Przyczółki w mostach: rodzaje i uwarunkowania projektowe

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o typach i zagadnieniach projektowych przyczółków w mostach.

Rodzaje przyczółków dla mostów:

W konstrukcji przyczółków można stosować cegły murowane lub kamienne, masy betonowe lub żelbetowe. Rodzaje przyczółek zwykle stosowane w mostach autostradowych pokazano na rys. 19.2. W fundamentach otwartych tratwa często stosuje się przyczółki z betonu lub masy betonowej, które zapewniają ciężar własny dla stabilności takiej konstrukcji.

Przyczółki słupków palowych są przyczółkami typu otwartego, w których wypełnienie tylne nie jest zatrzymywane przez przyczółki, ale może się rozlewać przez przestrzenie kozła i tworzy się nachylony nasyp przed przyczółkiem.

Skośny nasyp jest chroniony przez odkładanie się cegieł lub głazów od uszkodzeń spowodowanych prądami wodnymi. Ten typ przyczółków ma tę zaletę, że nie jest wymagana żadna specjalna konstrukcja, poza podnoszeniem stosów i dostarczaniem nasadki pala u góry do podtrzymywania nadbudowy. Wymagana jest ściana zabrudzeń, aby zapobiec przedostawaniu się brudu lub ziemi z podejść do łożysk.

Łączniki typu przeciwstawnego są przyczółkami typu zamkniętego, mającymi kolumny lub przeciwprądy połączone płytą czołową z przodu. Odstępy przeciwległe wynoszą na ogół od 2, 5 do 3 metrów.

Stabilność przyczółków jest utrzymywana przez ciężar własny i ciężar materiałów wypełniających pomiędzy płatami czołowymi i powyżej tratwy fundamentowej. Otwór na tratwę lub pali lub studnię nadaje się do tego typu przyczółków.

Otwarte przyczółki z kolumnami RC (ryc. 19.2d) są preferowane tam, gdzie wysokość formacji jest bardzo wysoka. Aby uwolnić przyczółki od nadmiernego nacisku na uziemienie, ziemia może rozlać się z przodu, tak jak w filarach oporowych kozła.

Odstępy między kolumnami są również mniej więcej podobne do odstępów między szczękami, tj. Od 2, 5 do 3, 0 metrów. Wymagana jest ściana ekranowa o głębokości od 1, 5 do 2, 5 metra, łącząca słupy i zwisająca z belki zamykającej.

Funkcją tej ściany ekranowej jest zapobieganie przemieszczaniu się ziemi z górnego obszaru tuż za zaczepem z powodu dopłaty, wibracji itp. Fundamenty wymagane dla tego rodzaju przyczółków są albo stertami, albo fundamentami. Podstawa tratwy może być możliwa, jeśli spoczywa na skale.

Zaletą zaczepu typu otwartego jest to, że nie są potrzebne ściany skrzydłowe ani powrotne, ale wadą jest to, że część drogi wodnej jest ograniczona przez nachylony nasyp przed przyczółkami. Z drugiej strony, przyczółki typu zamkniętego wymagają ścian skrzydłowych lub ścian powrotnych w celu ochrony ziemi, ale te przyczółki zapewniają więcej dróg wodnych niż otwory typu otwartego.

Rozważania konstrukcyjne przyczółków mostów:

Przyczółki poddawane są następującym obciążeniom i siłom:

i) Ciężar własny przyczółków, w tym ciężar materiałów wypełniających na przyczółkach.

ii) Obciążenie martwe i obciążenie z nadbudowy - minimalne obciążenie na żywo dla sprawdzenia napięcia i maksymalnego obciążenia na żywo dla sprawdzenia maksymalnego sprężania.

iii) Temperatura i działanie pociągowe lub hamujące.

iv) Siła pozioma spowodowana wiatrem na nadbudówce.

v) Siła odśrodkowa, jeśli most jest na zakręcie.

vi) Aktywne ciśnienie uziemienia z tyłu, w tym efekt dodatkowej ładowności. Wszystkie przyczółki powinny być zaprojektowane do dopłaty do obciążenia czynnego odpowiadającej wysokości 1, 2 metra pełnej ziemi.

vii) Siła sejsmiczna.

Płyta zasklepiająca do zaczepu typu otwartego lub typu "counterfort" powinna być zaprojektowana dla obciążeń pionowych i poziomych. Zwykle czopy oporowe podlegają naprężeniom skrętnym i należy zapewnić odpowiednie wzmocnienie skrętne.

Nacisk ziemi na słupy łączników typu otwartego powinien uwzględniać działanie łuku nacisku masy glebowej. Aby uzyskać ten efekt, zwykle zakłada się wzrost ciśnienia gruntu w zakresie 100% na takich kolumnach oporowych.

Bardzo ważne jest, aby sprawdzić stabilność łączników jako całości w odniesieniu do ślizgania i przewracania, gdy te przyczółki są oparte na otwartych tratwach. Tendencja przyczółków do ślizgania się z powodu siły poziomej jest oparta na μV, gdzie str. jest współczynnikiem tarcia między glebą a podstawą fundamentu, a V jest całkowitym obciążeniem pionowym na fundamencie.

Należy zapewnić odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa przed awarią. Niech H będzie całkowitą poziomą siłą ślizgową, a V całkowitym obciążeniem pionowym. Dla stabilności,

Wartość μ przyjmuje się jako równą tan θ = tan. 20 °. Podobnie, musi istnieć wystarczający margines bezpieczeństwa przeciwko przewróceniu zaczepów jako całości wokół palca. Może to być wydane przez,

W wysokich oporach typu zamkniętego, całkowite ciśnienie gruntu na ścianach jest względnie wysokie i dlatego tylko tarcie μV bazowe może nie być w stanie wytrzymać przesuwania się łączników. W takich przypadkach do zwiększenia odporności na przesuwanie stosuje się przycisk ścinania, jak pokazano na rys. 19.3. W tym celu wykorzystuje się pasywne ciśnienie ziemi przed kluczem ścinania.

Niektóre autorytety zalecają obliczenie pasywnej oporności, przy uwzględnieniu modułu reakcji poziomego podłoża jako 0, 7-krotności wartości pionowej. Oporność bierną oferowaną przez ziemię przed ścianami może być również wykorzystana, jeśli jest dobrze zagęszczona pierwotna gleba i nie ma możliwości odszukania ziemi z przodu.

Teorię ciśnienia gruntu i konstrukcję ścian typu grawitacyjnego lub typu przeciwdziałającego można znaleźć w dowolnej książce na temat teorii struktur, a zatem nie jest tu omawiana. Przyczółki typu otwartego mogą być zaprojektowane w sposób wskazany poniżej.

Ściany ekranu są ciągłe nad kolumnami i zamocowane na górze za pomocą nasadki. Jeżeli krawędź znajduje się u dołu, można założyć, że ściana jest po prostu podtrzymywana, ale czasami dno jest wolne, bez jakiegokolwiek wsparcia. W takim przypadku dno przyjmuje się za wolny wspornik.

Nacisk ziemi na ściankę ekranu rozkłada się na nią w obu kierunkach, biorąc pod uwagę warunki podparcia. Kolumny są zaprojektowane z pionowymi obciążeniami i momentami wywołanymi przez nacisk ziemi i inne siły podobne do elementów poddanych bezpośredniemu naciskowi i zginaniu. Tratwa fundamentowa jest ciągłą płytą nad wspornikami kolumn z ciśnieniem gruntu poniżej i może być zaprojektowana jako taka.

Sejsmiczny efekt wypełnienia tylnego na przyczółkach:

Podczas zaburzeń sejsmicznych materiał wypełniający za przyczółkami również wibruje, a zatem wywiera zwiększone ciśnienie gruntu, które można obliczyć, jak opisano poniżej. Ze względu na działanie trzęsienia ziemi o współczynniku sejsmicznym przyjmuje się, że zarówno ściana oporowa, jak i wypełnienie tylne mają wyimaginowane przesunięcie tan ^-1 n _g (patrz rys. 19.4), a masa jednostkowa wypełnienia tylnego zwiększa się przez pomnożenie to z czynnikiem

Ciśnienie gruntu obliczone przez zwykłą teorię z powyższymi modyfikacjami daje zwiększony efekt z powodu zakłóceń sejsmicznych w materiałach wypełniających. Oprócz zwiększonego nacisku na podłoże, oddziaływanie sejsmiczne na sam łącznik należy rozpatrywać w normalny sposób.

Przykład ilustracyjny 1:

Oblicz przez teorię Coulomba poziomą składową normalnego ciśnienia gruntu i efektem trzęsienia ziemi na wypełnieniu tylnym. Znajdź procentowy wzrost normalnego ciśnienia uziemienia, gdy uwzględni się efekt sejsmiczny na wypełnieniu tylnym:

Dlatego należy zauważyć, że ze względu na działanie sejsmiczne, poziome ciśnienie ziemi wzrasta o prawie 10% i 20%, gdy współczynniki sejsmiczne wynoszą odpowiednio 0, 05 i 0, 10.

Dopłata za obciążenie na żywo:

Przyczółki powinny być zaprojektowane do dopłaty do obciążenia czynnego odpowiadającej wysokości 1, 2 m wypełnienia ziemnego.

Płaczące dziury:

W przyczółkach typu zamkniętego należy przewidzieć odpowiednią liczbę otworów "płaczących" (rys. 19.2), aby odprowadzić wodę zgromadzoną z tyłu przyczółków, w przeciwnym razie dodatkowe ciśnienie poziome będzie wywierane przez nagromadzoną wodę na przyczółkach. Otwory do płaczu powinny być wykonane po zanurzeniu po zewnętrznej stronie dla ułatwienia drenażu.

Tylna część płaczących otworów powinna być odpowiednio zapakowana i zabezpieczona materiałami filtracyjnymi o różnych rozmiarach, przy czym większy rozmiar powinien stykać się ze ścianą, tak aby ani materiały wypełniające, ani materiały filtracyjne nie mogły wydostać się przez otwory płaczące. Rozmiar otworów na płacz może mieć 150 mm głębokości i 75 mm szerokości, a odstępy nie powinny przekraczać jednego metra w kierunku poziomym i pionowym.

Materiały wypełniające plecy:

Wypełnienie tylne powinno być w miarę możliwości z materiałów ziarnistych. Jeśli materiały ziarniste nie są dostępne, można również zastosować gleby piaszczyste lub piaszczyste. Optymalna zawartość wilgoci w takich granulowanych materiałach powinna wynosić od 7 do 10. Materiał filtracyjny znajduje się za otworami na płacz.

jeśli zostanie zastosowany na całym tylnym obszarze zaczepów, pomoże to w szybszym odwodnieniu zakumulowanej wody i jako taki jest lepszy od poprzedniego. użycie zlokalizowanych materiałów filtracyjnych tuż za dziurami od płaczu.