сокращения затрат на содержание мостов, от по-
вышения долговечности мостов и др.

В целом можно отметить, что долговечность бесшовных мостов
увеличивается в 2,5 раза по сравнению с типизированными, стои-
мость строительства снижается на треть, качество проезда по ним
резко улучшается.

Переход к бесшовным мостовым сооружениям — важный шаг
по пути решения стратегической задачи транспортного строи-
тельства — повышение долговечности мостов. Предлагаемый
подход к совершенствованию малых мостов открывает новое на-
правление в мостостроении.
Библиографический список

1. Адмаев О.В. Долгосрочный анализ состояния мостовых сооружений на ав-
томобильных дорогах [Текст] / О. В. Адмаев [и др,] // Труды всерос. конфе-
ренции. Кемерово, 2005.

2. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций
на температурные и влажностные воздействия (с учетом ползучести) [Текст] /
С.В. Александровский. — М.: Стройиздат, 1966.

3. Андреев В.Г. О величине тормозных сил, воспринимаемых опорами мостов.
[Текст] / В. Г. Андреев, Г.К. Глыбина // Транспортное строительство. —
1970.-№ 1.

4. Андреев В.Г Экспериментально-теоретическое исследование работы желез-
нодорожного моста с деревянными опорами на продольные силы [Текст] /
В,Г. Андреев, Д.Н. Поляков // Транспортное строительство. — 1979. — № 2.

5. Антонов ЕА. Вопросы долговечности железобетонных мостов [Текст] /
Е.А. Антонов // Проектирование, содержание и ремонт искусственных со-
оружений. Труды Гипродорнии. — М., 1981.

6. Антропова ЕА. Оценка эффективности и долговечности новых конструк-
тивно-технологических решений [Текст] / Е.А. А1ггропова, И.А. Бегун// На-
учные труды ОАО ЦНИИС. — М., 2004. — Вып. 220.

7. Антропова ЕА. Испытания образцов на стесненную усадку влагопотерь
[Текст] /Е.А. Антропова, Б.А. Дробышевский, А.С. Антипов, П.В. Аммосов//
Научные труды ОАО ЦНИИС. - М., 2004. - Вып. 225.

8. Антропова ЕА. Использование деформационной расчетной модели стале-
фибробетонных конструкций мостов [Текст] / Е.А. Антропова, Б.А. Дробы-
шевский, И.А. Бегун, П.В. Аммосов // Научные труды ОАО ЦНИИС. — М.,
2004. - Вып. 225.

9. Артамонов Е.А. Состояние и проблемы типового проектирования ис-
кусственных сооружений железных дорог [Текст] / Е.А. Артамонов,
С.А. Шульман //Транспортное строительство. — 1972. — № 12.

10. Баточик ЗА. Обследование моста после тридцатилетней его эксплуатации
[Текст] / Э.А. Балючик, Б.А. Дробышевский // Автомобильные дороги. —
1977,-№ 1.

11. Берг О.Я. Высокопрочный бетон [Текст] / О.Я. Берг, Е.Н. Щербаков, Г. П. Пи-
санко. — М.: Изд-во литературы по строительству, 1971.

12. Богданов Н.Н. Общие положения классификации пролетных строений жд.
мостов по грузоподъемности по методу предельных состояний [Текст] /
Н.Н. Богданов, И.А. Сильницкий // Железобетонные пролетные строения
мостов: сб. МИИТ. — М., 1969. — Вып. 275.

13. Бондарович Б.А. Повышение надёжности малых искусственных сооружений
на автомобильных дорога [Текст] / Б.А. Бондарович, Г.С. Переселенков,
А.Н. Звягинцев, И.К. Матвеев // Наука и техника в дорожной отрасли. —
2001.-№ 1.

14. Бычковский Н.Н. Сталежелезобетонные мосты [Текст] /Н.Н. Бычковский,
В.П. Акатов, В.П. Величко, С.И. Пименов. — Саратов, 2007.
15. Васильев А. И. Методология системного подхода к нормированию и натурным
исследованиям автодорожных мостов [Текст]: дис.... д-ра техн, наук /А. И. Ва-
сильев. — М., 2003.

16. Васильев А.И. Оценка динамических воздействий автомобильной нагрузки
на мост и учет их в нормах проектирования [Текст] / А.И. Васильев // Транс-
портное строительство. — 2007. — № 5.

17. Верхолин ВЛ Особенности расчёта и подбора параметров сейсмоизоляции
мостов [Текст] / В.А. Верхолин // Сейсмостойкое строительство. Безопас-
ность сооружений. — 2004. — № 2.

18. Верхолин ВЛ. Роль демпфирования в сейсмоизоляции мостов [Текст] /
В А. Верхолин // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. —
2005. - № 1.

19. Воронцова С. Тяжеловесы [Текст] / С. Воронцова, М. Гелин //Автомобильные
дороги. — 2005. — № 10.

20. Гамазин И.В. Современное состояние российских автомобильных дорог
[Текст]/И.В. Гамазин // Бюллстсныранспортной информации. — 2007. —
№3.

21. Г'збшман Е.Е. Теория и расчёт предварительно-напряжённых железобетонных
мостов [Текст] / Е.Е. Гибшман, М.Е. Гибшман. — М., 1963.

22. Глыбина Г К. Исследование распределения п родольных сил от подвижного со-
става междуопорами железнодорожных мостов [Текст]: автореф. дис.... канд
техн, наук / Г.К. Глыбина. — М., 1975.

23. ГОСТ 27.002—89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины
и определения.

24. Дербенцев А.С. Экспериментальные исследования напряженного состояния
насыпей от поездов [Текст] / АС. Дербенцев, Ю.П. Смолин // Транспортное
строительство. — 1985. — № 4.

25. Десов А.Е. Некоторые вопросы теории усадки бетона [Текст] / А.Е. Дссов,
К. Г. Красильников, З.Н. Цилосани // Ползучесть и усадка бетона и железо-
бетонных конструкций. — М.: Стройиздат, 1976.

26. Дингес Э.В. Эффективность введения новых нормативных нагрузок на авто-
дорожные мосты [Текст] / Э.В. Дингсс, В.А. Гуссйналиев//Дороги и мосты:
сб. ГП Росдорнии. — М., 2004.

27. Доильницын А.Г Железнодорожный мост с тормозным поясом [Текст] /
А.Г. Доильницын, В.М. Неллин, Б.А. Семёнов // Транспортное строи-
тельство. — 1980. — № 10.

28. Доильницын А. Г Системы железнодорожных мостов с тормозными поясами
[Текст] /А.Г. Доильницын//Транспортное строительство. — 1986. — № 5.

29. Дробышевский БЛ Влияние климатических факторов на деформации и тре-
щинообразован ис пролетных строений [Текст] / Б.А. Дробышевский //
Транспортное строительство.— 1976. — № 9.

30. Дробышевский БЛ Гидроизоляция на мостах: отвергнутые традиции [Текст] /
Б.А. Дробышевский // Транспортное строительство — 2004.— № 4.

31. Дударев БЛ Картонная альтернатива [Текст] / Б.А. Дударев // Автомобильные
дороги. — 2003. — № 4.

32. Дядькин С.Н. Устройство для натяжения арматуры. Авт. свидетельство
№ 1724839.
33. Дробышевский Б.А. и др. Устройство для испытания несущей способности
полых свай и грунтов. Патент на полезную модель № 80862, приоритет
от 17.10.2008.

34. Дробышевский БА. Применение сборно-монолитных опор мостов [Текст] /
Б.А. Дробышевский, Л.И. Коваленко // Экспресс-информация. — М.: ВП-
ТИТрансстрой, 1984. — Сер. «Строительство инженерных сооружений». —
Вып. 5.

35. Дробышевский Б.А. Сборно-монолитные опоры мостов [Текст] / Б.А. Дробы-
шевский, В.Н. Мазур, А.М. Грегуль. — М.: ОАО ЦНИИС, 2009.

36. Дробышевский БА. Надо организовать Регистр мостов [Текст] / Б.А. Дробы-
шевский //Дороги России XXI века. — 2004. — № 3.

37. Дробышевский БА. Об унификации сборно-монолитных опор [Текст] /
Б.А. Дробышевский // Транспортное строительство. — 1983. — № 12.

38. Дробышевский Б А. О горизонтальных швах в сборно-монолитных опорах
мостов [Текст] / Б.А. Дробышевский // Исследование конструкций и техно-
логии изготовления железнодорожных мостов: сб. — М.: ЦНИИС, 1984.

39. Дробышевский БА. Результаты испытаний механических стыков железобе-
тонных свай [Текст] / Б.А. Дробышевский. // Совершенствование технологии
и строительства мостов: сб. — М.: ЦНИИС, 1992.

40. Дробышевский Б.А. Снегозаносимость опор мостов на севере Западной Си-
бири [Текст] / Б.А. Дробышевский //Автомобильные дороги. — 1988 — № 2.

41. Дробышевский БА. Снегозаносимость устоев мостов в Западной Сибири
[Текст] / Б.А. Дробышевский. // Климатические испытания и прогнозиро-
вание долговечности материалов и конструкций транспортных сооружений:
сб.-М.: ЦНИИС, 1987.

42. Дубинин В. Г., Горшков В.П., Пассек В.В., Дробышевский БА. Монтажный ком-
плекс для сооружения на вечной мерзлоте столба опоры моста. Патент на по-
лезную модель №84861, приоритет от 19.02.2009.

43. Дыдышко П.И. Криогенные деформации земляного полотна и его стабили-
зация на основе управления тепломассопереносом [Текст]: дис.... д-ра техн,
наук/П.И. Дыдышко. — М., 1995.

44. Енютин ЮА. Анализ параметров деградации конструкции в системе управ-
ления содержанием мостовых сооружений [Текст] / Ю.А. Енютин, М.С. Вла-
сова, Г.С. Бродский [и др.] // Транспортное строительство. — 2004. — № 9.

45. Ефанов А. В. Деформационные швы автодорожных мостов: особенности кон-
струкции и работы [Текст]: учеб, пособие / А.В. Ефанов. — Саратов: Саратов-
ский гос. техн, ун-т, 2005.

46. Ефанов А.В. Проблемы применимости и эксплуатационной надежности
деформационных швов мостовых сооружений [Текст] / А. В. Ефанов,
О.К. Иванов, И.Г. Овчинников // Транспортное строительство. — 2007. —
№4.

47. Зайцева А.К. Исследование совместной работы опор балочных автодорожных
мостов с пролётными строениями и фундаментами [Текст]: дис.... д-ра техн,
наук / А.К.. Зайцева. — М., 1981.

48. Закора АД. Гашение колебаний мостовых конструкций [Текст] / АЛ. Закора,
М.И. Казакевич. — М.: Транспорт, 1983.

49. Замуховский А.В. Участки переменной жесткости на подходах к искус-
ственным сооружениям [Текст] / А.В. Замуховский, А.В. Гречаник // Соис-
катель. — 2005. — № 2.
50. Индейкин А. В. Теория диссипативных систем [Текст]: учеб, пособие /А.В. Ин-
дейкин, АМ. Уздин, А А. Долгая. — СПб.: ПГУПС, 1999.

51. Иосилевский Л.И, Анализ состояния проезжей части автодорожных мостов
[Текст] / Л.И. Иосилевский//Автомобильные дороги. — 1986. — № 12.

52. Ишков А.М. О перспективах развития транспортной системы Республики
Саха (Якутия) [Текст] / А.М. Ишков, О.Н. Жариков // Транспортное строи-
тельство. — 2007. — № 1.

53. Кельчевский КД. О проблеме устройства дорожной одежды на мостах с орто-
тропной плитой [Текст] / К.Д. Кельчевский [и др.] // Транспортное строи-
тельство. — 2001. — №7.

54. Коваленко С.Н. О нормировании сроков службы мостов [Текст] / С.Н. Кова-
ленко, Л,С. Галушка //Транспортное строительство, — 1986. — № 4.

55. Коншин ЕГО зонах динамического воздействия поездной нагрузки на зем-
ляное полотно [Текст] / Г. Г. Коншин // Транспортное строительство. —
1980.-№ 10.

56. Коршунов В. И. Асфальтобетон или цементобетон? [Текст] / В.И. Коршунов,
Ю.Г. Ланге //Автомобильные дороги. — 1995. — № 3—4.

57. Косолапов А. В. Влияние температурных воздействий среды на состояние мо-
стовых балок [Текст] / А.В. Косолапов, Г.И. Соболев // Транспортное строи-
тельство. — 1970. — № 3.

58. Кравченко О.В. Автомобилизация страны и проблемы дорожного хозяйства
[Текст] / О. В. Кравченко, М.И. Илисв// Вестник транспорта. — 2006. — № 3.

59. Кузнецова И.О. Основные проблемы оценки сейсмостойкости железнодо-
рожных мостов [Текст] / И.О. Кузнецова // Сейсмостойкое строительство.
Безопасность сооружений. — 2002. — № 2.

60. Кулачкин Б.И. Закономерность распределения порового давления в гли-
нистых породах [Текст] / Б.И. Кулачкин, А.И. Радкевич, Ю.В. Александ-
ровский, Б.С. Остюков // Научные открытия: сб. кратких описаний. — М.:
РАЕН, 2000. - Вып. 186.

61. Левитин И. Российские дороги: из тупика [Текст] / И. Левитин // Автомо-
бильные дороги. — 2004. — № 6.

62. Лившиц ЯД. Автодорожные мосты (Проезжая часть) [Текст] / Я.Д. Лившиц,
Д.Ю. Виноградский, Ю.Д. Руденко. — Киев: Будгвельник, 1980.

63. ЛосевЛ.Н. Влияние изменений температуры на напряженное состояние и об-
разование трещин в оболочках с бетонным ядром [Текст] /Л.Н. Лосев // Сб.
трудов ЦНИИС. - М, 1970. - Вып. 36.

64. Лукин И.И. Просктирование и строительство земляного полотна железной до-
роги Томмот — Ксрдем [Текст] / И.П. Лукин // Мат. НТС 7—8 декабря 2005 г.
в г. Якутске. — ОАО Промтрансстрой, 2005.

65. Макарова И. Мосты и люди [Текст] / И. Макарова // Путевой. — 2007. —
№ 18.

66. Мальцев Ю.А. Безопасность движения на автомобильных дорогах — состав-
ляющая национальной безопасности [Текст] / Ю.А. Мальцев//Транспортное
строительство. — 2007. — № 8.

67. Марготьев А.И. Деформация основной площадки земляного полотна [Текст] /
А.Н. Марготьев // Транспортное строительство, 1975, № 4.

68. Меженинов В.В. Устранить противоречие (Узаконить третью полосу при ре-
конструкции дорог) [Текст] / В.В. Меженинов // Автомобильные дороги. —
1992.-№3.
69- Методические рекомендации по проектированию, строительству и приемке
в эксплуатацию мостов и труб на автомобильных дорогах (проект взамен
СНиП 2.05.03—84х Мосты и трубы).

70. Мишарин А. Большая часть федеральных дорог нс соответствует нормативным
требованиям [Текст] / А. Мишарин //Автомобильные дороги. — 2005. — № 7.

71. Мищенко Б.А. Новые конструкции устоев мостов [Текст] / Б.А. Мищенко,
Ю.В. Романцев, Г.М. Яновский. — М.: Транспорт, 1987.

72. Московские городские строительные нормы. МГСН 5.02—99.

73. Наумов М.С. Результаты обследования объектов-аналогов. Состояние зем-
ляного полотна на существующем участке подъездного пути Улак-Эльга
[Текст] / М.С Наумов // Материалы НТС 7—8 декабря 2005 г. в г. Якутске. —
ОАО Промтрансстрой, 2005.

74. Овчинников И.Г Как правильно подобрать деформационный шов для мосто-
вого сооружения? [Текст] / И.Г. Овчинников //Дороги России XXI века. —
2008. - № 6.

75. Овчинников И.Г. Мостовое полотно автодорожных мостов с применением
литого асфальтобетона и современных деформационных швов [Текст] /
И.Г. Овчинников. — Саратов, 2004,

76. Орловский Ю.И. Прогнозирование коэффициента тсмпсратурно-влаж-
ностных деформаций [Текст] /Ю.И. Орловский, Р.Я. Л и вша // Бетон и же-
лезобетон. — 1984. — № Ю.

77. Переселенков ГС. Динамика и ресурс малых автодорожных мостов [Текст] /
Г.С. Переселенков, А Н. Звягинцев, Е.И. Павлов, И.К. Матвеев//Транс-
портное строительство. — 2001 . — №11.

78. Подвальный Р.Е. Анализ деформаций водопропускных труб на железных до-
рогах России и исследование силового взаимодействия насыпи, основания
и трубы [Текст]: автореф. дис.... д-ра техн, наук / Р.Е. Подвальный. — М.,
1970.

79. Польевко В.П. Работа железнодорожных мостов при тормозной нагрузке.
Вопросы проектирования ж.д. мостов [Текст] /В.П. Польевко //Труды
ЦНИИСМ. — М.: Транежелдориздат, 1962. — Вып. 46.

80. Прайс А.Р. Эксплуатационные характеристики деформационных швов, уста-
новленных в настилах мостов [Текст] / А.Р. Прайс; пер. с англ., 1985.

81. Прохода В.Ф. Качество мостов — пора переходить от слов к делу [Текст] /
В.Ф. Прохода, В.В. Мусохранов, Ю.Ф. Ганжа//Автомобильные дороги. —
1987.-№ 1.

82. Пурвис Р.Л. Эксплуатация деформационных швов мостов [Текст] /
Р.Л. Пурвис, Р.Х. Бергер; пер. с англ. // № П25952 (п), 1983.

83. Пшеничников С.Н. Сводчатые путепроводы [Текст] / С.Н. Пшеничников,
А.Б. Кувшинов, И.Ф. Макеев //Транспортное строительство. — 1987. — № 5.

84. Рассказов И.Д. Совершенствовать конструкцию и технологию строительства
мостов БАМа [Текст] / И.Д. Рассказов, В.И. Шмидт, Л. В. Пышко, Г.Я. Се-
ченов // Транспортное строительство. — 1979. — № 1.

85. Рекомендации по проектированию и постройке опор автодорожных и желез-
нодорожных мостов на вечномёрзлых грунтах. — М.: ЦНИИС, 1988.

86. Руководство по методам полевых испытаний несущей способности свай
и грунтов. - М.: ЦНИИС, 1979.
87. Рязанов ЮС. Строительство железобетонного моста с тормозным поясом
[Текст] / Ю.С. Рязанов, Е.Г. Глушко, В.П. Брянский //Транспортноестрои-
тельство. — 1988. — № 2.

88. Сергеев АЛ. Методика экспсри ментальной оценки динамических воздействий
подвижной нагрузки на пролетные строения автодорожных мостов [Текст]:
автореф. дис....канд. техн, наук/ А.А. Сергеев. — М.: ЦНИИС, 2007.

89. Скорик К.Л. Опоры большого моста на каменных отсыпках [Текст] /
КЛ. Скорик, Ю.П. Липкин //Транспортное строительство. — 1970. — № 4.

90. СНиП 2.02.03—85. Свайные фундаменты.

91. СНиП 2.05.03—84*. Мосты и трубы.

92. СНиП 3.06,07—86. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний.

93. Смоляницкий Л.А. Капиллярное давление и деформации грунтов [Текст] /
Л.А. Смоляницкий // Путь и путевое хозяйство. — 2007. — № 1.

94. Соколов А. Эффективные конструкции для транспортной инфраструктуры
Большого Сочи [Текст] / А. Соколов, А. Солодунин // Автомобильные до-
роги. — 2007. — № 12.

95. Сталсжслсзобстонныс мосты без деформационных швов в Великобритании,
США и других странах мира // Путь и строительство железных дорог. — М.,
1993. — Экспресс-информация ВИНИТИ. — № 18.

96. Татаринов К. В. Расчет блоков сборно-монолитных опор мостов [Текст] /
К.В. Татаринов // Исследование транспортных сооружений: сб. — Томск,
1971.

97. Ткаченко С.С. Виадук с продольно связанными пролетными строениями
[Текст] /С.С. Ткаченко, Серебрянский А.И. Серебрянский [идр.] //Транс-
портное строительство. — 1988. — № 6.

98. Цернант А.А. Жесткость мостовых конструкций [Текст] / А.А. Цсрнант,
А.Н. Звягинцев, Е.И. Павлов [и др.] // Транспортное строительство. —
2004. - № 1.

99. Шейнцвит М.И. Исследование возможности пропуска транспортных средств
по мостовым сооружениям [Текст] / М.И. Шейнцвит//Дороги и мосты: сб.
ГП Росдорнии. — М, 2004.

100. Шестопёров Г.С. Скоростное строительство водопропускных сооружений:
конструкционно-технологические вопросы [Текст] / Г.С. Шестоперов // Со-
искатель. — 2005. — № 2.

101. Впйзй 81апс1агс1 Сос1с. ТЪе 81шс(ига1 ГУс оГ РгсьТгскйсс! СопкгсТс 1п Вшкйп^. —
1959.-№ 115.

102. Виске М. Впд^е арргоаей рауетспТз, т(е$га1 Ъпс^еа, апс! сус1с / М. Вигкс //
Сопйо! 1отк. Тгапз. Кес. — 1987. — № 1113.

103. Ра\'1и'е Р. Впб§е дупаппсз апб бупатюз атрПйсайоп ТасГогз: гелгеху оГ апа1убса1
апс! схрсптспТа! ПпсИп^ / Р. Рауйгс // СапасПап ]оигпа1 оГ С1У11 епйте-етт^, —
1992. - Уо1. 19. - № 12. - Р. 260-278.

104. 8раппЬе!оп — К1с!гШп1еп Шг Ветезбип^ ипб Аизййиипе // ПТ — 1953. —
№ 4227.

105. ТспХаЙуе Кс котте пдабогв Гог РгсьТгсзксО СопсгеГе // Зоигп. оГ Ате г. Со пег.
1п81. - 1958.

106. ТтзаеА. М. РегГогтапсе оГ3пГс^га! ВпОцс АЬгйтсгйз / А. М. УУоИе-Тктзас,
Е.Р. Огатапп, В.У. Зойпзоп // ЗаЪ&с Ргоссссйп^ — 1983. — №1. — Р. 58—83.
Оглавление

Предисловие............................................................3

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО МАЛОГО МОСТОСТРОЕНИЯ................4

1.1. Результаты обследований мостовых сооружений в стадии эксплуатации.4

1.2. Влияние человеческого фактора....................................19

Глава 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МАЛЫХ МОСТОВ......................37

2.1. Балочные мосты...................................................37

2.2. Арочные засыпные мосты...........................................44

2.3. Элементы балочных мостов.........................................48

2.3.1. Пролетные строения........................................48

2.3.2. Проезжая часть............................................50

2.3.3. Опорные части.............................................51

2.3.4. Опоры.....................................................51

2.3.5. Сопряжение мостов с насыпями..............................57

2.3.6. Деформационные швы........................................58

2.3.7. Сборность сооружений......................................59

2.3.8. Мосты на вечной мерзлоте..................................60

2.4. Анализ, обобщение и постановка задачи............................62

Глава 3. АРОЧНЫЕ ЗАСЫПНЫЕ МОСТЫ.......................................66

3.1. Железобетонные полносборные арочные засыпные мосты...............66

3.1.1. Опоры.....................................................71

3.1.2. Ограждение проезжей части над мостом......................71

3.2. Технологические вопросы строительства............................72

3.2.1. Сооружение опор...........................................72

3.2.2. Монтаж арок...............................................73

3.2.3. Гидроизоляция арок........................................74

3.2.4. Засыпка арок грунтом......................................74

3.2.5. Изготовление арочных элементов............................75

3.2.6. Строительство на действующих дорогах......................82

3.3. Силовые расчеты арочных засыпных мостов..........................82

3.4. Гидравлические характеристики арочных мостов.....................85

3.5. Испытания арочных элементов......................................87

3.6. Область применения и экономические показатели....................89

Глава 4. ОСОБЕННОСТИ МАЛЫХ БАЛОЧНЫХ МОСТОВ............................91

4.1. Деформативные процессы в зоне сопряжения моста и насыпи..........91

4.2. Силовые процессы на мосту........................................93

4.2.1. Постоянные и временные нагрузки...........................93

4.2.2. Динамические воздействия.................................100

4.3. Влагофизические процессы в зоне сопряжения моста и насыпи.......105

4.4. Проезжая часть как элемент сопряжения моста и насыпи............106

4.4.1. Условия применения непрерывной плиты проезжей части......107

4.4.2. Условия применения дискретно-консольной плиты проезжей части.112

226
Глава 5. МАЛЫЕ БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ В БЕСШОВНОМ ВАРИАНТЕ..................116

5.1. Конструкции бесшовных мостов...................................11 б

5.1.1. Двухконсольные мосты...................................116

5.1.2. Распорные мосты........................................117

5.1.3. Мосты с устоями лежневого типа.........................119

5.1.4. Мосты-ленты............................................122

5.1.5. Гибридные мосты........................................123

5.2. Конструктивные элементы бесшовных мостов.......................125

5.2.1. Плитные пролетные строения.............................125

5.2.2. Сталежелезобетонные пролетные строения.................130

5.2.3. Проезжая часть.........................................131

5.2.4. Опоры..................................................133

5.2.5. Сопряжение мостов с насыпями...........................142

5.2.6. Дренажи................................................150

Глава 6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРОИТЕЛЬСТВА
БЕСШОВНЫХ МОСТОВ...................................................151

6.1. Общие требования..............................................151

6.2. Разработка материала для непрерывной плиты проезжей части.....152

6.3. Применение картонных труб в качестве опалубки.................159

6.4. Полевые испытания конструкций.................................160

6.5. Устройство для перемещения конструкций и натяжения преднапряженной
арматуры...........................................................165

Глава 7. УЧЕТ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ И КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ.......................................................168

7.1. Геокриологические и климатические особенности регионов........168

7.2. Влияние снегозаносов..........................................174

7.3. Терморегулирующие сооружения..................................189

7.3.1. Термоопоры.............................................189

7.3.2. Термосооружения........................................191

7.4. Северные технологии...........................................197

7.5. Расчеты температурного состояния грунтов......................200

7.6. Учет климатических воздействий................................202

7.6.1. Дефекты, вызываемые влиянием климата...................202

7.6.2. Деструктивные процессы в защитном слое.................205

7.6.3. Расчетная оценка влияния климата.......................207

Глава 8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
БЕСШОВНЫХ МОСТОВ...................................................211

8.1. Регистр мостов................................................211

8.2. О новой классификации мостов..................................213

8.3. Технико-экономические преимущества бесшовных мостов...........217

Библиографический список ...........................................220
По вопросам приобретения книг обращайтесь:

Отдел продаж «ИНФРА-М» (оптовая продажа):

127214, Москва, ул. Полярная, д. 31 В, стр. 1

Тел. (495) 280-33-86 (доб. 218, 222)

Е-таП: Ьоок^аге@1пГга-т.ги

Отдел «Книга—почтой»:

тел. (495) 280-33-86 (доб. 222)

ФЗ № 436-ФЗ Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

Научное издание

Дробышевский Борис Александрович

МАЛЫЕ МОСТЫ

Монография

Оригинал-макет подготовлен в НИЦ ИНФРА-М

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

Е-таП: Ьоок8@1пГга-т.ги Ьир://\у\удулпГга-т.ги

Подписано в печать 22.12.2021.

Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура №\Иоп.

Печать цифровая. Усл. печ. л. 14,25.

ППТ12. Заказ №00000

ТК 692615-1859816-221119

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1

Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29