Устройство искусственных сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ухтинский техникум железнодорожного транспорта - филиал федерального Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(УТЖТ- филиал ПГУПС)

Контрольная работа № 1

Наименование дисциплины: Устройство искусственных сооружений

Преподаватель: Егоркин Анатолий Дмитриевич

Студент: Готовский Сергей Алексеевич

1. Схемы промежуточных опор с водорезом и ледорезом

Промежуточную опору можно условно разделить на три конструктивных элемента: подферменную плиту (оголовок), тело опоры, фундамент. Размеры оголовков в плане назначают из условия размещения опорных частей. Расстояние между осями опорных частей определяется типом пролетного строения и его длиной.

Высота опоры - расстояние от обреза фундамента до верха опоры - может изменяться от нескольких метров до десятков и даже сотен метров. Высота опоры моста зависит от требований норм подмостового габарита; высота опор виадуков - от рельефа местности; высота опор путепроводов определяется требованиями габарита приближения строений. Толщина оголовков массивных опор применяется 0,5 -- 0,6 м. Верхняя часть оголовка, кроме площадок под опорные части, должна иметь уклоны не менее 1:10 для отвода воды. Оголовок имеет свесы во все стороны не менее 10 см, улучшающие архитектурный вид опоры. В ряде случаев целесообразно устраивать сборно-монолитные промежуточные опоры. В сборных опорах широко применяют железобетонные оболочки диаметром 0,6 -- 0,3 м и даже 5 м. Надежность работы таких опор обеспечивается заполнением внутренних полостей бетоном до уровня высокой воды. В виадуках при высоте опор до 100 м успешно применяют контурные замкнутые блоки высотой 1 -- 1,2 м с толщиной стенок 0,35 м без заполнения внутренней полости. На небольших реках с толщиной льда до 0,3 м сооружают свайно-эстакадные мосты с пролетным строением небольшой длины. Полносборные опоры таких мостов состоят из прямоугольных в сечениях свай и объединяющих их насадок (ригелей). Высота такой опоры 5 -- 6 м. Очертание опоры в плане зависит от ее местоположения: в воде или на суходоле. Наиболее целесообразная для речных опор обтекаемая, т.е. закругленная форма сечения в плане. Промежуточные опоры, располагаемые на суше, имеют обычно прямоугольные очертания; при сооружении опор мостов отверстием до 15 м и высотой насыпи до 9 м применяют сборные конструкции из бетонных блоков весом от 3 до 4, 5 т, подферменные блоки -- до 7 т. Блоки стандартных размеров изготавливают на заводе или полигоне, перевозят к месту установки железнодорожным транспортом и устанавливают краном. Швы между блоками заделывают цементным раствором.

В средних и больших мостах нашли применение различные виды сборных бетонных и железобетонных опор, таких как трубчато-телескопические, массивные из бетонных блоков, сборно-монолитные из железобетонных блоков, предварительно напряженные и др. Трубчато-телескопические сборные опоры состоят из двух колонн, объединенных поверху мощной железобетонной подферменной плитой. В опорах высотой более 6 м (от ГМВ до подферменной плиты) между колоннами устраивается дополнительная поперечная связь -- ригель.

Промежуточные опоры (быки):

а -- каменный (бетонный) бык с водорезом; б -- каменный (бетонный) бык с ледорезом; в -- трубчато-телескопическая промежуточная опора (бык); 1 -- тело опоры; 2 -- ледорез; 3 -- водорез; 4 -- фундамент; 5 -- подферменная плита

Колонны представляют собой железобетонные тонкостенные трубы диаметром от 120 до 300 см, с толщиной стенок 12 см. Трубы соединяются между собой телескопическим стыком, труба меньшего диаметра заводится в трубу большего диаметра не менее чем на 1 м, после чего стык омоноличивается. Нижняя часть трубы заполняется подводным бетоном до отметки ГМВ+0,5 м. Сборно-монолитные опоры сооружаются из прямоугольных пустотелых железобетонных блоков в виде бездонных ящиков с гладкими вертикальными стенками. При монтаже опоры блоки устанавливаются один на другой на растворе. В стыках применяются железобетонные пояса, обеспечивающие взаимную связь блоков. По окончанию монтажа производится расшивка швов между блоками.

2. Особенности эксплуатации массивных опор

опора железобетонный мост

В процессе эксплуатации массивных опор мостов (каменных, бетонных, и железобетонных) обязательным является наблюдение за их состоянием, что позволяет своевременно обнаруживать появляющиеся дефекты: выветривание, трещины, выщелачивание, застой воды на подферменных площадках, растрескивание сливов, сколы и др.

Простейшие наблюдения за трещинами могут вестись с помощью цементных «маяков»; более точные наблюдения за изменением ширины трещин ведутся с помощью лупы со шкалой, микроскопа с делениями, тензометра, индикатора, трещиномера, штангенциркуля, пластинок с делениями. Все обнаруженные трещины зарисовываются на эскизных чертежах конструкции с указанием времени появления трещин, даты и температуры воздуха, при которой измерялась величина раскрытия трещины. На самом сооружении масляной краской отмечаются границы распространения трещины. При наличии выкрошившихся швов или трещин паводковые и дождевые (при косом дожде) воды проникают в кладку, выщелачивают раствор и ослабляют прочность кладки опоры. Все трещины во избежание попадания в них воды заделываются полимерцементным или другим раствором.

Подферменные площадки должны содержаться в чистоте и в полной исправности. Одним из признаков неисправности подферменных площадок является появление следов выщелачивания раствора кладки в виде белых потеков и влажных пятен на опорах ниже карниза. В устоях выщелачивание может быть вызвано отсутствием или неисправностью гидроизоляции балластного корыта и неудовлетворительным состоянием дренажа. За дефектными подферменниками должно быть установлено соответствующие наблюдение. В дефектных опорах иногда может наблюдаться неравномерная осадка наклон (крен). Такие деформации вызываются различными причинами: недостаточной глубиной заложения фундамента, подмывом опор. Деформацию легко заметить по положению рельсового пути над опорой. Крен опоры вызывает искривление рельсовых нитей в плане. При наличии явлений, указывающих на деформацию, за опорами устанавливается тщательное наблюдение путем периодической нивелировки подферменников. Наблюдение за креном опоры можно вести при помощи теодолита, отвеса, двух взаимно перпендикулярных уровней и другими способами. Опоры могут повреждаться и ниже уровня воды. К таким повреждениям относятся: вывал облицовочных камней, нарушение обшивочных швов, разрушение бетонной поверхности опоры с оголением арматуры и др.

Так как обрезы фундамента многих опор заложены на глубине 0,5-1,5 м от меженного горизонта, то для их осмотра пользуются ящиком со стеклянным дном. Ящик укладывается стеклом на воду, чем снимается рябь и блики с воды, видимость резко улучшается; иногда через стекло производится фотографирование дефектов опоры.

Ремонт кладки опор включает в себя: расшивку выкрошившихся швов, заделку трещин, смазку сливов, штукатурку выветрившихся поверхностей, частичную перекладку.

Расшивка (зачеканка) выкрошившихся швов облицовки производится цементным раствором 1:2. Все дефектные швы облицовки тщательно расчищаются на глубину 5 -- 6 см и промываются водой под напором. Раствор наносится на шов и разделывается специальным инструментом расшивником. Швы расшиваются (углубляются) на 6 -- 10 мм.

Заделка стабильных трещин производится полимерцементными растворами или краской. Предварительно поверхность с трещинами очищают механическими щетками, скребками и продувают воздухом, после этого наносятся полимерцементные покрытия при помощи краскораспылителей или кистей.

Ремонт сливов на подферменных площадках делается цементным раствором состава 1:2. Все неровности и углубления выравниваются раствором.

Ремонт облицовки заключается в замене отдельных негодных камней на новые облицовочные камни с расщебенкой пустот и с заливкой их цементным раствором. Выветрившаяся облицовка ремонтируется посредством штукатурки по металлической сетке из проволоки диаметром 2 -- 4 мм и ячейками 5 -- 10 см. Поверхность выветрившейся облицовки очищается, на ней производится насечка, в швы облицовки забиваются костыли, к которым и крепится сетка. Слой штукатурки из цементного раствора составом 1:2 наносится толщиной 2 -- 3 см.

Перекладка опор мостов производится при неудовлетворительном их состоянии: большом количестве глубоких трещин, наклоне шкафной стенки, развале обратной стенки, отколе передней стенки и др. Эта работа производится при устройстве разгрузочного моста, на который переводится движение. Старая кладка с негодным раствором разбирается, новая кладка устраивается с правильной перевязкой швов.

Железобетонные пояса для усиления кладки опор мостов делаются высотой 1,0 -- 1,5 м и толщиной 25 -- 40 см. Арматура пояса прикрепляется к кладке опоры металлическими штырями диаметром 20 -- 25 мм. Пояса выполняются из бетона класса не ниже В15 в опалубке.

Железобетонные рубашки (оболочки) применяются для усиления кладки опор на всю их высоту. По условиям бетонирования в опалубке толщина оболочки делается не менее 12 -- 15 см. Оболочки армируются металлической сеткой, прикрепленной к штырям, заделанным в кладку. Штыри диаметром 12 -- 20 мм заделываются в шпурах, пробуренных в кладке на глубину не менее 8-10 диаметров штыря. Сетка размерами ячеек 10-20 см изготовляется из проволоки-катанки диаметром 5-10 мм и привязывается к штырям вязальной проволокой. Нижняя часть оболочки упирается в обрез фундамента, а верхняя доходит до карнизных (кордонных) камней.

Усиление подферменников в случае появления в них трещин выполняется посредством постановки металлических хомутов или устройством железобетонных обойм.

Цементация заключается в нагнетании под давлением цементного молока в трещины кладки через пробуренные в ней скважины. Скважины размещаются в шахматном порядке на расстоянии 0,9-1,5 м друг от друга. Направление скважин наклонное, под углом 100 к горизонту. Глубина скважин зависит от размеров сооружения. Скважины промываются водой под давлением 2 -- 4 атм, после чего продуваются сжатым воздухом (2 атм). Для цементации применяется цементное молоко без примеси песка состава 1:10 до 1:1. Цемент марки не ниже 300. Кроме цемента и воды, в состав входят пластифицирующие добавки (0,2-0,25 % сульфата-спиртовой барды или 0,075-0,1 % мылонафта).

Усиление подводной части опоры может осуществляться с помощью устройства водонепроницаемых перемычек, забивки металлического шпунта, опусканием ряжевых или металлических оболочек, внутри которых после удаления воды производится усиление кладки опоры (железобетонные рубашки, инекцирание кладки). По окончании работы перемычки разбираются. Ремонт подводной части опоры может производиться и без устройства перемычек, путем опускания же- лезобетонной или металлической оболочки и бетонирования пространства между оболочкой и опорой подводным способом.

Некоторые виды трещин в кладке опор:

а - трещины под подферменниками в шкафной части устоя; б - наблюдение за трещиной в кладке опоры; в - трещина в кладке промежуточной опоры (быке); г - установка маяков для наблюдения за трещиной в кладке опоры.

3. По исходным данным (табл. 2): произвести гидравлический расчет отверстия малого моста и произвести проверку достаточности высоты насыпи. По результатам расчета вычертить схему малого моста в масштабе 1:500. Данные для расчета взять из табл. 2.

№ варианта	Расход, м3/c	Отметка по оси моста, м
	Q100	Q300	земля Нл	бровка насыпи Нб
1	2	3	4	5
50	45	68	135,41	138,21

Решение:

1. Определяю отверстие моста по формуле:

Б = Qр·g/v3,

где: Б - величина отверстия моста, м;

Qр - расчетный расход (Q100), м3/с;

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2;

v3 - допускаемая скорость воды под мостом (3,5 м/с).

Б = 45·9,81/3,53=441,45/42,875=10,29 м

2. Полученное значение Б округляю до ближайшего большого типового значения Бтип согласно таблице 3.

Типовые отверстия мостов, м	4	6	8	10	12	15
Строительная высота пролетного строения, м	1,0	1,25	1,45	1,60	1,75	1,95

Бтип=12 м

Определяю скорость течения под мостом по формуле:

V=3vQр·g/Бтип,

где: V - скорость течения под мостом, м/с;

Qр - расчетный расход (Q100), м3/с;

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2;

Бтип - типовое отверстие моста, м.

V=3v45·9,81/12=3v36,78=3,32 м/с

3. Определяю критическую глубину воды по формуле:

Hк=V2/g,

где: Нк - критическая глубина воды, м;

V - скорость течения под мостом, м/с;

g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2.

Hк=3,322/9,81=1,12 м

4. Выполняю проверку на незатопляемость подмостового русла по формуле:

Нб>1,25·Нк

138,21-135,41 м >1,25·1,12 м

2,8 м >1,40 м

5. Определяю глубину подпора перед мостом по формуле:

hn=1,6·Нк

hn=1,6·1,12=1,792 м

6. Определяю входную глубину воды по формуле:

hв=0,8·hn

hв=0,8·1,792=1,43 м

7. Продолжаю насчет при расходе максимальном Q300 по формуле:

V1=3vQmax·g/Бтип

V1=3v68·9,81/12=3v55,59=3,81 м/с

8. Определяю критическую глубину воды при Q300 по формуле:

h'к=V·V1/Бтип

h'к=3,32·3,81/12=1,05 м

9. Выполняю проверку на незатопляемость подмостового русла по формуле:

Н'б>1,25·Н'к

138,21-135,41 м >1,25·1,05 м

2,8 м >1,31 м

10. Определяю:

H'n=1,69·Н'к

h'в=0,8·h'n

H'n=1,69·1,05=1,774 м

h'в=0,8·1,774=1,41 м

11. Проверяю мост на незатопляемость при расчетном расходе:

Б = Нл + hв + m + с - hв < Нб

Б = 135,41 + 1,43 + 0,75 + 1,75 - 1,43 < 138,21

Б = 137,91 м < 138,21 м

12. Проверяю мост на незатопляемость при максимальном расходе:

Б = Нл + h'в + m' + с - h'в < Нб

Б = 135,41 + 1,41 + 0,25 + 1,75 - 1,41 < 138,21

Б = 137,41 м < 138,21 м

4. По исходным данным (табл. 4) определить размеры устоя и промежуточной опоры железобетонного моста. Вычертить схемы устоя (см.рис.2, 3) и промежуточной опоры в масштабе 1:100.

Вариант задания взять в табл. 4.

Таблица 4

№ варианта	Высота моста, м	Высота насыпи, м	ГМВ, м	ГВВ, м	Глубина воды, м	Промежуточная опора
						Форма	Защитное обустройство
79	14	12	87,75	92,10	4,80	О	Л

Решение:

1. Определяю длину устоя (по фасаду моста) по формуле:

Ly= 1+6·m1+m2·(Нн-б),

где m1=l,25 м,

m2=l,50 м.

Ly= 1+6·1,25+1,50·(12-0,8)=18,55 м

2. Определяю размер подферменной площадки устоя по формуле:

B=S+?l+a/2+K,

где S=0,10 м,

?l=(Ln-Lp)/2,

К=0,5,

а=0,55 м.

B=S+((Ln-Lp)/2)+a/2+K= 0,10+((13,5-12,8)/2)+0,55/2+0,5=1,225 м

3. Определяю ширину устоя по формуле:

Д=1,80+б+2·d,

где б=0,8 м,

d=0,5 м.

Д=1,80+б+2·d=1,80+0,8+2·0,5=3,6 м

4. Определяю ширину промежуточной опоры (по фасаду) по формуле:

B=S+?l1+?l2+a+2·K

B=S+((Ln1-Lp1)/2)+((Ln2-Lp2)/2)+a+2·K=0,10+((13,5-12,8)/2)+((66,89-66)/2)+0,55+2·0,5= =2,445 м

5. Определяю длину промежуточной опоры (поперек моста). Для овальной опоры по формуле:

До=Дп+В,

где Дп=1,4+Ф+б,

где Ф=5,7

До=1,4+Ф+б+В=1,4+5,7+0,8+2,445=10,345 м

5. По исходным данным (табл.5) и рис. 6, 7

1. Выбрать из типового проекта (табл. 6, 7) детали-блоки для сборной железобетонной трубы. Составить спецификацию блоков, в которой следует указать: наименование блока; эскиз с его размерами; необходимое количество блоков.

2. Вычертить в масштабе 1:100 конструкцию сборной железобетонной трубы.

Примечание: насыпь из песка, следовательно, уклон откоса насыпи на всей высоте - 1:1,5, а ширина основной площадки - 6,6 м.

Таблица 5

№ задачи	Тип трубы	Отверстие трубы (м)	Высота насыпи Н„ (м)
94	П	1,25	6,0

Решение:

Составляю спецификацию блоков прямоугольной железобетонной трубы:

1. Звенья тела трубы в=150 см, а=200 см, d=12 см, с=20 см

2. Звенья повышенные в=150 см, а=250 см, d=12 см, с=15 см

3. Звенья входного оголовка в=150 см, а=250 см, d=12 см, с=15 см

4. Звенья выходного оголовка в=150 см, а=200 см, d=12 см, с=15 см

5. Откосные крылья № входного блока 58, № выходного блока 57 l=209 см, h=361 см

6. Фундаментальные плиты крыльев № входного блока 19, № выходного блока 18 S=95 см

Литература

1. Л.А. Шабалина «Искусственные сооружения. Учебное пособие для техникумов и колледжей ж.д. транспорта.», М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007.

2. К.Д. Савин «Искусственные сооружения», М.: «Транспорт», 1977.

3. А.М. Никонов «Железнодорожный путь на искусственных сооружениях», М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007.

4. А.Д. Егоркин «МДК 03.02 Устройство искусственных сооружений. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования по специальности 270835 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство». Ухта, 2013.

Размещено на Allbest.ru

...