УДК 624.042.8

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЪЕЗДНЫХ НАСЫПЕЙ К МОСТОВЫМ СООРУЖЕНИЯМ

Бабин Дмитрий Сергеевич1, Бургонутдинов Альберт Мусугулович2
1Пермский национальный исследовательский политехнический университет, бакалавр
2Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог и мостов

Аннотация
Для безопасной эксплуатации таких сооружений, как мостовой переход необходимо уделять особое внимание устойчивости насыпей подходов к мостам. Деформации дорожного покрытия в местах сопряжения насыпи с пролетным строением влияет не только на комфортность езды, но и на безопасность движения транспортных средств по мостовому переходу, что является крайне важным.

Ключевые слова: армирование, мостовой переход, осадка, основание, слабое основание, укрепление насыпей


IMPROVING THE WORKING METHODS IF CALCULATION OF STABILITY OF EMBANKMENTS OF ACCESS TO BRIDGES

Babin Dmitrii Sergeevich1, Burgonutdinov Albert Musugulovich2
1Perm National Research Polytechnic University, bachelor
2Perm Military Institute of the National Guard troops of the Russian Federation, doctor of technical Sciences, professor of the roads and bridges department

Abstract
For the safe operation of such facilities as the bridge crossing is necessary to pay special attention to the stability of embankments approaches to bridges. Deformation of the road surface at the interface with the embankment spans not only affects the ride comfort, but also the safety of movement of vehicles on the bridge crossing, which is extremely important. Stability of the approach embankments should be ensured at all stages: design, construction and operation.

Keywords: base, bridge crossing, draft, reinforcement, reinforcement base, weak base


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Бабин Д.С., Бургонутдинов А.М. Совершенствование методов расчета устойчивости подъездных насыпей к мостовым сооружениям // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/03/79830 (дата обращения: 29.04.2017).

Согласно утвержденной концепции долгосрочной целевой программы “Развитие лесного хозяйства Пермского края на 2013 – 2017 годы ” [1], предусмотрено увеличение объемов разработки лесного ресурса и введение в оборот дополнительно 1,5 миллионов кубометров древесины и создание 4,5 тысячи рабочих мест. Для этого необходимо строительство лесных дорог, а также дороги на севере Пермского края «Красновишерск – Вая – Велс» с двумя мостовыми переходами [4]. Строительство дорог и мостовых переходов необходимо производить с учетом широко распространенных на севере края слабых грунтов. Также необходимо учесть тот факт, что большую долю автомашин в потоке составляют тяжеловесные грузовые машины, которые наносят значительный урон дорожному покрытию. Например, лесовозные автомобили КамАЗ-53228 грузоподъемностью 10530 кг, Урал 4320-1912 грузоподъемность 9865 кг.

В местах сопряжения мостовых сооружений с насыпями подходов часто наблюдается образование трещин в покрытии и просадок грунта. Деформации земляного полотна насыпей подходов к мостам происходят по разным причинам: нарушение технологии строительства, недоуплотнение грунта насыпи подхода до предусмотренного проектом значения, рост интенсивности движения автотранспорта и значения расчетных нагрузок [3].

Насыпи подходов мостовых сооружений на слабом основании особенно подверженным этим отрицательным явлениям.

Известно множество технических решений, направленных на снижение указанных отрицательных эффектов. Одни из таких решений нашли применение на практике, другие остались невостребованными проектировщиками и строителями из-за отсутствия экспериментальной проверки их эффективности. Современное направление в совершенствовании конструкции сопряжения моста с насыпью состоит в применении так называемых интегральных устоев мостовых конструкций малой и средней длины [3].

Анализ реализованных на практике решений по улучшению эксплуатационных качеств узла сопряжения мостов и путепроводов с насыпью показывает, что все они могут быть подразделены на три основных типа, а именно: [3]

  1. включение в конструкцию устоев дополнительных элементов;
  2. применение плит, сопрягающих устой и насыпь;
  3. улучшение свойств грунтов насыпи.


        а)                                                                                                                      б)

Рисунок 2. Способы улучшения условий сопряжения путепроводов с насыпью подхода:

а – с использованием разгружающей площадки; б – с применением переходной плиты; 1 – покрытие проезжей части; 2 – пролетное строение; 3 – разгружающая площадка; 4 – опорная часть; 5 – переходная плита; 6 – деформационный шов

Достаточно простой и эффективный способ создания ровности в местах сопряжения моста с насыпью состоит в применении железобетонных переходных плит. Такое решение используется в отечественной практике с 70-х годов прошлого века после внедрения рекомендаций, разработанных в Союздорнии [2].

Переходная плита одним концом опирается на шкафную стенку, а вторым концом может опираться: либо на лежень с подушкой из гравия, щебня (Рисунок 3), либо только на подушку из гравия, щебня (Рисунок 4.).


Рисунок 3. Переходная плита опирается одним концом на шкафную стенку, другим концом на лежень с подушкой из гравия, щебня


Рисунок 4. Переходная плита опирается одним концом на шкафную стенку, другим концом на лежень с подушкой из гравия, щебня

В программном комплексе «Plaxis» были проведены расчеты насыпи подхода мостового сооружения, устроенной по типу схемы на Рисунок 4. Нагрузка принята равной 140 кН. В результате расчета на статическую вертикальную нагрузку были получены результаты, приведенные в Таблице 1.

Таблица 1 – Значение вертикального перемещения в сечениях 1-10 насыпи подхода мостового перехода с применением переходных плит

N точки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Перемещение,мм

8,01

7,44

10,0

8,73

11,77

12,61

14,39

15,37

16,11

16,52

Характеристики грунта насыпи (ПГС) приняты следующие:

Eгр=240 (МПа), c=2 (кПа), φ=40º, удельный вес сухого грунта 16 кН/м3, удельный вес грунта естественной влажности 17 кН/м3.

Характеристики грунта насыпи (суглинок мягкопластичный) приняты следующие:

Eгр=30,3 (МПа), c=10 (кПа), φ=13º, удельный вес сухого грунта 17,5 кН/м3, удельный вес грунта естественной влажности 20 кН/м3.

Характеристики грунта основания (суглинок мягкопластичный) приняты следующие: Eгр=22,0 (МПа), c=24 (кПа), φ=16º, удельный вес сухого грунта 17,5 кН/м3, удельный вес грунта естественной влажности 20,7 кН/м3.

Максимальный изгибающий момент в переходной плите составляет 28,99 кНм, поперечная сила – 28,71 кН. Предельно допустимый изгибающий момент для плиты ПП600.124.30–4АIII составляет 53,8 кН. Это означает, что никаких деформаций и разрушений данного элемента сопряжения насыпи подхода с мостом от воздействия вертикальной нагрузки не происходит.

Далее были проведены расчеты насыпи подхода мостового сооружения, устроенной по типу схему на Рисунок 5.


Рисунок 5. Насыпь подхода мостового сооружения с применением металлических свай.

Сваи выполнены в виде труб d=76 мм с толщиной стенки 6 мм (согласно ГОСТ 8732–78), масса 1 п.м. трубы равна 10,36 кг, шаг свай 350 мм в продольном и поперечном направлении, длина первых 5-ти рядов свай – 5,63 м, следующих 3-х рядов – 4,63 м, следующих 3-х рядов – 3,63 м, следующих 3-х рядов – 2,63 м, следующих 3-х рядов – 1,63 м. Всего 17 рядов свай в продольном направлении. Результаты расчетов приведены в Таблице 2.

Таблица 2 – Значение вертикального перемещения в сечениях 1-10 насыпи подхода мостового перехода с применением армирования грунта

N точки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Перемещение,мм

6,83

7,97

8,44

9,11

10,0

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

Несущая способность сваи длиной 5,63 м равняется 145,507 кН. Нагрузка от колеса подвижного состава на сваю составляет 8,3 кН, что свидетельствует о большом запасе несущей способности сваи и позволяет уменьшить длину свай.

Данная конструкция насыпи подхода не предусматривает использование специальной и дорогостоящей техники для устройства свайного основания. Погружение сваи производится вибропогружателем или задавливанием ковшом экскаватора. Для этого экскаватор должен создавать усилие на 20% больше, чем несущая способность сваи. Для сваи длиной 5,63м и несущей способностью 145,507 кН для задавливания необходимо приложить нагрузку равную 174,6 кН.

Также отказ от использования переходных плит в данном случае исключает необходимость их транспортировки из города Перми на большое расстояние.

Дорога Красновишерск – Вая – Велс проходит по северу Пермского края- территории богатой нефтяными месторождениями. Относительно недалеко расположены Гежское и Жилинское месторождения. Проложены трассы нефтегазопроводов. В результате эксплуатации нефтяных месторождений неизбежно возникают производственные отходы, в том числе и бывшие в употреблении трубы. Утилизация нефтяных труб, бывших в употреблении, происходит на специальных полигонах либо производствах, куда эти трубы необходимо доставить из удаленных районов севера Пермского края, как правило с плохо развитой инфраструктурой. Поэтому часто можно наблюдать картину, как трубы и другие металлоконструкции остаются лежать и коррозировать на месторождениях.


Библиографический список
  1. Законодательство Пермского края – Юридическая библиотека: [Электронный ресурс]. М., 2015. URL: http://permkrai.info/2012/11/15/p12200.htm (Дата обращения: 04.02.2017).
  2. Методические рекомендации по проектированию и строитель- ству сопряжений автодорожных мостов и путепроводов с насыпью. – Союздорнии, 1975. – 33 c.
  3. Попов В.И. Совершенствование конструкции сопряжения путепроводов с насыпью путем применения интегральных устоев [Электронный ресурс] // http://rosdornii.ru: ФАУ «РОСДОРНИИ». URL: http://rosdornii.ru/files/dorogi-i-mosti/10-07-14/IV/12.pdf (дата обращений 30.10.2016)
  4. Российская газета. Построят дорогу для вывоза леса с севера Пермского края: [Электронный ресурс]. М.,1998-2017. URL: https://rg.ru/2012/06/06/reg-pfo/perm-les-anons.html. (Дата обращения: 04.02.2017).
  5. СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Свод правил [Текст]. – Введ. 2011-05-20. – М.: Росстандарт, 2011.


Все статьи автора «Бабин Дмитрий Сергеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация