Вспомогательные опоры

08.06.2018
Необходимость возведения вспомогательных опор в процессе эксплуатации возникает в случаях недостаточной устойчивости и грузоподъёмности пролётных строений или опор, а также при переустройстве сооружений без перерыва движения поездов. Подведение вспомогательных опор обязательно при явной угрозе безопасности движения, например, в результате значительных повреждений конструкции, устранить которые до прохода поезда почему-либо невозможно.

Вспомогательные опоры следует ставить и в том случае, когда серьёзность дефектов и степень снижения ими грузоподъёмности не могут быть оценены расчётом или опытом, т. когда отсутствует полная уверенность в безопасности эксплуатации.

Вспомогательные опоры предназначаются или для разгрузки дефектных опор и поддержания пролётных строений, в частности, с повреждёнными элементами и соединениями, а также вспомогательных пакетов на время до окончания ремонта дефектных конструкций, или для усиления пролётных строений превращением их в неразрезные и наконец, как страховочные.

Кратковременный характер вспомогательных опор, возводимых на непродолжительный период, до окончания ремонта, позволяет изготавливать их облегчённой конструкции и грузоподъёмности; облегчённость вспомогательных опор в большинстве диктуется также необходимостью срочного подведения их. Однако во всех случаях вспомогательные опоры должны соответствовать условиям службы и эксплуатации данного моста. Вспомогательные опоры по своему состоянию не должны вызывать каких-либо дополнительных ограничений движения.

Ограничение установленной на данном мосту скорости движения поездов допустимо в виде исключения, главным образом, по стеснённым условиям производства основных работ. В особых случаях значительной трудоёмкости и сложности устройства вспомогательной опоры надлежащей прочности и устойчивости, удовлетворяющих нормальной эксплуатации, ограничение скорости может оказаться целесообразным, если при этом сильно упрощается возведение опоры, что является важным при неотложности работ.

Когда вспомогательная опора может явиться препятствием для пропуска паводковых вод и льда, необходимо планировать окончание ремонтных работ до паводка или, в противном случае, строить опору с расчётом обеспечения безопасного пропуска воды и льда.

Тип основания вспомогательной опоры и остальная часть её конструкции желательны наименее трудоёмкие в возведении. В то же время вспомогательные опоры должны исключать возможность появления недопустимых осадок.

Повышенные требования предъявляются к вертикальной жёсткости вспомогательных опор под пролётные строения, превращаемые в не разрезные.

От соотношения жёсткостей вспомогательной опоры и рядом стоящих основных опор зависят степень разгрузки дефектного пролётного строения и одновременно величина давления на вспомогательную опору. Для эффективной работы вспомогательной опоры и пролётного строения как неразрезного необходимо, чтобы жёсткости всех опор под одним пролётным строением были примерно одинаковы. При значительной осадке вспомогательной опоры по отношению к соседним опорам, её разгружающее значение снижается, и, наоборот, вспомогательная опора может оказаться перегруженной, если её жёсткость больше, чем жёсткость основных опор. Приведённое указание остаётся справедливым и для случая ненормальной подклинки неразрезного пролётного строения над промежуточной опорой. Подклинка должна быть плотной, но вместе с тем и не слишком завышенной, без отрывания концов ферм от опор. Для более точного регулирования опорных реакций пролётных строений больших пролётов при подклинке ферм на вспомогательной опоре целесообразно пользоваться домкратами.

На работе разрезных пролётных строений жёсткость вспомогательных опор, подводимых по концам ферм, хотя и не сказывается, однако осадки опоры, отражаясь на очертании пути, нарушают нормальные условия прохождения подвижного состава. Во избежание этого требуется во всех случаях устройство надёжных оснований, а также тщательное выполнение сопряжений, особенно вертикальных элементов в конструкции вспомогательной опоры.

Выбор конструкции вспомогательных опор. Указанным требованиям, предъявляемым, в частности, к жёсткости вспомогательных опор, в лучшей мере отвечают рамно-свайные опоры. Они являются более совершенными во многих отношениях среди других типов временных опор. На грунтах, удовлетворительных в отношении осадок, в незатопленных и малозатопляемых местах могут быть применены рамно-лежневые, а при высоте до 2—3 м и клеточные опоры, на каменных отсыпях. Применение тяжей позволяет устраивать более высокие (до 5—6 м) клетки. В отдельных случаях раму вспомогательной опоры удаётся установить непосредственно на обрезе сохранившегося массивного фундамента, что наиболее просто по выполнению и надёжно при хорошем состоянии кладки. В этом предварительно необходимо убедиться обнажением фундамента от грунта.

Рамно-свайные опоры по сравнению с целиком свайными опорами, для которых надо наращивать забитые сваи, требуют меньше времени на их устройство, поскольку рамы можно изготавливать одновременно с забивкой свай.

Сваи размещают непосредственно под пролётным строением или, при невозможности этого, по сторонам его с перекрытием кустов свай опорными балками.

На слабых грунтах и в руслах рек рамно-свайные опоры особо предпочтительны благодаря наименьшему стеснению ими отверстия и большей обеспеченности от осадок. Однако забивке свай в условиях эксплуатации иногда могут препятствовать низкий подмостовой габарит и невозможность размещения свай за пределами очертания моста, заиленные обрушенные конструкции, отсутствие на месте работ и невозможность своевременного получения оборудования для свайной бойки, а также каменистые грунты. Отмеченные затруднения вынуждают и здесь применять менее желательные клеточные и рамные опоры на громоздких каменных отсыпях, а также ряжи. Эти типы опор в большей мере, чем свайные опоры, подвержены осадкам и дополнительно стесняют отверстие моста, увеличивая вероятность размыва дна даже в межень. Кроме того, потребующаяся в дальнейшем расчистка русла от каменной отсыпи под водой затруднительна. Вопрос о возможности применения каменных отсыпей в руслах должен решаться в связи с допустимостью стеснения отверстия на период службы вспомогательной опоры.

Выбор конструкции вспомогательных опор, в случае экстренного возведения, может определиться имеющимися в распоряжении материалами и квалификацией рабочих. В отношении трудоёмкости и простоты изготовления преимущество остаётся за клеточными шпальными опорами высотой до 3 м и рамами. Превосходство рам возрастает с увеличением их высоты.

Размещение по пролёту и количество вспомогательных опор в пролёте между основными имеющимися опорами должны быть назначены так, чтобы при этом была обеспечена полная устойчивость пролётных строений. В частности, при подведении вспомогательных опор под фермы Гау надо придерживаться указаний.

Когда вспомогательная опора устанавливается в непосредственной близости к основной дефектной опоре, следует учитывать удобство переустройства последней или возведения капитальной опоры заново. Так, например, вспомогательные опоры, изображённые на фиг. 404, подведённые под фермы для разгрузки дефектного быка, развиты в направлении внутрь пролёта, хотя основной несущей конструкцией являются три рамы, ближайшие к быку. Остальные, одиночные рамы, не подклиненные под фермами, предназначены для создания продольной устойчивости опор, поскольку высота последних значительная, около 10 м.

Во избежание приподнимания конца ферм на остающейся опоре при загружении консоли удаление вспомогательной опоры от основной не должно быть более величин, указанных в табл. 67-68. В противном случае необходимо закрепление концов ферм, рассчитанное на полную отрицательную реакцию. Следует, однако, иметь в виду сложность такого закрепления, особенно к временным опорам, не приспособленным в должной мере к работе на растяжение.

Вспомогательные опоры рассчитываются в большинстве только на вертикальные силы: постоянную нагрузку от собственного веса пролётных строений и самой опоры и временную нагрузку от обращающихся поездов.

Передачу тормозных и других продольных сил с целью облегчения конструкции вспомогательных опор обычно предусматривают на другие, уже существующие опоры, приспособленные к этому.

Устойчивость и жёсткость вспомогательных опор, подводимых по концам однопролётных ферм в направлении поперёк оси моста, должны обеспечить воспринятие всех горизонтальных сил от подвижной нагрузки и давления ветра. Когда опора подводится для придания неразрезности, то поперечные относительно оси моста силы в расчёт могут не приниматься; благодаря горизонтальной жёсткости пролётного строения они воспринимаются основными опорами.

Опорное давление принимается равным полной опорной реакции от постоянной и временной нагрузок (фиг. 395), приходящейся на вспомогательную опору даже в том случае, когда вспомогательная опора ставится в качестве «страховочной» рядом с основной дефектной опорой. Страховочные опоры устанавливают в качестве запасных при основной опоре в случае, когда грузоподъёмность последней вызывает сомнение.

Если вспомогательная опора подводится под сохранившееся пролётное строение, превращаемое в неразрезное, то опорную реакцию следовало бы определять как для неразрезной балки с учётом упругой податливости опор.

Однако, жёсткость опор не всегда может быть определена и тем более заранее. Вертикальная жёсткость вспомогательной опоры, как правило, не бывает больше жёсткости основных опор. Поэтому в расчёте самих опор податливость их можно не учитывать, что в указанном случае для опор идёт в запас прочности и практически не вызывает большого перерасхода лесоматериалов. Площадь линии влияния опорной реакции вспомогательной промежуточной опоры, как для случая двухпролётной неразрезной балки, численно может быть принята равной 2/3 величины полного пролёта между основными опорами.

Если вспомогательная опора подводится под пролётное строение, жёсткость которого резко снижена так, что оно не может служить неразрезной балкой, например, в случае выпучивания или обрыва раскоса, пояса, — то опорная реакция вспомогательной опоры определяется как для промежуточной опоры при разрезных балках.

При рамных (или свайных) опорах высотой до 5—6 м для поддержания конца немассивного пролётного строения пролётом до 16—18 м под нагрузкой паровозом Эу достаточно одной рамы (или одного ряда свай) из 4—8 стоек диаметром 24—32 см. Применением металлических прокладок для увеличения площади смятия насадок можно снизить количество стоек и их диаметр.

При высоте более 5—6 м опора, состоящая из одного ряда стоек, должна быть закреплена от продольного изгиба не только в плоскости стоек, но и вдоль оси моста за ближайшие опоры (фиг. 405) или, в противном случае, должна быть устроена опора башенного типа со связями в обоих направлениях.

В конструктивном отношении целесообразны рамы с крайними наклонными стойками (фиг. 406), заменяющими собой специальные укосины. Применимы также М-образные рамы (фиг. 407), обладающие ещё большей устойчивостью. Деталь сопряжения стоек с насадкой показана на фиг. 408.



Связи необходимы во всех типах рам и независимо от высоты, хотя в рамах с наклонными, достаточно устойчивыми элементами, не сходящимися в одной точке, неизменяемость конструкции теоретически можно считать обеспеченной и без связей, если стойки надёжно закреплены к насадкам (штырём и планками или хомутом). О сечении, расположении и прикреплении связей указано ранее. Для кратковременных невысоких опор врубка связей в прикреплении к стойкам рам необязательна.

Для увеличения жёсткости конструкции в плоскости рамы концы диагоналей связей следует заводить на насадки (фиг. 406).

Спецификация материалов на одну раму по фиг. 406 приведена в табл. 69 и 70.

В экономическом и производственном отношениях более оправданы одноярусные рамы. Установка рам вспомогательных опор облегчается возможностью подвески блоков для подъёмки рам к пролётным строениям. Одноярусные рамные опоры дают меньшую- осадку, поскольку сокращается количество элементов, работающих на смятие поперёк волокон, что имеет значение при подведении опор под фермы, превращаемые в неразрезные.

В однорядных опорах стыки вполдерева следует располагать так, чтобы вертикальная плоскость сопряжения стыка совпадала с плоскостью опоры. Длина стыка вполдерева (между торцами) принимается равной 2,5—3,0 диаметра стойки.

При отсутствии круглого леса рамы могут быть изготовлены из шпал устройством составных стоек и расположением стыков вразбежку (фиг. 409).

В случае невозможности размещения свай непосредственно под пролётным строением вследствие, например, недостаточного габарита или загромождения русла вспомогательная опора устраивается из двух полуопор, перекрытых балками обычно из прокатных двутавров (фиг. 410 и 411).



Опора, изображённая на фиг. 410, выполнена на деревянных сваях. Для опоры, изображённой на фиг. 411, в качестве свай применены металлические трубы (диаметром около 40 см), объединённые надводными связями из швеллеров. Деталь приварки связей к трубам показана на фиг. 412.

При отсутствии двутавровых балок необходимой длины объемлющая вспомогательная опора может быть выполнена по типу, приведённому на фиг. 413 или фиг. 414 в зависимости от наличия длинномерного леса. В последнем случае (фиг. 414) необходимо обратить особое внимание на ответственность тяжей, воспринимающих распор трапецевидной рамы. Для обеспечения устойчивости в направлении вдоль оси моста опора в необходимых случаях должна быть уширена путём забивки специального ряда подкосных свай с подкосами на них или с рамой, аналогичной основным рамам, объединённым в одно целое связями, как это показано на фиг. 414.
Вспомогательные опоры


В свайных основаниях для вспомогательных опор глубина забивки свай определяется, как и для обычных опор, получением необходимого отказа, исходя из максимальной нагрузки, приходящейся на сваю. При условии получения расчётного отказа, непродолжительном сроке службы и обеспеченном от размыва основании минимальная глубина забивки свай может быть снижена до 2—2,5 м. Исключение составляют сваи, забиваемые в слабые илистые грунты, в которых глубина заделки должна быть не менее 4—6 м даже в том случае, если расчётный отказ будет получен на меньшей глубине.

При устройстве свайных оснований, не достигающих материка и, следовательно, работающих преимущественно на трение боковой поверхности свай с грунтом, следует иметь в виду, что их устойчивость в отношении осадок зависит от состояния грунта, расположения свай в плане и пр. Одно- и двухрядные свайные основания дают меньшую до двух раз осадку по сравнению с четырёхрядными основаниями при одних и тех же взаимных расстояниях между сваями и количестве свай в опоре. Минимальное расстояние между сваями, исходя из условия получения наименьшей осадки их, должно составлять 3—3,5 диаметра сваи. Более сухой грунт и естественная коничность свай (остриём книзу) также уменьшают осадку однорядных опор со сваями, работающими на трение.

Определение и достижение расчётного отказа по известным формулам возможно более или менее лишь в случае превышения в 1,5—2 раза веса молота по сравнению с весом сваи. Поэтому нулевой отказ, получаемый при забивке лёгкими молотами тяжёлых свай, например сплоченных, является ложным. Остановившаяся свая продолжает погружаться в грунт под более тяжёлым молотом или бабой. В таких случаях приходится принимать во внимание лишь глубину забивки свай, которая не должна быть менее величин, указанных выше.

Годовы свай, расколовшиеся при забивке, должны быть срезаны несколько ниже конца трещины. Поверхность срезки свай во всех случаях должна быть горизонтальной и располагаться на одной высоте, по крайней мере для каждого ряда свай под общей насадкой.

При свободной длине свай над поверхностью грунта (до насадки) более 4—5 м, а на слабых илистых грунтах более 2—3 м сваи должны быть раскреплены в обоих направлениях связями, в том числе подводными, если опора затоплена.

Клеточные опоры дают значительную осадку, что ограничивает их применение. Осадка опор отрицательно отражается на профиле пути, а при неразрезном пролётном строении, кроме того, на разгрузке последнего, Снижение величины осадки достигается тщательной прирубкой по высоте элементов в горизонтальных рядах клетки и увеличением количества шпал (окантованных брёвен или брусьев) с целью снижения напряжений смятия поперёк волокон. Упругая осадка может быть полностью устранена тяжами, натянутыми под нагрузкой паровозом. Тяжи дают возможность применять клеточные опоры большей высоты. Последняя при тяжах практически ограничивается нерациональностью большого расхода шлал на слишком высокую опору. При пролётах более 18—20 м (для устоев) и более 10 м (для быков) решение с тяжами получается неконструктивным, так как при распространённых диаметрах круглого железа (до 25—30 мм) требуется значительное количество тяжей. Тяжи рассчитываются на полную опорную реакцию от подвижной нагрузки. Допускаемое напряжение на тяжи, учитывая особенности их службы, можно принять равным 2 000 кг/см2.


Для распределения опорного давления мауерлатными брусьями на всю площадь сечения клетки следует в 2—3 верхних рядах укладывать большее количество шпал, чем в остальных рядах. Для снижения напряжений на грунт нижний ряд в клеточных опорах устраивается сплошным. Конструкция шпальных быков изображена на фиг. 415 и 416. Расход материалов и грузоподъёмность опор по фиг. 415 приведены в табл. 43 и 71. Данные об опорах по фиг. 416 сообщены ниже.

Опирание пролётных строений на клеточные опоры должно быть центральным и, как правило, в пределах средней трети длины клетки (по фасаду моста).

В лежневом основании необходимая общая рабочая площадь лежней определяется величиной опорной реакции (фиг. 395 и допускаемым давлением на грунт, подстилающий лежни. Округлённые значения площадей лежневого основания для различных грунтов приведены в табл. 42.

Количество лежней данного сечения (брусьев, шпал, окантованных брёвен) назначается с учётом максимально допустимой величины выпусков их по обе стороны от рамы, опирающейся на лежни.

Под лежневым основанием поверхностный слабый слой грунта (или расстроенная кладка массивных опор) удаляется и отсыпается гравийная или песчаная призма со спланированной верхней поверхностью.

Высота отсыпи должна быть не менее 0,4—0,5 м. При этом веря её должен возвышаться над поверхностью земли на 10—20 см. При расположении опоры в затопленном месте высота каменной отсыпи определяется глубиной воды. С целью снижения давления на грунт каменную отсыпь развивают в плане. В этом случае высота отсыпи назначается соответственно передаче и распространению в стороны опорного давления от основания лежней на грунт под углом 60°. Верхняя поверхность каменной призмы во всех случаях должна выступать не менее чем на 0,5 м за пределы очертания лежневого основания. Откосы граней призмы должны быть не круче 1:1.

Если в период службы вспомогательной опоры возможно пучение грунта при замерзании или осадка при оттаивании, то пучинистый грунт должен быть удалён на полную глубину промерзания, около 1,8 м, и заменён гравием или песком. В этом случае опора может быть заложена как на дне такого котлована с каменной подсыпкой не менее 0,4 м, так и выше, вплоть до вынесения основания опоры на поверхность земли с возвышением над ней не менее 10—20 см (фиг. 417).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: