Железнодорожные пути на мостах. Железнодорожный мост: общая характеристика и разновидности

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра: «мосты и транспортные тоннели»

Группа 43М

Пояснительная записка

к курсовой работе по железнодорожному пути на мостах

КР-270210.405.000.00-43М

Консультант:___________/___________ Смышляев Б. Н.

Разработал:____________/___________ Горбунов С. С.

1. Общее положение по устройству мостового полотна на железнодорожных мостах

2. Требования к элементам мостового полотна (для заданного типа)

2.1 Рельсы

2.2 Поперечина

2.3 Рельсовые скрепления (клеммы)

3. Устройства, обеспечивающие безопасность движения поездов по мостам и безопасность эксплуатации мостов

3.2 Охранные уголки

5.2 бесстыковой путь с сезонными уравнительными рельсами

Заключение

Список литературы

Приложение (план мостового полотна с заданными деталями)

1. Общее положение по устройству мостового полотна на железнодорожных мостах.

В данной курсовой работе приведен пример расчёта деревянной поперечины с заданной нагрузкой на ось, определение типа рельса и уравнительного прибора, представлены примеры и краткие характеристики некоторых элементов железнодорожного полотна, так же было произведено проектирование бесстыкового пути та мостах и сделан вывод, что при заданной длине пролёта L=130 м. и характерного температурного интервала (от - до, г. Ржев) могут применят как уравнительные припоры типа Р-65, так и сезонные уравнительные рельсы (4 пары).

В современном мире огромную роль в развитии рыночных отношений играют железные дороги. По ним перевозится большая часть всех грузов в различных направлениях.

Другое важное назначение железной дороги это перевозка людей, которая должна быть достаточно комфортна и осуществляться в максимально короткие сроки, в тоже время иметь достаточные возможности для обеспечения безопасности перевозки.

Для обеспечения всех вышеперечисленных условий необходим постоянный контроль и своевременный ремонт на всех участках железной дороги в особенности это касается участков на искусственных сооружениях, где больше всего путь работает в экстремальных условиях и где любая авария может привести не только к поломке искусственного сооружения, но и к человеческим жертвам. В связи с этим должен постоянно проводиться в соответствии с нормами контроль и профилактика конструкций верхнего строения пути.

2. требования к элементам мостового полотна (для заданного типа)

2.1 Рельсы

Исходя из данных, что грузонапряженность ж. д. линии, Т*км брутто\км*год равна 66 млн, следует, что для данной ж. д. линии необходимо применить тяжёлый рельс Р65.

Грузонапряженность данного типа рельса 25-86 в млн. Т*км брутто\км*год.

При езде на мостовых брусьях, расстояние междукоторыми не более 100-150 мм. В свету, стыки рельсов распологаются на весу.

Рельсы предназначены для непосредственного восприятия и упругого перерабатывания и передачи подрельсовые опоры напряжения, для направления в движении колёсных пар подвижного состава и служит как электро проводник на участках с автоблокировкой и электротягой.

Основные размеры (мм):

Ширина подошвы рельса «В» - 150

Высота рельса «Н»- 180

Ширина головки «b»- 75

Ширина шейки «е»- 18

Рисунок 2.1-Рельс Р-65.

2.2 Поперечины

Предназначены для восприятия напряжения, а так же для связи рельсов, контруголков и досок настила, что представляет собой единую конструкцию.

Данная конструкция крепится к опорам с помощью «лап», которые позволяют не повредив конструкции прижать её к опорам.

Мостобрус имеет длину от 320 до 325 мм, высоту 24 мм, ширину 20 мм. Мостовые деревянные брусья (по ГОСТ 28450-90) могут изготавливаться из древесины: сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы. Основными породами леса для отечественных железных дорог являются хвойный, как сосна (70%), ель и другие (30%).

Размеры поперечных сечений мостовых брусьев установлены для древесины с абсолютной влажностью не более 22%. При большей влажности древесины шпалы и брусья должны изготавливаться с таким принципом: для хвойных пород по ГОСТ 6782.1-75, а для лиственных по ГОСТ 6782.2-75.

Рисунок 2.2-поперечина.

2.3 Рельсовые скрепления

Скрепления служат для прикрепления рельсов к подрельсовому основанию, соединения рельсов в стыкх, восприятия нагрузок от подвижного состава вместе с другими элементами верхнего строения пути.

Стыковые скрепления должны удовлетворять следующим требованиям:

прочность и жесткость;

при изменении температуры возможность продольного перемещения концов рельсов;

простота конструкции;

экономичность;

удобные, безопасные и надёжные в изготовлении и эксплуатации.

2.4 Прикрепление мостового полотна к пролетному строению

Прикрепление мостового полотна к пролетному строению должно быть надежным и долговечным и обеспечивать передачу нагрузки от подвижного состава на балки пролетного строения.

Мостовое полотно с деревянными поперечинами устраивается на металлических мостах. Мостовые брусья укладывают на продольные балки с расстоянием в свету не менее 10 см. и не более 15 см. во избежание провала колес между брусьями. Мостовые брусья плотно прирубают к поясам пролетных строений продольных балок. Глубина врубок в мостовые брусья не менее 5 мм. и не более 30 мм. Все мостовые брусья крепятся к поясам продольных балок или ферм, лапчатыми болтами, или с помощью обычных болтов через противоугонные или охранные уголки.

Рисунок 2.4-1-лапчатый болт; 2-рабочая гайка; 3-страховочная гайка;4-шайба пружинная; 5-шайба плоская; 6-проаладка

3. Устройства обеспечивающие безопасное движение поездов

3.1 Контруголки или контррельсы

Основное назначение охранных приспособлений заключается в обеспечении безопасного прохода поезда по мосту в случае схода с рельсов колёсной пары или тележки на мосту и на подходах к нему. При этом должны быть максимально ограниченны боковые смещения подвижного состава.

Именно для этого и устраивают специальные охранные устройства называемые контруголками или контррельсами.

Такие охранные приспособления применяют на мостовом полотне с ездой на балласте. На мостах с безбалластным полотном из поперечин сход колёс с рельсов более опасен, поэтому на таком полотне дополнительно устраиваются охранные или противоугонные уголки или брусья.

Контруголки или контррельсы укладываются на всей протяжённости моста. При этом их протягивают внутри каждой колеи до задней грани устоев и далее их концы на протяжённости не менее 10м сводят «челноком»,заканчивающимся металлическим башмаком установленной конструкции.

Рисунок 3.1-контруголок.

3.2 Охранные уголки

Основное назначение охранных уголков заключается в том, что при сходе колёс подвижного состава с рельсов и обломке мостовых брусьев он препятствует их продольной сдвижке в направлении движения поезда.

На всех мостах при езде на мостовых брусьях или на металлических поперечинах должны быть устроены охранные уголки или охранные брусья, которые укладываются с наружной стороны путевого рельса

В качестве противоугонных уголков должны использоваться неравнобокие уголки сечением 160*100*10 мм или равнобокие сечением 125*125*10 мм. Охранные брусья должны быть сечением 15*20 см.

Противоугонные уголки укладываются на расстоянии не менее300 мм и не более 400 мм от наружной грани головки путевого рельса. На мостах с металлическими поперечинами противоугонные уголки должны соответствовать проекту. Укладка охранных уголков и брусьев производится в соответствии с Указаниями по устройству и конструкции мостового полотна на железнодорожных мостах.

Для предупреждения провала колёс сошедшего с рельсов подвижного состава над поперечными балками устраивают переходные столики, а при контруголках и охранных уголках - подвесные мостики установленной конструкции. Конструкция стыка охранного уголка показана на рис.3.2.

Рисунок 3.2-охранный уголок.

1 - стыковая уголковая накладка; 2 - стыковой болт; 3 - высокопрочный болт.

3.3 Тротуары и площадки убежища

Мосты полной длиной более 25 м, а также все мосты высотой более 3 м, мосты, расположенные в пределах станций, и все путепроводы должны иметь двухсторонние боковые тротуары с перилами, располагаемыми вне габарита приближения строений.

В северных условиях двухсторонние боковые тротуары должны иметь все мосты полной длиной более 10 м. Перила на мостах высотой от 3 до 5м там, где они отсутствуют, должны устраиваться в плановом порядке.

На двухпутных пролётных строениях, а также на двухпутных и многопутных мостах с ездой поверху на общих опорах во всех случаях должны быть тротуары в междупутье. Настил из досок укладывают снаружи колеи по 4 шт. Сечением 20х5 см с зазором 2см между досками, внутри колеи - по 2 шт. Сечением 20х3 с зазором 4 см, при отсутствии боковых тротуаров внутри колеи укладывают три доски. Над подвижными концами пролётных строений настил должен иметь возможность перемещения вместе с подвижными концами пролётного строения.

На тротуарах с металлическими консолями рекомендуется применять металлический настил просечного или рифлёного профиля, возможно применять настил из арматурной стали, а также настил из железобетонных плит. Металлический настил разрешается укладывать внутри колеи.

Рисунок 3.3-перила.

1 - поручень перил 80*80*8; 2 - заполнение перил; 3 - фасонка; 4 - стойка перил 80*80*8; 5 - заполнение перил - швеллер №14; 6 - плита тротуара; 7 - болт диаметром 22 (мм); 8 - фасонка.

Для укрытия людей, противопожарного инвентаря, механизмов, оборудования и материалов при производстве ремонтных работ на мостах должны быть устроены убежища.

Убежища на мостах должны располагаться через 50 м с каждой стороны пути в шахматном порядке (на скоростных линиях - через 25 м). При длине моста 50 - 100 м допускается устраивать по одному убежищу с каждой стороны пути. Размеры убежищ: 3 м вдоль оси моста и 1 м поперёк оси моста.

Тротуары и убежища на всех постоянных мостах должны ограждаться перилами высотой 1,1 м. Стойки и поручни должны быть не менее 70х70х8 мм.

4. Расчёт элементов мостового полотна (деревянной поперечины)

К расчёту назначено металлический мост с полотном на деревянных поперечинах (конструктивная схема см. рис. 5.), с расстоянием между балками В=2,03 (м). Нагрузка составляет 172 (кН/ось).

Рисунок 4.1-схема деревянной поперечины.

Данные из таблиц СНиП 2.05.03-84*

Сила прикладываемая на центральную поперечину из 3-х;

Проверка прочности

Рисунок 4.2- Эпюры моментов.

Вывод: проверка выполняется, расчётные напряжения меньше предельных, данное сечение мостобрусса подходит для заданной нагрузки на ось.

5. проектирование бесстыкового пути на мостах

Стыки рельсов источник ударно-динамических воздействий на путь. Хотя укладка рельсов стандартной длины 25 м разрешается на любых мостах, но необходимо стремиться к возможно меньшему числу стыков в пределах мостов, а на малых мостах их вообще не допускать.

5.1 Бесстыковой путь с уравнительными приборами

В курсовой работе необходимо запроектировать бесстыковой путь с уравнительным прибором укладываемый на мосту в г. Ржев, при температуре укладки tвук = +14°С.

1) назначаю длину рельсовой плети с учётом длины уравнительного прибора и длиной температурного пролёта

2) Полное перемещение рельсовой плети:

Район расположения - г. Ржев

округляю до в большую сторону

По таблице № 5.1.1 полное перемещение

мост железнодорожный движение поезд

Таблица 5.1-перемещения рельсов при заданной длине.

Основные характеристики УП Р-65

№ проекта - 1262А.00.000

Год разработки проекта - 1875

Завод-изготовитель «новосибирский стрелочный завод (НСЗ)»

Максимальная величина перемещения (расчётный шаг) мм. - 750

Длина уравнительного прибора мм. - min=12117, max=12867

Максимальная ширина в сборе мм. - 2220 (2090)

Высота мм. - 228

Ширина колеи мм. - 1520

Масса кг. - 810

3) Схема уравнительного прибора Р-65 с основными размерами.

Рисунок 5.1.3- уравнительный прибор Р-65.

4) Исходя из полного перемещения рельсовой плети следует применять УП Р-65.

Данный УП удовлетворяет силовым деформациям, удлинениям пролётного строения и рельсов.

5) Порядок установки уравнительного прибора

Определяется расстоянием «a» от торца рамного рельса до «риски» на лафете, в зависимости от алгебраической разности между t при установке рельсов и наибольшей t рельсов в данном районе расположения.

При и температурным пролётом по таблице №2

5.2 Бесстыковой путь с сезонными уравнительными рельсами

Рисунок 5.2- Схема мостового перехода с сезонными уравнительными рельсами.

Исходные данные:

· Длина рельсовой плети: ;

· Длина УР: зимний-12,5 м. Летний (сменный)-12,46 м;

·: г. Ржев;

Расчёт перемещения рельсовой плети с учётом сезонных уравнительных рельсов и оптимальной температуры для замены У.Р.

Определение изменения стыков на каждые

Где: L-длина температурного пролёта =130 м.

t- изменение температуры (t=)

n- количество стыков (n=4)

Таблица 5.2- к расчёту температурного интервала замены сезонных уравнительных рельсов.

Температура	значение стыковых зазоров и их сумм.(мм) при УР (м)

Вывод: Из условия возможности применения как нормальных (12,5м), так и укороченных (12,46м) уравнительных рельсов,(т.е. минимальный зазор не должен быть менее 3 мм, а максимальный не более 21 мм.) температурный интервал, в котором может производиться замена сезонных уравнительных рельсов определяется по таблице№5.2, Замена сезонных уравнительных рельсов производится в интервале температур От минус 20 °С до плюс 10°С.

Заключение

В данной курсовой работе было запроектировано железнодорожное полотно на металлическом мосту, расположенном в г. Ржев. Мостовое полотно на деревянных поперечинах с рельсами Р65.

При проектировании были учтены все требования норм по обеспечению безопасности движения, в частности устройство контруголков и охранных уголков с соответствующими размерами.

Список использованной литературы

Инструкция по содержанию искусственных сооружений. ЦП-628. / МПС России.: Транспорт, 1999. - 108 с.

Клинов С. И. Железнодорожный путь на искусственных сооружениях. - М.: Транспорт,1990. - 144 с.

Указания по устройству и конструкции мостового полотна на железнодорожных мостах. М.: Транспорт, 1989. - 120 с.

Шахунянц Г. Н. Железнодорожный путь. - М.: Транспорт, 1987. - 479 с.

СниП 2.05.03-84*. Мосты и трубы/ Госстрой СССР: Введ. С 01.01.86. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 200 с.

Подобные документы

Элементы верхнего строения пути. История замысла устройства железнодорожного пути без стыков. Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого, главные требования к конструкции и ремонт. Исследование перемещения двух точек на плети.

реферат , добавлен 21.10.2016

Классификация карьерных железнодорожных путей по назначению и месту расположения в карьере. Понятие плана и профиля пути. Раздельные пункты (пост, разъезд, станция), их значение для безопасности движения. Устройство рельсовой колеи и стрелочных переводов.

реферат , добавлен 14.04.2009

Факторы, влияющие на безопасность движения в зоне железнодорожных переездов. Количественный, качественный и топографический анализ аварийности и ее причин на ЖДП. Исследование режимов движения транспортных средств через ЖДП в населенном пункте и вне его.

дипломная работа , добавлен 17.06.2016

Сооружение земляного полотна железных дорог. Материалы, применяемые при постройке водопропускных сооружений. Методы их постройки и классификация. Комплекс работ по строительству водопропускных труб и малых мостов, требования технических условий.

контрольная работа , добавлен 23.09.2015

Функции Дирекции инфраструктуры, деятельность Центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры транспорта. Цеха и отделы, организационная структура управления и задачи подразделения. Неисправности геометрии пути. Дефекты земляного полотна.

отчет по практике , добавлен 15.09.2015

Определение грузонапряженности участка и классификации железнодорожных путей. Построение поперечных профилей земляного полотна. Расчет параметров и размеров стрелочного перевода, длин путей станционного парка. Организация работ по капитальному ремонту.

курсовая работа , добавлен 06.02.2013

Использование железнодорожного транспорта на карьерах страны. Классификация карьерных железнодорожных путей, различия в условиях эксплуатации. Временные (передвижные) и постоянные (стационарные) пути. Устройство рельсовой колеи и стрелочных переводов.

реферат , добавлен 11.04.2009

Виды ремонтов пути. Возвышение наружного рельса. Капитальный ремонт подъездного железнодорожного пути. Деформации земляного полотна. Устройство пути на прямолинейных и криволинейных участках. Конструкция одиночного обыкновенного стрелочного перевода.

курсовая работа , добавлен 21.01.2015

Конструкция мостового крана. Механизмы его передвижения и подъема. Расчет основных кинематических параметров для выбора тягового органа, габаритов и форм барабана, электродвигателя, редуктора и тормоза. Ограничители пути движения крана и грузовой тележки.

курсовая работа , добавлен 18.04.2015

Обеспечение безопасности движения пассажирских поездов и особенности пропуска скоростных пассажирских поездов. Марки крестовин стрелочных переводов на железнодорожных путях общего пользования. Расчет уравнения равновесия сил, действующих на вагоны.

Железнодорожное мостостроение в России возникло как составная часть отечественной мостостроительной школы, отличавшейся рационализмом в выборе и оценке конструкций, отказом от надуманных решений во имя внешней эффектности, стремлением к возможно более полному учету условий работы конструкций.

К началу строительства первых мостовых переходов на железных дорогах страны был накоплен богатый опыт сооружения мостов на обыкновенных дорогах, имелись уже проверенные на практике типы конструкций. Однако железнодорожные мосты во многом отличаются от мостов под обыкновенную дорогу. На железнодорожных мостах не требуется устраивать сплошную проезжую часть, их ширина меньше. С другой стороны, они несут существенно большую нагрузку, что не может не сказаться на их конструкции. Повышенные требования к железнодорожным мостам, а также отсутствие научных методов расчета, недостаточная изученность свойств строительных материалов, в том числе дерева, существенно осложняли проблему проектирования и строительства первых мостов под поездную нагрузку.

Самым крупным водным препятствием на первой железнодорожной линии Петербург-Царское Село явился Обводный канал в Петербурге . Через него в 1836 г. перекинули однопролетный деревянный арочный мост под два пути. Устои моста были каменные на свайном основании. Он прослужил свыше 30 лет и был заменен металлическим лишь в 1869 г.

Значительно более сложные проблемы возникли в процессе строительства железнодорожной магистрали Петербург-Москва . Здесь потребовалось устроить 19 путепроводов, 69 труб и 184 моста, в том числе через такие крупные реки, как Волга, Волхов, Тверца, Мcта. Руководил проектированием мостов Д. И. Журавский . Одной из особенностей мостовых переходов была значительная высота опор, что вызвало необходимость применять большие пролеты вместо малых во избежание удорожания стоимости строительства. Кроме того, часто поставленные опоры при небольших пролетах препятствовали судоходству и затрудняли пропуск льда.

Д. И. Журавский отказался от слепого копирования известных в то время большепролетных конструкций деревянных мостов. Справедливо полагая, что арочная система при большой высоте мостов потребует устройства массивных и дорогих опор, он остановил свое внимание на более легких балочных пролетных строениях с деревянными фермами, предложенных американским инженером Гау . Однако теории расчета таких конструкций не было, что вызывало серьезные сомнения в правильности подхода к назначению размеров сечений отдельных элементов.

В 1845 г. Д. И. Журавский создал теорию расчета решетчатых ферм, дав метод определения усилий в отдельных элементах. В частности, он нашел, что сечения вертикальных металлических тяжей назначались в фермах Гау необоснованно: тяжи у опор нагружены сильнее и должны быть более мощными. По конструктивным соображениям предусматривалось постоянное сечение поясов ферм по всей длине, в то время как в однопролетных конструкциях сечение поясов могло быть использовано полностью только в середине пролета. Для мостов больших пролетов ученый предложил балочную неразрезную систему, обеспечивающую рациональное использование материала поясов.

На основе проведенных исследований Д. И. Журавский дал рекомендации по расчету ферм Гау и разработал проекты деревянных мостов через все крупные водотоки на трассе железной дороги Петербург-Москва. Было разработано пять групп пролетных строений длиной от 16,4 до 60,8 м. Проектирование конструкций сопровождалось всесторонними исследованиями их работы под нагрузкой и свойств применяемых строительных материалов.

Пролетные строения всех мостов имели деревянные многорешетчатые неразрезные фермы, образуемые наложением друг на друга нескольких простых треугольных решеток, что существенно улучшало работу сжатых элементов.

Уникальным мостовым переходом явился Веребьинский виадук . По отзывам современников, этот виадук считался одним из лучших сооружений такого типа не только в России, но в Европе и Америке.

Мстинский мост имел девять пролетов по 61 м. Его опоры представляли собой пирамидальные башенные деревянные конструкции на каменном фундаменте, обшитые железом.

Балочный неразрезной двухпутный мост через Лугу у ст. Преображенская явился первым целиком железным мостом в России. Он сооружен в 1853-1857 гг. под руководством инженеров И. И. Стебницкого и И. Ф. Рер-берга. Каждый путь уложен на пролетное строение длиной 55,3 м. Опоры моста каменные, под два пути.

Принципиально новой по тому времени была конструкция пролетных строений. Главная особенность заключалась в том, что сжатые раскосы, в отличие от растянутых, сделанных из полосового железа, имели дополнительные приклепанные уголки, что увеличивало их жесткость и существенно улучшало работу на сжатие. Настил проезжей части, устроенной по верхним поясам ферм, сделали сплошным, что предохраняло фермы от попадания на них атмосферных осадков, отводимых с проезжей части при помощи специальных трубок. Коробчатые нижние пояса закрывались крышками из листового железа.

Совершенная конструкция моста обеспечила его надежную работу до 1941 г., когда он был разрушен во время боевых действий.

Много хлопот доставляют строителям железных дорог большие и малые реки, которые как и горы не объедешь стороной. Перешагнуть их помогают мосты. Поднятые опорами над водой, они служат надежным основанием для железной дороги. На подходах к реке возводят насыпь, она-то и поднимает железнодорожную колею на мост.

Мосты подразделяются на балочные, арочные или висячие. Сооружение мостов, особенно больших,- трудоемкая и сложная работа, требующая точного инженерного расчета, высокого профессионального умения. Вместе с виадуками, путепроводами и эстакадами мосты являются одним из основных видов искусственных сооружений на железной дороге.
Первый железнодорожный мост с литыми фермами своеобразной формы был возведен под руководством Дж. Стефенсона в 1824 г. в Великобритании на линии Стоктон-Дарлингтон. В 1829 г. Стефенсон построил также первый «косой» путепровод в Рейнхилле (Rainhill). Перед началом строительства Стефенсон изготовил и испытал модель моста из дерева в натуральную величину.
Первые висячие мосты появились в Америке. Самым знаменитым является построенный в 1852-1856 гг. мост через Ниагару (Niagara). Пролетное строение этого моста имело длину 251 м и высоту над уровнем воды 74 м.
На Саксонско-Баварской железной дороге был построен мост через р. Белая Сорока возле г. Жокета (Jocketa). Вначале мост хотели построить в четырех уровнях, но из-за строительных трудностей ограничились двумя.
В середине XIX в. была построена железная дорога, которая соединила Венецию с материком, находящимся на расстоянии 4 км. Лагуну перекрыли два моста: железнодорожный под два пути, построенный в 1841-1846 гг., и пешеходный длиной 4070 м и шириной 20 м, построенный в 1931-1932 гг. Железнодорожный мост, торжественно открытый в 1846 г., имел длину 3601 м и состоял из 225 арок на 75 000 свай, заглубленных в дно лагуны.
Железнодорожный мост, построенный на линии Аугсбург- Нюрнберг (Augsburg-Nurnberg) через р. Изар в 1850-х гг., был реставрирован в 1912 г.

Путепроводами стали называть мосты, сооруженные над автомобильной или железной дорогой, чтобы обеспечить движение транспорта или пешеходов по пересекаемым путям, т.е. в двух уровнях. Путепровод для железной дороги был построен через долину Санкей (Sankey) уже на линии Манчестер-Ливерпуль. Первый пешеходный путепровод появился на линии Париж- Орлеан в 1843 г.
Эстакада во французском esta-cade - свая, балка - также сооружение мостового типа, устраивается для пропуска транспортных средств при свободном пространстве под пролетным строением. Эстакады устраивают взамен больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и не препятствуют проезду и проходу под ними, а также на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами разлива воды.
Строить мост на железной дороге для каждой речки и ручья не обязательно. Небольшие речки и ручьи пропускают сквозь земляное полотно железнодорожной магистрали по трубам.

Из истории строительства мостов

Еще в доисторические времена первобытные люди для пересечения водных преград пользовались поваленными, а позднее - специально уложенными поперек преград деревьями.
Первые упоминания об искусственных сооружениях относятся к началу 3 тысячелетия до н. э. В древнем Египте, Вавилоне и Ассирии развивалось строительство искусственных сооружений, которое достигло расцвета позднее в Древнем Риме.
Во времена новой эры и затем в средние века профессия строителя мостов пользовалась всеобщим уважением. Примером может служить колонна Траяна в Риме. Римский правитель Маркус Улпиус Траянус (Markus Ulpius Traianus), вошедший в историю как император Траян, 18 мая 113 г. посетил сенат, где выступил с речью. В память об этом событии сенат решил построить каменную колонну. Многое изменилось с тех пор, но колонна Траяна высотой 38 м спустя столетия остается историческим памятником. На колонне изображены не только эпизоды траяно-дакийских войн, но и понтонный мост, и капитальный мост через Дунай, построенный по приказу Траяна Апполодором Дамасским (Appolodorus) в 101 г. Императора прославило именно строительство этих сооружений.
Сеть дорог со множеством искусственных сооружений достигла в Древнем Риме 80 000 км. Только в самом Риме было около 500 км водоводов со множеством акведуков, тоннелей, подпорных стен и т.п.. Десятки таких сооружений сохранились до наших дней на территориях Италии, Франции, Испании.
Первые летописные упоминания о строительстве мостов на Руси относятся к 997 г. Но мосты строили и ранее. В «Русской правде» (1020 г.) упоминается, что в войсках великого князя киевского Ярослава Мудрого (ок. 978-1054) были специальные подразделения «мостни-ков», которые занимались строительством и ремонтов мостов, переправ и т.п.
В то время основным материалом в мостостроении было дерево. Наиболее древним деревянным мостом считается мост через р. Евфрат в Вавилоне, построенный за 2000 лет до н. э. Опоры этого моста были сделаны из кирпича, а пролетные строения - из кедра. В 607 г. до н. э. в Древнем Риме через р. Тибр был построен деревянный «свайный» мост. К этому времени относятся грандиозные наплавные мосты через пролив Босфор и Дунай, сооруженные для войск императора Дария. Деревянный балочный мост на каменных опорах длиной более 400 м через Рейн был построен Цезарем в 55 г. до н. э. всего за 10 дней. Император Траян для перехода римских легионов из Дакии в дунайские земли приказал за один год построить мост через Дунай. Именно такой мост через ущелье «Железные ворота» возведен в долине Дуная. Этот уникальный деревянный арочный мост общей длиной около 1 км имел пролеты по 36 м (!). Шпренгельные деревянные арки лежали на мраморных прямоугольных опорах. Подобные мосты позднее (400-700-е гг. н. э.) были построены в Кёльне и Майнце (Mainz).
Часто строились и наплавные мосты. На Руси при Владимире Мономахе был построен наплавной мост через Днепр; при Дмитрии Донском - через Волгу. Позднее, наряду с деревянными, строились и каменные мосты, более тяжелые и долговечные.
Среди архитектурных памятников средних веков можно упомянуть о каменном мосте на юге Франции через р. Лот (Lot) в Кахорсе (Cahors), построенном в 1308-1355 гг. епископом Раймондом Панчилли. Мост состоял из шести готических арок, особенность которых заключалась в том, что на опорах было построено три сторожевых башни высотой около 40 м каждая. Эти башни использовались городом как защитные сооружения. По легенде успех в строительстве моста обеспечила епископу дружба с дьяволом.
Интересен мост через р. Рона вблизи Авиньона (Avignon), построенный в 1177-1185 гг. Святым Бенецетом (Saint Benezet) - одним из вдохновителей создания Монашеского общества французских «мостовых братьев», которое было официально утверждено в 1286 г. Мост имел 21 арку с пролетами 34 м при высоте устоев всего 13 м. Опоры были шириной 8 и длиной до 30 м. Мостовые быки имели треугольные ледокольные головные части. Наводнение 1669 г. разрушило значительную часть моста. До наших дней сохранилось только четыре арки, которые считаются архитектурным памятником и служат символом города Авиньон.
В 1225 г. через р. Верра вблизи г. Крейцбург (Creuzburg) в Германии был построен мост с часовней (Werrabrucke), который был частично разрушен в 1945 г. и полностью восстановлен в 1950 г.
Первые металлические мосты упоминаются в Китае, где еще до нашей эры применяли бронзу и литую медь. Широкое применение металла в мостостроении относится ко второй половине XVIII в., когда промышленная революция в Англии позволила получать достаточное количество однородного чугуна.
Первый чугунный арочный мост (сохранившийся, кстати, до наших дней) был построен в Англии в 1774 г.
Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт. Мост вместе с подходами, укрепительными и регуляционными сооружениями и подмостовым руслом реки составляет мостовой переход. Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные - «быками». Опорами мост разделяется на пролеты. Опоры состоят из фундамента и видимой части (тела) и бывают монолитными или сборными. Фундаменты опор могут сооружаться при неглубоком расположении прочных грунтов на естественном основании, а при слабых грунтах - на сваях.

1 - устои, 2 - неподвижные опорные части; 3 - пролетные строения, 4 - подвижные опорные части, 5 -«быки», L - полная длина моста, l p ,- расчетный пролет, l 1 +l 2 + l 3 - отверстие моста, ГВВ - горизонт высоких вод; ГМВ - горизонт меженных (средних) вод

а - массивном, б - свайном, 1 -тело опоры, 2 - фундамент, 3 - мелкий песок, 4 - глина, УМВ - уровень меженных вод

Пролетные строения опираются на опоры через опорные части, которые позволяют пролетному строению несколько поворачиваться и продольно перемещаться при изменениях температуры и изгибе под нагрузкой. При этом с одной стороны пролета устанавливают неподвижные, а с противоположной - подвижные опорные части.

: а -неподвижная с шарниром, б -подвижная

Расстояние между центрами опорных частей называется расчетным пролетом. Число и размеры этих пролетов выражают схему моста. Например, запись 33+2X66 + 27 означает, что мост имеет одно пролетное строение расчетным пролетом 33 м, два по 66 м и одно 27 м.

Пролетное строение состоит из главных ферм, связей между ними, проезжей части и мостового полотна. Главные фермы воспринимают нагрузку от подвижного состава и передают ее на опоры. Они могут быть со сплошными стенками или сквозными фермами. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним - продольные балки, образующие проезжую часть. Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего,-с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине .
На продольные балки, а в небольших мостах со сплошными стенками на главные фермы укладывается мостовое полотно, которое обычно состоит из мостовых и охранных брусьев или сплошных плит, а также рельсов и скреплений, настила, перил и уравнительных приборов (на больших мостах). В необходимых случаях на мостах устраивают тротуары, огражденные перилами, площадки-убежища, освещение, связь, специальные смотровые и противопожарные приспособления, помещения для охраны и обслуживающего персонала.

а - общий вид, б - ферма, в - поперечные связи, г - продольные связи, д - продольные и поперечные балки, е - мостовое полотно

:
а - поверху, б - понизу; в - посередине

Основными параметрами моста являются длина, высота, отверстие моста, грузоподъемность. Длиной моста называется расстояние между задними гранями его устоев, а высотой - расстояние от подошвы рельса до горизонта низких вод. Отверстием моста называется расстояние в свету между внутренними гранями устоев однопролетного моста, или сумма таких расстояний между всеми опорами многопролетного моста на уровне расчетного горизонта воды. Грузоподъемностью моста называется наибольшая нагрузка, которую он может выдержать при условии обеспечения безопасности движения поездов. Параметры мостов определяются шириной водной преграды, колебаниями уровня воды, заданной нормой массы поездов.
В зависимости от длины, числа пролетов, конструкции и материала пролетного строения, числа путей и способа передачи давления на опоры мосты классифицируются следующим образом:
по числу пролетов - одно-, двух-и трехпролетные и т. д.;
по числу главных путей -одно-, двух- и многопутные;
по конструкции пролетного строения - с ездой понизу, поверху и посередине;
по материалу - каменные, металлические, железобетонные, деревянные;
по длине -малые (до 25 м), средние (25-100 м), большие (100- 500 м) и внеклассные (более 500 м);
по способу передачи давления на опоры (статическая схема) - балочные, арочные, рамные, висячие, вантовые, комбинированные.

:
а - балочных; б - арочных; в - рамных, г - висячих, д - вантовых, R, H - соответственно вертикальная и горизонтальная реакция опор

В балочных и вантовых мостах пролетное строение передает на все опоры только вертикальное давление, благодаря чему опоры имеют сравнительно легкие конструкции. В мостах других статических схем береговые опоры работают под более сложным воздействием сил, поэтому их строят массивными и не дающими просадок.
Одной из важнейших задач при проектировании мостов является выбор материала пролетного строения.
Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также в годы Великой Отечественной войны при временном восстановлении. На строящихся в 19 веке железных дорогах наибольшее распространение получили мосты с различного рода балочными и балочно-раскосными системами пролетных строений из дерева на деревянных или каменных опорах. Деревянный мост на каменных опорах через реку Дейл Крик (Dale Creek) на железной дороге Пасифик (Union Pacific Railroad) был построен в 1869 г. Деревянные железнодорожные виадуки строили в разных странах, в Северной и Южной Америке их сооружали вплоть до 1930 г. Деревянный виадук через верховье р. Теннесси имел длину 269 м и высоту 80 м. Достоинствами деревянных мостов являются простота конструкций, возможность использования местных материалов, быстрота сооружения и дешевизна. Однако они недолговечны, опасны в пожарном отношении, сложны в содержании и поэтому в настоящее время могут быть допущены лишь в отдельных случаях на малодеятельных ветвях и подъездных путях.
Каменные мосты долговечны, малочувствительны к увеличению массы поездов, требуют небольших затрат на содержание и могут сооружаться из местных материалов. Вместе с тем строительство этих мостов весьма трудоемко, допускаемая длина пролетов ограничена, они имеют большую собственную массу и требуют значительного расхода материала, поэтому каменные мосты в настоящее время не строятся.
Металлические мосты составляют около 70 % общей протяженности всех мостов на железных дорогах сети. Широкое распространение их объясняется высокой прочностью при сравнительно малой массе, возможностью применения однотипных деталей, изготовляемых индустриальным методом, высокой степенью механизации работ по сборке моста и сравнительно большим сроком службы (до 80 лет). Металлические мосты особенно экономичны при пролетах более 33 м. Основными недостатками этих мостов являются большой расход металла и необходимость тщательного ухода для предотвращения коррозии; во избежание ее производится периодическая окраска пролетных строений.
Первый большой чугунный арочный мост в Ньюкастле (Newcastle) длиной 412 м был построен Робертом Стефенсоном. Затем металлические мосты возводили Паулин Талабот (Paulin Talabot) у Тараскона (Taraskon) через Рону (Rhone) и Брунель между городами Плимут (Plymouth) и Салтэш (Saltash) - железнодорожный мост с решетчатыми клепаными фермами длиной по 138 м.
Первый железный мост с пролетом 31,0 м был построен в 1776-1779 гг. в Англии Абрахамом Дерби (Abraham Darby). Первые металлические мосты со сквозными фермами, имеющими полосовую решетку, появились в 1840-х гг.
В 1846-1850 гг. Роберт Стефенсон построил мост «Британия» («Britania-Bridge») через пролив Меней (Menai) с двумя пролетами по 141 м и двумя - по 72 м. Знаменитый балочный мост имел пролетные строения в виде труб со сплошными стенками. Внутри пролетных строений пропускались поезда.
В Германии были построены решетчатые мосты через реки в Оффенбурге (Offenburg), а также в Кёльне и других городах. Во Франции металлический решетчатый мост, возведенный в Бордо (Bordeaux), имел длину 616 м.
Во многих странах уже строились мосты с большими пролетами. В Шотландии через залив Фёрт-оф-Форт (Firth of Forth) по проекту Джона Фаулера (John Fowler) и Бенджамина Бэйкера (Benjamin Baker) в 1883-1890 гг. был построен решетчатый железнодорожный мост с фермами Гербера общей длиной 2468 м. Два средних пролета моста имели длину по 521,21 м каждый. Конструкция моста состояла из двойных консольных решетчатых раскосных ферм; сжатые элементы представляли собой трубчатые конструкции, растянутые - плоские металлические. Растянутые элементы были усилены специальными решетками. Морские суда беспрепятственно проходили под мостом, поскольку высота над поверхностью воды составляла 51 м.
Нельзя не отметить выдающееся архитектурное сооружение известного немецкого строителя, тайного советника Кепке (Koepke) - «Голубое чудо». Этот мост через Эльбу у Дрездена длиной 270 м и высотой проезжей части над водой 24 м получил свое название по цвету проезжей части (в те времена голубому) и неповторимой конструкции решетчатых ферм. «Голубое чудо», построенное в 1891-1893 гг., стало не только архитектурным символом Дрездена, но и одним из неповторимых европейских сооружений.
Решетчатый металлический мост с параболической несущей конструкцией был построен в 1863 г. через р. Иссел (Issel). Металлический железнодорожный мост с несущими конструкциями в виде «рыбьего живота» был возведен на рамных опорах возле г. Маркерсбаха (Markersbach) в Саксонии. Мост длиной 240 м и высотой 38 м над уровнем воды был смонтирован в течение нескольких месяцев.
Первым крупным балочно-подкосным сооружением в России был мост через р. Карбалиха на Змеиногорской конно-рельсовой дороге, построенный П. К. Фроловым. Пролетные строения моста были уложены на 20 каменных опорах высотой до 11 м. Длина моста превышала 290 м.
Основы российской школы мостостроения заложили И.П. Кулиомы, СВ. Кербедз, Д.И. Журавский и др.
И.П. Кулибин (1735-1818) в проекте деревянного моста через р. Неву (пролет моста 298,6 м) впервые в мире применил многорешетчатые арочные фермы.
Д.И. Журавский (1821-1899) разработал теорию расчета решетчатых ферм и теорию касательных напряжений в изгибаемых балках. Он усовершенствовал конструкцию широко распространенных в то время ферм Гау, которые стали называться фермами Гау-Журавского. Эти разработки Д.И. Журавский применил при строительстве на магистрали Петербург- Москва Веребьинского и Мстинского мостов, которые считались в то время самыми высокими железнодорожными мостами в Европе.
До середины XIX в. для перекрытия больших пролетов использовались в основном арочные пролетные строения, требовавшие устройства мощных оснований опор.

Чугунные мосты делали арочными из тонких ажурных или полых клиновидных отливок, которые использовались для выкладки свода. В С.-Петербурге было построено несколько чугунных мостов через р. Мойку и выдающееся сооружение - чугунный арочный Благовещенский мост (известный как мост лейтенанта Шмидта) через Неву, автором которого был СВ. Кербедз (1810 - 1899). По инициативе С.В. Кербедза при строительстве Петербурго-Варшавской железной дороги впервые в России были построены мосты с металлическими пролетными строениями. Он установил допускаемые напряжения на растяжение и сжатие для стали и внес ряд усовершенствований в конструкции многораскосных ферм. Эти разработки были использованы при строительстве моста через р. Луга. Металлические многорешетчатые мосты балочного типа явились новой конструкцией не только в России, но распространились и в Западной Европе.
Россия первой перешла на широкое применение литого железа в качестве основного конструкционного материала в мостостроении вместо чугуна или сварочного железа.
К 1834 г. в Петербурге было 26 каменных, 16 чугунных, 65 деревянных и 10 наплавных мостов.

Первые металлические мосты появились еще в 1840-х гг. Первый клепаный арочный железнодорожный мост был возведен в 1854 г. в Швейцарии. В России первый мост такого рода был построен в конце 1850-х гг. в Москве. Первый металлический железнодорожный мост решетчатой конструкции появился на Петергофской железной дороге через р. Стрелка в 1857 г.
На железных дорогах, строившихся одновременно с Петербур-го-Варшавской, часто применяли мосты со сплошной стенкой, размеры которых назначались на основании результатов предварительных испытаний. Наиболее крупным из таких сооружений был четырехпролетный неразрезной мост с отверстием 134 м через реку Неман, построенный в начале 1860-х гг. С.В. Кербедз, H.A. Белелюбский и Л.Д. Проскуряков (1858-1926) существенно улучшили схемы и конструкции металлических ферм. Многораскосные фермы стали вытесняться двух- и трехраскосными, а также фермами с простой треугольной решеткой.
После прокладки линии Петербург- Москва при железнодорожном строительстве стали применять преимущественно металлические пролетные строения. Последняя четверть XIX в. отмечена сооружением в России уникальных мостов.
Выдающееся сооружение - Александровский мост через Волгу у Сызрани, спроектированный H.A. Белелюбским, был построен в 1880 г. Мост общей длиной 1485 м состоял из 13 пролетов по 110,76 м и считался самым крупным в Европе. В 1896 г. на Парижской выставке H.A. Белелюбский в беседе с Эйфелем сравнивал этот мост с Эйфелевой башней по количеству использованого в конструкции моста металла. Пролетные строения моста собирались на берегу и перевозились к месту установки на семи баржах, буксируемых двумя пароходами.
Сызранский мост примечателен и тем, что это был последний мост в России, построенный из импортного (бельгийского) железа. Для следующего большого моста через р. Днепр у Екатеринослава длиной 1246 м с двумя уровнями проезда было использовано уже сварочное железо Брянского завода (1884 г.). В пятипролетном железнодорожном мосте через р. Ингулец, построенном в 1882-1884 гг., высотой над уровнем воды более 49 м, также были применены фермы из сварного железа.
Большое число металлических стальных мостов было возведено на Транссибирской железной дороге, из которых самый крупный - спроектированный также НА. Белелюбским и построенный в 1897 г., - семипролетный Обский мост двухконсольной конструкции. Русло реки было перекрыто тремя пролетными строениями длиной по 148,04 м и сквозными подвесными пролетными строениями длиной 87,33 м.
На Парижской выставке в 1911 г. международное жюри присудило проф. H.A. Белелюбскому высшую награду «Гран-при» за разработку «.. .проезжей части с шарнирными балками и самостоятельными распорками связей». Он был избран почетным членом Бетонного института в Англии и Общества гражданских инженеров во Франции. НА. Белелюбскому было присвоено звание почетного доктора инженерных наук в Германии.
Выдающимся сооружением был построенный по проекту А.Д. Проскурякова мост через Енисей у Красноярска. По величине перекрываемых пролетов в 144,47 м этот мост в момент открытия был самым крупным в Европе. В 1916 г. был возведен еще один его мост - через р. Амур у Хабаровска.
Самый большой пролет железнодорожного моста в России составлял 190 м. Таким пролетом в 1907 г. был перекрыт Днепр у Кичкаса.
Современники по достоинству оценили творение Л.Д. Проскурякова: по эстетическому воздействию на зрителей, по смелости инженерных решений его мост сравнивали с Эйфелевой башней. Модель моста демонстрировалась на Международной выставке в Париже в 1900 г. и была удостоена Золотой медали.
В начале XX в. были сооружены другие крупные мосты: в 1913 г. - через Волгу у Ярославля и Свияжска; затем - у Ульяновска (длиной 2800 м) по проекту H.A. Белелюбского; в 1916 г. - мостовой переход через р. Амур (длиной 2590 м), который обеспечил сквозной проезд из Петербурга во Владивосток.
Уникальным сооружением 1930-х гг. стали двухъярусные металлические арочные мосты Днепрогэса, построенные по проекту Н.С. Стрелецкого (1885-1967) через русла старого и нового Днепра у Запорожья.
Строители Байкало-Амурской магистрали в 1974-1989 гг. возвели более 1200 искусственных сооружений, в том числе более 370 крупных и средних, в основном, металлических мостов.
В конце XX в. в России было построено много уникальных мостовых переходов: через Амур в Хабаровске, через Обь у с. Барсово, через Волгу у с. Пристанное, Каму в Перми и т.п. Среди таких сооружений выделяется уникальный двухъярусный металлический мост через Волгу длиной 5,7 км для рельсового и автомобильного транспорта. Вся длина мостового перехода составляет 12 км.
Надо сказать, что до недавнего времени даже небольшие мосты, или точнее их фермы, делали только металлическими и лишь их «ноги» - опоры, которыми они опирались на дно рек, были каменными. К 2000 году на железных дорогах России эксплуатировалось около 12 000 металлических мостов. Но металл требовал за собой ухода чтобы он не ржавел, фермы надо было регулярно красить. Поэтому строители решили заменить металл железобетоном.
В 1892-1893 гг. был построен мост пролетом 10 м в Красном Селе и большая полу эллиптическая труба под насыпью на Московско-Казанской железной дороге. При строительстве в 1900-1902 гг. Витебско-Жлобинской линии было уложено 27 железобетонных труб. Небольшой двухпутный железобетонный мост был построен в 1903 г. на ст. Синявская.
В 1913 г. в Петрограде была сооружена железобетонная эстакада длиной около 610 м с балластным верхним строением пути. В 1917 г. завершилось строительство выдающегося сооружения из железобетона - большого арочного виадука на линии Арзамас-Ширханы длиной около 370 м.
По инициативе H.A. Белелюбского (1845-1922) в 1891 г. был испытан первый в России железобетонный мост.
Железобетонные мосты являются более долговечными, чем металлические, требуют меньше металла и расходов на содержание, менее чувствительны к увеличению массы поездов. Они также позволяют изготовлять фермы в заводских условиях, а сборку моста производить на месте с широким использованием механизмов. Однако большая масса пролетных строений усложняет строительно-монтажные работы и требует более мощных опор Поэтому железобетонные мосты являются основным типом малых мостов, а при средних и больших пролетах выбор материала - железобетона или металла - производится на основе технико-экономических расчетов. Сейчас фермы мостов длиной 30-40 метров сооружают из железобетона. Успешно конкурирует железобетон с металлом и в фермах длиной 100-200 метров. Лишь фермы длиной свыше 200 метров делают из металла. В наши дни сооружение мостов поставлено на индустриальную основу. Это значит, что фермы мостов изготовляют (собирают) на промышленных предприятиях. Готовые ферма доставляют к месту сооружения моста и с помощью специальных кранов укладывают на возведенные ранее мостовые опоры. Малые мосты и трубы строят по типовым проектам.

Устройство пути на мостах

Конструкция железнодорожные пути на мостах имеет некоторые особенности: при наличии железобетонного балластного корыта верхнее строение представляет собой обычную рельсошпальную решетку на балластном основании; на металлических мостах рельсы укладываются на деревянные мостовые брусья или железобетонные плиты, которые специальными болтами крепятся к продольным балкам. Для предотвращения схода колес подвижного состава в пределах моста рядом с путевыми рельсами укладываются контррельсы и при наличии деревянных поперечин - противоугонные охранные брусья.
На металлических мостах рельсовый путь обычно делают без балласта на деревянных брусьях, уложенных на расстоянии 10-15 см друг от друга. Брусья крепят болтами к продольным балкам. Для удержания подвижного состава в случае схода его с рельсов на существующих мостах снаружи колеи имеются деревянные охранные брусья, а внутри - контррельсы (а). На строящихся мостах для этой цели используют металлические охранные уголки специального профиля (б).

На мостах с большими металлическими пролетными строениями укладывают путь на металлических поперечинах. На ряде металлических мостов и, в частности, на мосту через р. Амур на БАМе применена конструкция пути на сплошных железобетонных плитах (г), дающая сокращение затрат на содержание мостового полотна.
На каменных, бетонных и железобетонных мостах, а также на путепроводах, расположенных в пределах станции, путь устраивают на щебеночном балласте и обычных шпалах, для чего на мосту устраивают корыто (в) шириной поверху на однопутных линиях не менее 3,6 м, а на двухпутных - не менее 7,7 м. Толщину щебеночного балласта на мостах и путепроводах принимают, как правило, не менее 25 см. Путь на балласте безопасен в пожарном отношении, дешевле, чем на мостовых брусьях, удобнее в эксплуатации, легко выправляется в плане и профиле, однако он значительно тяжелее.
На подходах к мостам независимо от рода балласта, принятого на данной линии, путь с обеих сторон укладывают на щебеночном балласте, что повышает устойчивость пути и уменьшает засорение пылью конструкций моста при движении поездов. На подходах к безбалластным мостам путь полностью закреплен от угона; на самих мостах противоугоны ставят как исключение. На больших металлических мостах во избежание разрыва стыков при температурных изменениях длины пролетных строений устанавливают специальные приборы, обеспечивающие взаимное смещение остряка и рамного рельса.
На мостах не допускается применение разных типов рельсов, переходных стыков и рельсовых рубок. При грузонапряженности линии до 10 млн. т-км/км на мостах используют рельсы Р50, а при большей грузонапряженности - Р65.

Страница 2 из 2

Мост (рис. 1) состоит из пролетных строений (4), перекрывающих требуемое пространство и являющихся основанием для пути, и опор , поддерживающих пролетные строения в нужном положении. В зависимости от числа пролетов мосты бывают однопролетными, двухпролетными, трехпролетными и так далее, а в зависимости от числа путей на общих опорах - однопутными и двухпутными; на двухпутных мостах пролетные строения часто бывают раздельными. Участки земляного полотна, примыкающие с обеих сторон к мосту, называют подходами . Концевые части подходов оформляют в виде конусов (1).

Рис. 1 - Схема моста

Концевые опоры моста (2) называют устоями . Они одной своей стороной поддерживают конец пролетного строения, а другой - примыкающую к мосту насыпь, выполняя роль подпорной стены. В пределах длины устоев располагаются обычно конусы подходов. Промежуточные опоры - быки (3) - поддерживают концы двух смежных пролетных строений. Пролетные строения опираются на опоры через опорные части , которые передают давление на опору, позволяют пролетному строению несколько поворачиваться, удлиняться или укорачиваться при изгибе под нагрузкой, а также изменять свою длину при изменении температуры.

Под одним концом пролетного строения помещают неподвижные опорные части, которые допускают только поворот пролетного строения. Они состоят из верхнего (4) и нижнего (2) балансиров и цилиндрического шарнира (3) между ними (рис. 2, а). Нижний балансир прикреплен к подферменнику (1) опоры, а верхний - к поясу фермы. Под другим концом пролетного строения помещают подвижные опорные части (рис. 2, б), которые дают возможность пролетным строениям перемещаться вдоль пролета по специальным каткам (5).

Рис. 2 - Опорные части моста: а - неподвижная с шарниром; б - подвижная катковая

Расстояние между центрами опорных частей называется расчетным пролетом (на рис. 1 обозначено L p). Длиной пролетного строения L называют расстояние между его торцами. Полная длина моста - расстояние между крайними гранями его устоев, соприкасающимися с земляным полотном.

По длине мосты подразделяют на :

малые (полная длина до 25 м);
средние (от 25 до 100 м);
большие (от 100 до 500 м);
внеклассные (более 500 м).

Путь на мосту может быть расположен (рис. 3) на верху пролетного строения (езда поверху), внизу (езда понизу), а иногда и посередине пролетного строения, имеющего форму арки.

Рис. 3 - Мосты: а - с ездой по верху; б - понизу; в - посередине

По роду материала различают деревянные, каменные, металлические и железобетонные мосты. Определяет эту классификацию материал пролетного строения. У металлических мостов, например, опоры могут быть каменные, бетонные и железобетонные.

Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также во время гражданской и Великой Отечественной войн при временном восстановлении разрушенных сооружений. Простота конструкций и возможность использования местных материалов позволяют сооружать деревянные мосты быстро и дешево. Но они недолговечны, опасны в пожарном отношении, трудоемки в содержании. В настоящее время применение деревянных мостов в виде исключения может быть допущено лишь на малодеятельных ветвях и подъездных путях (путях необщего пользования) III и IV категорий.

Важное преимущество каменных мостов - их долговечность, измеряемая иногда столетиями. Так как камень очень хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и плохо работает на растяжение и изгиб, то каменным мостам придавалась сводчатая форма, при которой в конструкции возникают только сжимающие усилия. Из-за большого собственного веса каменные мосты мало чувствительны к увеличению веса поездов и за многие десятилетия существования не исчерпали своей несущей способности. Однако большая трудоемкость строительства и ограниченность допускаемой длины пролетов (не более 60 м) послужили причиной тому, что в настоящее время каменные мосты не строятся.

Металлические мосты составляют около 70% суммарной длины всех мостов на железных дорогах. Они обладают малым весом, высокой прочностью, допускают широкое применение однотипных деталей и элементов. Срок службы металлических мостов 50-60 лет, а при усилении в процессе эксплуатации - 70-80 лет. Металлические мосты особенно экономичны при расчетных пролетах более 33 м.

В последние годы все более широкое распространение получают железобетонные мосты . Железобетон, особенно с предварительным (до бетонирования) напряжением арматуры, обладает хорошим сопротивлением не только сжатию, но и растяжению. Железобетонные мосты являются основным типом малых мостов. Типовые железобетонные пролетные строения имеют расчетные пролеты от 2,55 до 15,8 м. При большой длине нагрузка от собственного веса пролетного строения оказывается значительной, что осложняет строительно-монтажные работы и устройство фундаментов опор.

Для защиты моста и подходов от размыва паводком и повреждения ледоходом в необходимых случаях устраивают регуляционные сооружения (рис. 4), состоящие из водонаправляющих шпоровидных (1) и грушевидных (2) дамб и траверс (3), и укрепления каменной отмосткой или бетонными плитами. Мост, подходы, регуляционные сооружения и укрепления вместе с подмостовым руслом реки называют мостовым переходом .

Рис. 4 - Регуляционные сооружения

Трубы бывают:

каменные;
металлические;
бетонные;
железобетонные.

Каменные трубы строили из бутовой кладки или прочного кирпича, в ряде случаев с гранитной облицовкой. Многие старые трубы эксплуатируются 100 лет и более. Менее продолжительное время (50-70 лет) служат стальные трубы. В настоящее время сооружают преимущественно сборные железобетонные трубы , как наиболее дешевые, требующие минимальных затрат труда на их содержание.

Трубы проектируют одноочковыми, двухочковыми и в отдельных случаях трехочковыми. Железобетонные трубы бывают круглые и прямоугольные. Первые предпочтительнее при малых расходах воды (до 4 м 3 /с) и малых высотах насыпи (до 3 м).

Прямоугольные трубы применяют в условиях стесненной высоты насыпи, а также при замене временных мостов, когда в небольшой пролет временного моста надо уложить трубу с максимальной водопропускной способностью.

Типовые круглые трубы диаметром от 1 до 2 м имеют водопропускную способность от 1,4 до 8,0 м 3 /с и требуют минимальной высоты насыпи от 1,55 до 2,55 м. Типовые прямоугольные трубы отверстием от 1 до 4 м имеют водопропускную способность от 4,6 до 25,2 м 3 /с и требуют минимальной высоты насыпи от 2,5 до 3,3 м.

Для уменьшения сопротивления потоку воды на входах и выходах труб устраивают оголовки, расширяющиеся в направлении от трубы.

Конструктивные элементы труб показаны на (рис. 5).

Рис. 5 - Конструктивные части трубы: 1 - оголовок; 2 - гидроизоляция; 3 - выходной оголовок; 4 - мощение; 5 - рисберма; 6 - фундамент; 7 - деформационный шов; 8 - звенья трубы

Рекомендуемым типом лотков являются сборные железобетонные лотки замкнутого или П-образного сечения, укладываемые на блочных бетонных фундаментах. Звенья, несущие временную вертикальную нагрузку, имеют замкнутое прямоугольное очертание. Звенья, не несущие временной вертикальной нагрузки (в оголовках, широких междупутьях), устраивают открытыми сверху.

При увеличении пропускной способности линий нередко возникает необходимость усиления искусственных сооружений, устранения их конструктивных дефектов и негабаритности, а также увеличения водопропускных отверстий.

Мосты с конструкцией пути на балласте и водопропускные трубы разрешается располагать на любых сочетаниях профиля и плана линий.

Мосты с конструкцией пути на поперечинах размещаются на прямых участках пути и по возможности на площадках. В конструкциях мостов обеспечивается отвод воды и проветривание.

Чтобы не стеснять водопропускных отверстий, низ пролетных строений, подферменные площадки, внутренние поверхности труб должны возвышаться над расчетным уровнем воды и наивысшим уровнем ледохода от 0,25 до 0,75 м.

Железнодорожные мосты

Металлические мосты.

Металл - наиболее совершенный из материалов, применяемых для постройки современных мостов. Металл обладает хорошими механическими качествами при различных условиях работы под нагрузкой. Вместе с тем он хорошо поддается обработке и позволяет обрабатывать элементы различной формы для конструкций разнообразных систем. Эти качества способствовали широкому использованию металла для постройки мостов. При этом в мостах металлическими делают только пролетные строения. Опоры чаще массивные (из камня, бетона, железобетона) и редко металлические, причем признаком капитального металлического моста являются металлические пролетные строения, поставленные на капитальные опоры. В особо высоких мостах, виадуках, а также в путепроводах и эстакадах иногда делают металлические надземные или надводные части опор.

В балочном пролетном строении основной несущей конструкцией служат главные балки или фермы. Пролеты до 33 и даже 55 метров позволяют применять более простые в изготовлении и эксплуатации балки со сплошной стенкой.

В ферме вместо сплошной стенки поставлены раскосы, иногда со стойками и подвесками, причем относительное (к балкам) облегчение ферм резко возрастает с увеличением пролета.

Уменьшение массы достигается также применением неразрезных и консольных балок и ферм, перекрывающих не один, а более пролетов.

В настоящее время для металлических конструкций мостов применяют строительные углеродистые или низколегированные стали. Ведутся исследования по применению для мостов и более высокопрочных сталей, в частности термообработанных. Имеются также отдельные случаи применения в мостах легких дюралюминевых сплавов.

Металлические пролетные строения могут значительно превосходить по длине пролеты из других материалов.

Существенное преимущество металлических мостов заключается в индустриальности их изготовления и сборки. Все элементы металлических мостов изготавливают на хорошо оборудованных заводах и доставляют на место постройки, где производят сборку. Сборка металлических мостов может быть польностью механизирована, что позволяет вести монтажные работы быстрыми темпами.

Многие системы металлических пролетных строений могут быть легко собраны навесным способом, установлены на место надвижкой или доставлены на плаву. Это облегчает постройку мостов через глубокие горные лощины, многоводные реки и реки с интенсивным судоходством.

Металлические арочные мосты, являясь распорной системой, требуют меньшей затраты металла на пролетные строения, чем мосты балочных систем. Но из-за передачи распора, опоры приходится делать более мощными. При хороших грунтах арочная система часто бывает весьма целесообразной. По своей конструкции арочные мосты имеют арки сплошного сечения или же решетчатые арочные фермы.
Распор арочного пролетного строения может быть воспринят затяжкой. В этом случае пролетное строение превращается в безраспорное балочное.

По условиям своей работы эта система относится к комбинированным.

Вантовые и висячие системы.

Главными несущими элементами служат кабели или ванты, работающие на растяжение, выполняемые из высококачественной стали большой прочности. В случае закрепления этих элементов с помощью оттяжек в грунте или устоях висячие мосты называют распорными.

Для увеличения вертикальной жесткости мосты снабжают балками жесткости. В этом случае система превращается уже в комбинированную.
Если закрепить концы оттяжек к концам балки жесткости и передать ей горизонтальные слагающие усилия в оттяжках, то система становится внешне безраспорной. Другую разновидность внешне безраспорных мостов представляют системы с балкой жесткости, поддерживаемой системой вантов, симметрично или несимметрично расположенных по обе стороны пилонов. Безраспорные системы в отношении опорных реакций аналогичны балочной системе. Так как висячие мосты по сравнению с мостами других систем имеют меньшую жесткость, то их устраивают, как правило, на автомобильных дорогах и в городах. Кроме рассмотренных выше систем, в металлических мостах применяют также комбинированные системы, образованные из балок (или ферм), усиленных нижним дополнительным поясом в виде шпренгеля или гибкой арки.

Железобетонные мосты.

Характерная особенность сталежелезобетонных пролетных строений - жесткое прикрепление железобетонной плиты проезжей части к стальным главным балкам, которое включает плиту в совместную работу с балками, вызывает сжатие железобетонной плиты при изгибе балок, что существенно уменьшает площадь сечения верхних стальных поясов балок, исключает верхние продольные связи, повышает горизонтальную жесткость пролетных строений, снижает расход стали на 12 - 18%.

Сталежелезобетонные пролетные строения с ездой на балласте имеют хорошие эксплуатационные качества, но более высокую стоимость, трудоемкость и продолжительность монтажа.

Мостовое полотно с ездой на балласте состоит из путевых рельсов, контруголков, шпал, балласта и железобетонной плиты с бортиками, тротуарами и металлическими перилами.

Рельсовый путь укладывают со строительным подъемом за счет изменения толщины балластного слоя под шпалами. При этом расстояние от нижней плоскости шпал до верха защитного слоя на водораздельных точках должно быть не менее 20 см.

Габаритные размеры и монтажный вес блоков плиты с изоляцией позволяют перевозить их по железным и автомобильным дорогам и устанавливать на место стреловыми кранами. Железобетонную плиту прикрепляют к стальным балкам с помощью гибких анкеров из арматурных стержней с крюком или петлеобразной формы, жесткими упорами из отрезков уголков с ребрами, швеллеров, тавров, труб или полос, а также высокопрочными болтами.
Стальные балки сталежелезобетонных пролетных строений обычно имеют сварное двутавровое сечение. Высота балок составляет 1/13 - 1/15 расчетного пролета. Вертикальные стенки балок имеют толщину 12-14 мм и для устойчивости укреплены двусторонними вертикальными ребрами жесткости, а при пролетах 45 м и более, - кроме того, продольными ребрами жесткости в сжатой зоне балок. Стальные балки длиной 45 м и более изготовляют крупными блоками, которые соединяют при монтаже высокопрочными болтами с помощью вериткальных и горизонтальных накладок.

Конструкции стальных балок, связей и железобетонных плит максимально унифицированы, что упрощает изготовление пролетных строений. Стальные балки пролетных строений 18,2 - 33,6 м объединяют связями на заводе и перевозят одним блоком, а пролетных строений 45,0 - 55,0 м крупными блоками, которые содиняют на монтаже.

Деревянные мосты.

Деревянные мосты под железные дороги в качестве постоянных сооружений допускаются только при выполнении двух условий:

система моста должна быть балочно-эстакадной;

должны использоваться элементы заводского изготовления с обязательной антисептической обработкой.

Во всех остальных случаях под железные дороги строятся только временные деревянные мосты. Применение на автодорогах деревянных мостов (как временных, так и постоянных) не ограничивается никакими условиями. Как правило, деревянные мосты имеют небольшие пролеты (железнодорожные от 2 до 9 метров, автодорожные от 25 до 40 метров).

Для деревянных мостов применяют хвойный лес. Наилучшими породами являются сосна, лиственница, ель, пихта удовлетворяющие требованиям ГОСТов. Для изготовления мелких деталей и соединений применяют древесину твердых лиственных пород, таких как бук, граб, дуб, ясень. Для клееных элементов можно использовать лесоматериалы худшего качества при условии удаления недопустимых пороков (гниль, сучки, трещины).

Деревянные мосты бывают систем:

балочные;

подкосные.

по конструктивным особенностям:

пакетные пролётные строения;

со сквозными фермами.