Ряжевые и рамно-ряжевые опоры

Ряжевые опоры, несмотря на их значительные размеры в плане, почти на всех грунтах, за исключением скальных, оказываются неблагоприятными в отношении осадок. Ряжи устанавливают, как правило, на каменные отсыпки без удаления слабых грунтов — наносных песков или даже ила.

Величина и время уплотнения грунтов под тяжёлыми ряжами и происходящие при этом осадки опор зависят от толщины слоя, а также от рода слабого грунта в основании. Глинистые грунты дают более медленную осадку. Осадка ряжевых опор иногда длится продолжительное время и достигает значительной величины. На торфянистых грунтах наблюдается упругая осадка ряжей под поездом, достигавшая в отдельных случаях 12 см.

Вследствие разнородности и различной мощности слоя слабого грунта под подошвой ряжа или подсыпки под ним осадки получаются неравномерными (фиг. 250). Неравномерные осадки, вызывающие крен опоры, являются наиболее серьёзными и трудно выправимыми.

Крен ряжевых опор вызывается также неудовлетворительным заложением их на косогорах. Такой пример изображён на фиг. 251. В данном случае деформация ряжа, заложенного на каменной отсыпи по дну, имеющему уклон около 20°, достигла значительных размеров: около 1 м как по высоте, так и в сторону, вследствие крена. Для прекращения деформации внутри ряжа были забиты в грунт 6 металлических свай из труб диаметром 30 см так, что своей верхней частью они касались средней продольной стенки (сваи показаны на фиг. 251 пунктиром). Однако эта мера не воспрепятствовала дальнейшему накренению ряжа. Значительный наклон поверхности дна под ряжем, особенно при плотных грунтах, может вызвать сдвиг опоры.

Другой причиной осадки может явиться подмыв в связи со значительным загромождением ряжами русла и в результате отсутствия надлежащего укрепления их основания, особенно при слабых, илистых грунтах.

Осадка каменного заполнения в самом ряже обычно бывает незначительной и не представляет опасности, если она не является следствием распирания ряжевой оболочки и если одновременно с осадкой не происходит изгиба брёвен поперечных стенок под мауерлатными брусьями пролётных строений.

Крен ряжей способствует перекосу их конструкции. Перекосы могут произойти не только от действия горизонтальных сил (при крене, угоне пролётных строений), но и в результате односторонней усушки древесины, сказывающейся в большей мере на высоких ряжах. При такой усушке ряжи кренятся навстречу преимущественного освещения солнцем.

Предотвратить в эксплуатации осадку ряжей (как и вообще всех опор), происходящую вследствие уплотнения слабого основания практически не представляется возможным. Ho, как отмечалось ранее, осадка ряжевых опор, вызываемая уплотнением грунта, заканчивается, как правило, уже в первый период эксплуатации. Случаи длительной, накапливающейся осадки ряжей являются редкими, если во-время и надёжно производится укрепление ряжей от подмыва. В единичных случаях особо неуместного применения ряжей на слабом грунте большой мощности деформации опор не прекращаются продолжительное время, несмотря на укрепление ряжей наклонными металлическими сваями и грунта фашинными тюфяками и камнем.

При наличии прочного грунта в основании ряжевых опор их деформации вследствие неудовлетворительного выполнения каменной отсыпи быстро прекращаются. Такие наклонившиеся ряжи при устойчивом положении их и отсутствии расстройств в конструкции не представляют никакой угрозы (фиг. 252).

При осадках ряжей обязательными мерами, помимо укрепления от подмыва, как и вообще при деформациях любых опор, являются своевременное выявление и устранение нарушений пути, вызываемых осадками.

Появление ощутительных внезапных осадок, не позволяющих содержать путь постоянно нормальным, требует введения ограничения скорости.

Ряжи с незатухающей деформацией и сильно накренившиеся, не позволяющие выправить в нормальное положение пролётные строения и пути и угрожающие безопасности движения, подлежат переустройству.

При неравномерной осадке и перекосах ряжей следует ограничивать дальнейшее увеличение наклона. Этой цели иногда достигают перегрузкой каменной засыпки из наиболее опустившейся части ряжа в менее опустившуюся. Такой приём наиболее эффективен для ряжей с большим отношением ширины к высоте и, следовательно, при наклонах ряжей поперёк оси моста, т. е. по длине ряжей.

При наклоне рамно-ряжевой опоры в направлении вдоль моста может быть применён аналогичный описанному ранее приём перестановки рамной надстройки в сторону, обратную наклону ряжа (фиг. 253). При этом должно быть перенесено в ту же сторону и опирание пролётных строений путём продольной их передвижки или перестановки мауерлатных брусьев в пределах допустимой длины консоли ферм. Применённая на одном из мостов Перестановка рам привела к положительным результатам. Наклон ряжа в дальнейшем не возрастал. Прекратившаяся вскоре осадка позволила отложить начатое переустройство моста путём подведения рамно-свайной опоры и взаимной перестановки пролётных строений 15 и 7 м (фиг. 254).

Увеличение наклона ряжей в направлении оси моста может быть предотвращено в известной мере устройством распорок между ряжами (фиг. 255).

Распорки при наклонах опор противодействуют лишь дальнейшему увеличению наклона. Воспрепятствовать осадке опор распорка не может.

Воздействие наклоняющейся опоры передаётся распорками, в меру их прочности, соседней опоре и может отрицательно отразиться на ней, если её собственная устойчивость недостаточна. Поэтому при одной или нескольких наклонившихся вдоль моста опорах распорки желательно ставить во всех или нескольких пролётах между опорами. При наклоне двух смежных опор друг к другу распорки достаточно поставить лишь в данном пролёте. Эффективность работы распорок не зависит от высоты их расположения, хотя сами распорки должны быть тем более мощны и тщательно упёрты, чем ниже они поставлены. Расположение распорок, оставляемых на ледоходный паводковый период, должно быть выше горизонта ожидаемого паводка и, во всяком случае, на 1 м выше горизонта ледохода во избежание создания затора плывущими предметами повреждения распорок.

Сечение распорок по условию устойчивости надо назначать сообразно величине пролёта: из одиночных брёвен диаметром 26—28 см до 6 м, из сплочённых по 3—4 бревна того же диаметра до 10 м, при большей пролёте распорки устраивать в виде ферм (по фасаду и в плане, фиг. 255).

Распорки должны быть парными в плане и располагаться у рёбер внутренних граней ряжей на одном уровне. В ряжевые, а также клеточные опоры распорки должны упираться посредством вертикальных распределительных брусьев (брёвен). Пригонка распорок к опорам должна быть тщательной.

Известны случаи, когда с постановкой распорок между наклоняющимися опорами их крен не возрастал, хотя осадка не прекращалась.

Расчаливание покосившихся ряжей тросами на якорях нецелесообразно из-за большого веса ряжевых опор, громоздкости надлежащего зачаливания за ряж и податливости якорного анкера. Более оправдано закрепление подкосами и за специальные анкерные сваи ряжей, расположенных на пойме или вблизи берега. Имеется пример укрепления перекашивающихся свайно-ряжевых опор наклонными металлическими сваями. Последние опущены в грунт с подмывом и верхней частью заделаны в железобетонном ростверке.

Подмывы ряжевых, опор вызывают, как правило, неравномерную их осадку с наклоном.

Выправка положения ряжей, в данном случае перераспределением каменной засыпки, не имеет смысла. Для большей устойчивости наклонившийся вдоль моста ряж следует распереть распорками в смежные опоры.

Осадка опор вследствие подмыва должна предотвращаться соответствующими противоразмывными средствами. Укрепление грунта требуется более надёжное в основании широких прямоугольных ряжей, особенно при недостаточном отверстии моста. Ряжи без водорезной части создают завихрения, способствующие размыву основания. В особо неблагоприятных условиях, а также в случаях защиты прямоугольных ряжей от ледохода может оказаться целесообразной пристройка к существующим ряжам специальной водорезной части (фиг. 256).

Вымывание грунта из-под ряжа может быть предотвращено устройством шпунтового ограждения вокруг опоры. На фиг. 257 изображено шпунтовое ограждение из рельсов и шпал, заполненное изнутри камнем. Глубина забивки шпунта и его расстояние от опоры зависят от степени угрозы размыва. Они должны быть назначены с расчётом на устойчивость шпунтового ограждения от распирания под действием опорного давления в стороны при возможном размыве.

Шпунтовые ограждения стесняют русло и потому допустимы лишь при достаточном отверстии моста, а также в случаях расположения ряжей в мелководных местах. При большой глубине воды допустимы лишь подводные шпунтовые ограждения с забивкой или обрезкой шпунта под водой.

При начавшейся осадке ряжа требуется своевременное её обнаружение и немедленное прекращение подмыва путём укрепления основания опоры крупным камнем, габионами, тюфяками.

Конструктивно ряжи выполняют двух типов: на врубках в лапу и обло (русский тип) и на металлических креплениях при помощи штырей (американский тип).

В ряжах применяют брёвна диаметром преимущественно 22—24 см с отёской на 2 канта и в редких случаях брусья (в ряжах американского типа). В ряжах американского типа в просветах между брёвнами стен под прогонами и мауерлатными брусьями на высоту дополнительных стенок должны быть плотно уложены прокладки, заполняющие просветы. Стыки брёвен в венцах обычно устраиваются вполдерева на штырях и размещаются в местах примыкания поперечных стенок. В ряжах американского типа при размещении стыков между поперечными стенками в просветах, смежных со стыкованным бревном (брусом), должны стоять прокладки.

Указания относительно рамных надстроек в рамно-ряжевых опорах приведены в разделе свайных и рамных опор.

Вертикальная нагрузка обычно передаётся на стены ряжа поперечными стенками. Последние одновременно предотвращают изгиб стен ряжа в горизонтальной плоскости от давления каменной засыпки.

В редких случаях применены ряжи-оболочки с передачей всего опорного давления непосредственно на каменную засыпку. В данном случае ряжевая оболочка работает на изгиб также и от распора каменной засыпки под действием опорного давления. Иногда применены вместо ряжевых шпунтовые оболочки, в частности из брёвен, удерживаемые снаружи горизонтальными рамами, противоположные стороны которых соединены связями.

Распирание ряжей в стороны может произойти при расстройстве сопряжений, главным образом, угловых врубок, вследствие развития в них гнили, трещин, сколот, а также расстройства при кренах и перекосах ряжа.

Расстройству сопряжений способствует усушка ряжей, когда брёвна стен, будучи распёрты камнем и закреплены болтами вертикальных сжимов, лишены возможности опускаться до полного уплотнения зазоров, образующихся с усушкой древесины.

расстройство конструкции ряжа, в частности, в сопряжениях, нарушающее цельность и устойчивость ряжа, обычно не поддаётся исправлению. Такие ряжевые опоры, как не обеспечивающие безопасности движения, подлежат переустройству.

От расхождения брёвен в угловых сопряжениях надводной части они могут быть временно укреплены в отдельных случаях постановкой сжимов на болтах.

При недостаточном сечении прогонов, поддерживающих мауерлатные брусья, и неплотном соприкосновении в поперечных стенках брёвен и прогонов происходят изгиб последних и осадка ферм. В этом случае зазоры между брёвнами и прогонами в верхней части поперечных стенок необходимо устранить путём установки металлических или прочных деревянных прокладок. Последние во избежание раскалывания следует забивать волокнами поперёк стенок. Высота стенок, в пределах которой устраняются зазоры, принимается равной 1—3 м в зависимости от величины опорного давления и вертикальной жёсткости брёвен поперечной стенки.

При осадках от усыхания ряжевых опор необходимо следить зa перемещением тяжей в овальных отверстиях сжимов и не допускать раскалывания последних тяжами при недостаточной длине овального отверстия. В последнем случае отверстия для тяжей должны быть заблаговременно удлинены книзу на величину, тем большую, чем выше от подошвы ряжа расположено данное отверстие. Полную длину отверстий в сжимах для ряжей, срубленных из сырого леса, обычно принимают равной (2 + 2h) см, где Л — высота в л от низа ряжа до отверстия.

Ряжи должны быть заполнены камнем до уровня на 0,5 м выше уровня высоких вод и не ниже основания дополнительных стенок под мауерлатные брусья. По мере осадки каменная засыпка должна пополняться до указанной высоты.

В отдельных случаях при большой глубине воды (до 11,8 м в межень) опоры устроены из крупных блоков рельсовых каркасов, заполненных после их установки камнем (фиг. 258).

Каркасы размером в плане до. 8,7х12,5 м и в высоту до 4 м сварены из рельсов типа III-а и IV-a, изнутри по боковой поверхности ограждены вертикальной обшивкой из досок и пластин для каменной засыпки. Общий вес рельсов составляет на один каркас до 45 т, а на всю опору около 100 т. Каркасы размещены преимущественно на каменной отсыпке высотой до 2 м.

Связь каркасов по высоте обеспечивается лишь трением между камнями засыпки и вертикально поставленными в засыпку рельсами.

Недостатками данных опор являются значительное стеснение русла (до 30%) при пролётах по 18,5—27 м, а также отсутствие кормовых водорезных частей у второго и третьего ярусов шириной до 8,7 м, что дополнительно ухудшает обтекаемость опоры. В связи с этим необходимо особое наблюдение за недопущением подмыва опор, особенно при слабых грунтах, как в приведённом примере, где основанием опор служит иловатая глина.

Аналогичная конструкция применяется для устоев на Северо-Кавказской ж. д., монтируемых из рельсовых каркасов-габионов нескольких типов стандартных размеров (фиг. 259). Такого типа устои, заложенные на сохранившихся фундаментах массивных опор, в последующем могут быть превращены в капитальные путём цементации и обетонирования их.