Сверление отверстий для заклепок или высокопрочных болтов

Чтобы точно изготовить детали для усиления элементов и разметить отверстия в них, с усиляемых элементов пролетных строений должны быть сняты шаблоны. На шаблонах указывают все отверстия, подлежащие сверлению в мастерских, а также форму обработки кромок.
На эскизах и шаблонах наносят также маркировку, показывающую положение размеченной детали на пролетном строении (номер пролетного строения, правая или левая ферма, элемент, номер узла, наружная или внутренняя ветвь и т. д.).
Шаблон может быть изготовлен из дос.ок, фанеры, металла (при большой оборачиваемости). Особенно точными шаблонами служат снятые (заменяемые) детали: уголки, листы, накладки и др.
Шаблоны для разбивки заклепочных (или для болтов) отверстий в стыках и прикреплениях нужно снимать после срубки существующих заклепок, а при невозможности срубки — с закладных головок существующих заклепок.
.При сверлении заклепочных отверстии на меньший диаметр с последующей рассверловкой их по месту допускается отклонениецентра отверстия в шаблоне от центра существующего отверстия до 1,5 мм.
Детали усиления, прикрепляемые к элементам заклепками пли высокопрочными болтами «по новым дырам», нужно изготовлять по эскизам, составленным строительной организацией на основании проекта.
Разметку отверстии «по старым дырам» разрешается вести только по шаблонам, снятым с усиляемого элемента.
Разметка элементов усиления должна производиться на устойчивых и хорошо выверенных стеллажах.
Шаблоны должны быть прижаты к размечаемому металлу струбцинами. Наметка отверстий на элементах усиления и на уси- ляемых элементах должна производиться (по шаблонам или по эскизам) нанесением на металл центровых- кернов и контрольных окружностей.
Разметка деталей, подлежащих высадке или выгибу, выполняется после высадки или выгиба их.
Длина и ширина элементов усиления могут отличаться от проектных не больше чем на +3 мм.
Резка металла выполняется ножницами, пилой трения или газовым резаком. Кромки металла усиления основных элементов после газовой резки должны быть зачищены на глубину не менее 2 мм.
Сверление отверстий «по новым дырам» в существующих элементах нужно производить по заранее просверленным отверстиям добавляемого металла; отверстия можно сверлить на проектный диаметр.
Сверление отверстий в новом металле («по старым дырам») должно производиться только по шаблонам или по части элемента, снятой с пролетного строения; сверление отверстий «по старым дырам» по разметке делать нельзя.
Отверстия в новом металле «по старым дырам» должны сверлиться диаметром меньше проектного на 3 мм и рассверливаться на полный диаметр после сборки (через существующие отверстия уен- ляемых элементов).
Дефекты существующих заклепочных или болтовых отверстий (чернота, косина, овальность и др), обнаруженные после снятия болтов или срубки заклепок, должны быть устранены прочисткой рай- бером или рассверловкой на больший диаметр. Рассверловка на больший диаметр допускается во всех сжатых элементах, а в растянутых или сжато-растянутых — только при наличии запаса грузоподъемности и по согласованию с проектной организацией.
Сверление, и прочистку отверстий разрешается производить только при отсутствии поезда на усиляемом пролетном строении. Просверленные отверстия нужно немедленно заполнять цилпндрп- .ческими пробками или точеными болтами.
■Поверхности усиляемых элементов, соприкасающиеся с новым металлом, должны быть очищены от ржавчины и краски.
Для добавляемых частей элементов и для новых элементов следует соблюдать приведенные в табл. 64 допустимые расстояния между отверстиями и от отверстия до края элемента. При удовлетворительном состоянии старых элементов и соединений могут быть оставлены места и соединения с некоторыми отклонениями от этих допустимых расстояний, но все отклонения должны быть проверены расчетом.

РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

-Многие эксплуатируемые пролетные строения проектировались под нагрузки, значительно более легкие, чем нагрузки, обращающиеся в настоящее время, но при проектировании всегда, кроме случаев временного восстановления, принимались очень низкие напряжения на материалы (металл, бетон, каменную кладку), поэтому в ряде случаев пролетные строения (ц мосты), построенные 50—70 (а иногда и более) лет назад, могут пропускать обращающиеся нагрузки и находятся в удовлетворительном состоянии.
О необходимости ремонта, реконструкции существующих пролетных строений (мостов), об условиях их дальнейшей эксплуатации можно судить только при совместном учете данных о грузоподъемности элементов (по расчету), о физическом состоянии конструкций, о поведении под нагрузкой, а также данных, полученных при испытаниях (если они требуются).
-Варианты решений по каждому сооружению необходимо сравнивать по технико-экономическим показателям — в первую очередь стоимости и объему работ, учитывая необходимость устройства второго пути, габариты пролетных строений, подмостовые габариты, а также другие существенные характеристики.
Дефекты физического состояния пролетных строений и мостового полотна, недостаточная их грузоподъемность для пропуска обращающейся нагрузки (невозможность повышения скорости
движения этой нагрузки по мосту) или вводимой нагрузки, не соответствующие нормам габаритные размеры приводят к необходимости ремонта н усиления или реконструкции пролетных строений, а иногда и всего моста.
Усиление и ремонт пролетных строений выполняются:
заменой дефектных (проржавевших, с трещинами, изогнутых) элементов;
увеличением поперечного сечения элементов с одновременным усилением прикреплений;
постановкой дополнительных элементов пролетных строений: раскосов, связей, продольных балок, дополнительных главных балок, ферм;
изменением системы балок и ферм;
устройством дополнительных опор.
Наиболее часто применяется при усилении и ремонте пролетных строений замена дефектных элементов и увеличение поперечных сечений путем прикрепления нового металла или усиления существующих прикреплений заклепками и высокопрочными болтами.
При усилении и ремонте металлических пролетных строений сварка применяется для соединения элементов тротуаров, перил и смотровых приспособлений. Соединение сваркой элементов, работающих на временную поездную нагрузку, при ремонте н усилении (в том числе и присоединение тротуаров, смотровых приспособлений и перил) к элементам пролетного строения не применяется по следующим причинам:
сорта металла, из которых построено большинство существующих пролетных строений, по своим характеристикам непригодны для сварки;
в условиях усиления возможна практически только ручная сварка, не гарантирующая высокое качество сварных швов; сварка встык (наиболее совершенная) ручным способом не осуществляется;
механическая обработка сварных швов для снятия концентраторов напряжений часто невозможна.
В сварных соединениях (усиленных ранее элементов) при эксплуатации пролетных строений часто возникают трещины (в металле рядом со швами, особенно при резком изменении сечений, в местах с заваренными отверстиями и трещинами и других).
В проекте ремонта или усиления металлических пролетных строений, находящихся на эксплуатируемом мосту, приводятся;
конструкции ремонтируемых или усиляемых элементов с соответствующими- расчетами прочности;
последовательность и технологический процесс производства работ, вызывающих временное снижение грузоподъемности или жесткости пролетных строений и особенно связанных с ограничением скорости или временным прекращением движения поездов;
конструкции подмостей, устраиваемых вне контура габарита приближения строений или по льготным габаритам (с разрешения заказчика);
мероприятия, необходимые для обеспечения движения поездов по мосту на время производства работ (количество и длительность требующихся «окон», ограничение или сохранение установленной скорости движения поездов, способы перевозки металла и материалов для подмостей, доставка и работа кранов, машин).
До начала работ строительная организация должна проверить, все ли дефекты пролетного строения учтены в проекте.
Дополнительно обнаруженные строителями дефекты, а также несоответствия проекта натуре фиксируются и доводятся до сведения заказчика н проектной организации, составлявшей проект.
Заказчик и проектная организация должны сообщить строительной организации, следует ли устранять обнаруженные дефекты пролетного строения и каким способом.
Работы по ремонту и усилению ведутся с соблюдением действующих технических условий и технологических процессов.
Сталь и заклепки, применяемые при работах, должны соответствовать маркам и условиям, указанным в проекте.
Изменения в проекте из-за отсутствия нужного сорта или сортамента металла согласовываются проектной организацией и заказчиком.
Для предварительного напряжения какого-либо элемента усиления, а также для временного выключения из работы элемента пролетного строения применяют винтовые тяги, полиспасты, домкраты. Конструкции временных приспособлений для напряжения пли выключения элементов, усилия в них, способ контроля и оборудование указываются в проекте.
Элементы пролетных строений, имеющие общее или местное искривления, разрешается править только в соответствии с проектом, в котором содержатся: способ правки, места приложения* сил, зона роспуска и нагрева, степень нагрева и условия охлаждения. При роспуске элемента удаление связующих заклепок необходимо вести с" принятием . мер, обеспечивающих основной металл элемента от повреждения.
Подогрев металла обеспечивает .требуемую температуру во всей зоне нагрева. Минимальная температура подогрева, при которой разрешается правка, — не менее 750°С (вишнево-красного цвета); максимальная температура подогрева во избежание изменения структуры н снижения прочности — не выше 850°С (красного цвета).
Зону правки и прилегающие к ней части элемента следует осмотреть, чтобы проверить состояние металла и связующих заклепок. Обнаруженные дефекты разрешается исправлять только после согласования способа исправления с проектной организацией и заказчиком.
Концы трещин нужно засверлить; трещины при необходимости перекрыть накладкам и.
При определении числа заклепок в накладках, перекрывающих трещины, коэффициент ро приведенной рабочей площади заклепок нужно увеличить на 1,6.
В ряде случаев часть элемента с трещиной рациональнее заменить. В проекте должна быть указана очередность клепки сжатых и растянутых элементов.
Стыки металла усиления выклепывают до постановки его на уенляемып элемент. Если постановка усиляемой части в склепанном виде невозможна, стыки этой части нужно выклепывать до постановки связующих заклепок и заклепок прикреплений.
Наиболее часто встречающиеся работы при ремонте металлических пролетных строений: сверление отверстий для заклепок и высокопрочных болтов, заклепочные и болтовые соединения, ремонт продольных и поперечных балок проезжей части и элементов главных ферм.

БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ НА МОСТАХ

Бесстыковой путь на мостах с балластным корытом укладывается так же, как и на земляном полотне.
На металлических мостах согласно требованиям Технических условий на укладку и содержание бесстыкового пути (1970 г.) при проезжей части с мостовыми брусьями и суммарной длине пролетных строений до 33 м рельсы сварных плетей прикрепляются при помощи раздельного скрепления Д2 (К4) или костыльного скрепления таким образом, чтобы не защемлять подошву рельса (с зазором 1,5—2 мм), что дает возможность свободного продольного перемещения пролетного строения. Концы рельсовых плетен, перекрывающих пролетные строения, должны находиться за пределами моста на расстоянии не менее 100 м от шкафной стенки опоры.
На металлических мостах (при суммарной длине пролетных строений свыше 33 м) с мостовыми .брусьями рельсовые плети должны иметь уравнительные приборы на конце каждого температурного пролета или, в противном случае, укладывается звеньевой путь. В последнем случае сварные рельсовые плети следует располагать не ближе 25 м от концов моста и отделять от рельсов на мосту двумя парами уравнительных рельсов длиной по 12,5 м.
Железобетонные шпалы в этом случае укладывают вне моста на расстоянии 6—6,5 м от крайних стыков уравнительных рельсов и сварных плетен.
При укладке бесстыкового пути на мосту с деревянными брусьями участок с железобетонными шпалами должен располагаться за пределами моста и примыкать к участку с охранными брусьями или контррельсами.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МОСТАМ И ТРУБАМ НА УЧАСТКАХ СО СКОРОСТЯМИ ДО 160 КМ/Ч

Согласно Указаниям по проектированию железных дорог колеи 1524 мм общей сети для движения пассажирских поездов со скоростями 121—160 км/ч при проектировании на таких линиях усиления и реконструкции существующих мостов и труб должны быть учтены следующие требования:
1) надежное сопряжение устоев с насыпью путем досыпки конусов, удлинения устоев и других мероприятий;
2) устойчивость рельсового пути на мостах с ездой на балласте путем уширения балластной призмы до 3,4 м поверху (в прямых участках) при крутизне откосов щебня I ; 1,75 или других мер;
3) плановое очертание профиля пути на мостах со стрелой подъема рельсового пути не более 1/2000 пролета;
4) минимальная толщина балластного слоя под шпалой на водораздельных точках пролетных строений не менее 20 см;
5) усиление охранных приспособлений с заменой контррельсов на контруголки, а деревянных охранных брусьев — на металлические охранные уголки (на металлических мостах длиной более 300 м);
6) увеличение числа площадок-убежшц с доведением расстояния между ними до 25 м с каждой стороны пути или устройством оповестительной сигнализации при сохранении расстояния между убежищами не менее 50 м;
7) установка заградительных светофоров у мостов длиной более 500 м, а также мостов меньшей длины при неблагоприятных условиях подходов (плохая видимость, большой уклон и подъем, крутые кривые и т. д.);
8) устройство езды на балласте на всех малых мостах (длиной до 25 м), а также замена металлических пролетных строений длиной до 10 м с ездой на поперечинах на больших и средних мостах пролетными строениями с ездой на балласте.

ТРЕБОВАНИЯ ПО ЭКОНОМНОМУ РАСХОДОВАНИЮ МЕТАЛЛА, ЛЕСА И ЦЕМЕНТА

При проектировании переустройства и капитального ремонта искусственных сооружений необходимо выполнять требования «Технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов» (ТП 101—70).
Пролетные строения железнодорожных мостов длиной до 27,6 м включительно следует выполнять, как правило, сборными железобетонными предварительно напряженными.
В железнодорожных мостах пролетные строения длиной более 27,6 м в зависимости от технико-экономического обоснования выполняют сборными железобетонными, стальными из сварных элементов заводского изготовления и с монтажными стыками на высокопрочных болтах или сталежелезобетонными.
Для приготовления бетонов и растворов следует широко применять местные вяжущие материалы, избегая применения цемента во всех случаях, когда он может быть заменен местными вяжущими материалами.При проектировании н возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций, к бетону которых предъявляются только требования по прочности, проектную марку бетона' нужно назначать с учетом возможного реального срока загружения конструкций нагрузками, принятыми в проекте. В частности, если известно, что конструкция будет загружена принятыми в проекте нагрузками не ранее чем через два месяца, проектную марку бетона и соответственно состав бетонной смеси назначают с учетом прироста прочности бетона во времени и фактических сроков загружения конструкции. .............,
В состав бетона при возведении бетонных и железобетонных массивных сооружений и конструкций рекомендуется вводить камни из твердых пород («изюм»).
Применение специальных цементов (сульфатостойких, с умеренной экзотермией и др.) допускается только в случаях, когда такие цементы эффективны при принятом способе изготовления конструкций или необходимы по условиям эксплуатации.
Увеличение расхода цемента для ускорения нарастания прочности бетона не допускается.
Для этой цели следует применять химические добавки (ускорители твердения бетона) и тепловлажностную обработку железобетонных и бетонных изделий.
Исследования, проведенные в Гипротранстэи, позволяют дать некоторые рекомендации по выбору типа пролетных строений при проектировании переустройства искусственных сооружений.
1. При замене существующих металлических пролетных строений пролетами до 15 м целесообразно устанавливать вместо них железобетонные пролетные строения, стоимость которых превышает стоимость металлических не более чем на 33%, но амортизационные затраты на эксплуатацию металлических пролетных строений в 2 раза больше, чем железобетонных. При использовании новых железобетонных пролетных строений суммарные приведенные затраты на их изготовление, установку и эксплуатацию нивелируются с аналогичными затратами на металлические пролетные строения через 15 лет эксплуатации.
Если ^изготовление сборных конструкций в конкретных условиях нецелесообразно по технико-экономическим соображениям, допускается применение монолитных железобетонных конструкций вместо сборных.
2. При замене существующих пролетных строений с пролетами свыше 15 м следует производить сравнение вариантов замены металлическими или железобетонными пролетными строениями.

ПОРЯДОК РАССМОТРЕНИЯ И УТВЕРЖДЕНИЯ ПРОЕКТОВ и СМЕТ

Проектно-сметная документация по объектам капитального ремонта основных средств железнодорожного транспорта после соответствующей экспертизы утверждается:
а) министром путей сообщения или его заместителем — при сметной стоимости объектов более 2,5 млн. руб.;
б) начальниками, заместителями или главными инженерами главных управлении и управлений МПС — при сметной стоимости ооъектов до 2,5 млн. руб.;
в) начальниками железных дорог, их заместителями или главными инженерами, дорог — при сметной стоимости объектов до 1 млн. руб.;
г) начальниками служб, начальниками отделений дорог и их заместителями и главными инженерами — при сметной стоимости объектов до 0,2 млн. руб.;
д) руководителями линейных предприятий — при сметной стоимости объектов до 0,02 млн. руб.;е) начальниками предприятий и организаций, не находящихся в ведении железных дорог, ректорами высших учебных заведений, директорами научно-исследовательских институтов или их заместителями, главными инженерами —■ при сметной стоимости объектов до 0,5 млн. руб.
Стадийность проектирования должна быть указана в задании на проектирование.
Проектирование в одну стадию — техно-рабочий проект (технический проект, совмещенный с рабочими чертежами) — должно производиться при использовании типовых или повторно применяемых экономичных индивидуальных проектов, а также по технически несложным объектам.
Проектирование в две стадии — технический проект со сводными сметами и сметами на отдельные объекты и рабочие чертежи _ производится при наличии сложных топографических, инженерно-геологических и стесненных условий (большая пересеченность местности, неустойчивые грунты в основании сооружения, сложность увязки проектируемого объекта с существующими зданиями, сооружениями и другими коммуникациями).
В состав проектной документации капитального ремонта и переустройства искусственных сооружений входит проект организации капитального ремонта (или переустройства) и проект производства работ.
Проект организации капитального ремонта разрабатывается
проектной организацией и содержит материалы, устанавливающие общую продолжительность работ, их взаимную увязку, сроки и способы выполнения отдельных видов работ, потребность в механизмах, материалах, рабочей силе.
Проект производства работ, как правило, разрабатывается
строительной организацией с обязательной привязкой типовых технологических карт и технологических процессов к конкретным местным условиям.

РАБОТЫ НА ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЯХ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ В СВЯЗИ С КАПИТАЛЬНЫМ РЕМОНТОМ ПУТИ

Путь на малых мостах доводится до проектных отметок, как правило, за счет подъемки пролетных строений.
Подъемка пролетных строений может производиться за счет наращивания пли замены подферменных камней, устройства специальных опорных «столиков» (у металлических пролетных строений) или наращивания опор.
На малых мостах с железобетонными пролетными строениями подъемка пути на высоту до 30 см может быть выполнена путем увеличения толщины балластного слоя с соответствующим наращиванием бортиков пролетных строений и повышением уровня кордонных камней на устоях, при этом повторное наращивание бортиков не допускается.
Запрещается производить подъемку пролетных строении путем установки их на деревянные подферменные брусья. Наращивание бортиков на участках скоростного движения нежелательно.
При подъемке пути на мостах в неооходпмых случаях предусматривается удлинение устоев, досыпка конусов и откосов ^земляного полотна на подходах, а при подъемке пути над трубами в отдельных случаях также наращивание их оголовков. При этом нужно производить поверочный расчет соответствующих конструкций (опор пролетных строений).
Укладка многоярусных подферменных и настенных орусьев не рекомендуется.
На мостах с металлическими пролетными строениями длиной до 6 м при подъемке пути, как правило, следует устанавливать новые железобетонные пролетные строения, допускающие проход щебнеочистительных машин в рабочем положении.
Минимальная толщина щебеночного балластного слоя под шпалой на мостах и путепроводах принимается, как правило, 25 см, но не менее 20 см на водораздельных точках, считая от нижней постели шпалы до верха защитного слоя над изоляцией.
Ширина балластной призмы поверху на пролетных строениях должна быть такой же, как и на подходах к мостам и путепроводам.
На средних и больших мостах уровень подошвы рельсов должен сохраняться без изменения, и необходимая толщина балластного слоя на подходах к мостам достигается путем срезки излишнего балласта (при утолщенном слое) или подрезки земляного полотна на подходах.
Если срезка земляного полотна создает приток _воды к устоям моста, в проекте должны быть предусмотрены необходимые дренажные устройства, обеспечивающие отвод воды от устоев.
На мостах и в тоннелях при капитальном ремонте пути должны выполняться следующие работы:а) очистка или замена загрязненного балласта на мостах с ездой на балласте и в тоннелях;
б) укрытие балласта на мостах и в тоннелях от загрязнения;
в) ремонт изоляции железобетонных мостов;
г) замена грунта за устоями с устройством дренажей;
д) приведение верхнего строения пути на мостах в полное соответствие с действующей Инструкцией по содержанию искусственных сооружений;
е) замена нетиповых контррельсов рельсами соответствующего типа йлп контруголками сечением не менее 160X160X16 мм при расстоянии не менее 310 мм от внутренней грани путевого рельса;
ж) ликвидация многоярусных подферменных брусьев (при пролетах до 6 м в таких случаях целесообразна замена металлических пролетных строений железобетонными).
Одновременно со сменой рельсов на более тяжелый тип заменяют на более тяжелый тип контррельсы или устанавливают контр- уголки. Смена мостовых брусьев и замена дефектных элементов выполняются за счет средств капитального ремонта искусственных сооружений.
При несовпадении осей путей и пролетных строений более чем на 50 мм в прямых п 30 мм в кривых производится соответствующая передвижка пролетных строений или путей.
Все мосты, путепроводы, тоннели и другие сооружения, не удовлетворяющие требованиям габарита С, согласно ГОСТ 9238—59 подлежат переустройству до проведения капитального ре- монта пути.

Долговечность конструкции из аглопоритобетона

Результаты испытаний щлог.орптобстона прочностью 200—350 кге/ем2 показали, что в зависимости от количества циклов среднее значение снижения прочности на сжатие составляет от 0,7% до 6,9%. Сравнение пол) генных данных с данными исследований Т. П. Кур а совой по .морозостойкости керамзитобетона марки 300 при В/Ц —0,39 при 100 циклах показало снижение его прочности на 5%. Таким образом, морозостойкость аглопоритобетона а керамзитобетона можно считать одинаковой. По данным А. И. Ваганова, Г. И, Горчакова, Г. А. Бужевича, К.П. Делл оса. Д. И. Карликовой, Я. И. Дрозда, М. М. Израелита и других, аглопорктобе- тон и керамзитобетон плотной структуры имеют, как правило, высокую морозостойкость. Исследованиями ННИЖВ, Созоздор- шш п МАДИ установлено, что высокопрочные легкие бетоны марок 300—500* (без добавок) обладают высокой морозостойкостью— порядка 200 циклов. Введением смеси добавок ГК.Ж.-94 в количестве 0,1—0,3% от массы цемента морозостойкость аглопоритобетона и керамзитобетона марок 300—400 повышается в 2 раза и больше .
Двадцатилетнпе наблюдения БПИ, Белдоршш за работой пролетных строений мостов из аглопоритобетона показали, что аглолорнтобетон имеет достаточную морозостойкость [21].
Водонепроницаемость аглопоритобетона имеет .существенное значение при проектировании транспортных и гидротехнических сооружений. Водопроницаемость аглопопито- (К-тона определяется зависимостью АР = / (Пг.т}, т. е. зависимостью градиента давления АР, при котором бетон становится' водопроницаемым, от капиллярной пористости П1Лак цементного ■камня.
По данным И. Н. Ахвердова, А. А. Аракеляна, А. И, Ваганова, Г. И. Горчакова и других исследователей, бетоны на пористых заполнителях (аглопорнте ц керамзите) имеют такую же водонепроницаемость, как п бетоны на плотных заполнителях. Опыты показывают, что для мостовых конструкций из агло- порнтобетона (толщина которых более 8 см), изготовленных из состава с расходом цемента 300 кг и более на 1 м3 бетона, водонепроницаемость вполне надежна в условиях эксплуатации мостовых сооружений.

/максимальное водопоглощенпе аглопоритобетона (в % по массе), определенное по ГОСТ 7025—67. должно составлять для особо плотных бетонов не более 10%, для бетонов повышенной плотности—15%, а для бетонов нормальной плотности — 20%..

Усадка и ползучесть аглопоритобетоны

В настоящее время учет влияния гсадкн п ползучести
обязательная составная часть расчета железобетонных конструкций,
Такой учет ведется не только при определении величины
потерь напряжения в арматуре яр е д н а п р я же иных конструкциях,
но н при расчете статически неопределимых систем с учетом
перераспределения напряжений, а также при решении других
задач. Усадка и ползучесть вызывают деформации бетона
со времени. При усадке деформации всегда однозначные — вызывают
укорочение бетона, а при ползучести двухзначные; в зоне
растяжения развиваются удлинения, а в зоне сжатия — укорочення. Вопрос установления величины относительных деформаций
усадки и ползучести бетона и процесса их протекания во
времени для разных бетонов и пх марок изучался многими учеными
как в СССР, так п за рубежом, и создан ряд теорий ползучести
.
Исследования по изучению усадки и ползучести аглопорпто-
,бетона начали проводиться в Минском НИИСМе. ВПИ и ИСнА
Госстроя БССР с 1959 г.
•Усадка а г л о п о р н т о б е т о н а. как и тяжелого бетона,
зависит от ряда факторов, главные из которых — состав бетона,
качество цемента, вид легкого и крупного заполнителя, водоие-
тиевтпее отношение, условия твердения, возраст бетона и др.
Первые опыты по определению усадки и ползучести аглопоритобетон
а на кварцевом песке прочностью 300—350 кгс/см2 были
выполнены М. П. Плетневым [60]. Деформации усадки и ползучести
изучались на пропаренных образцах-призмах 15X 15X
X60 см. Деформация усадки определялась по контрольным образцам,
твердеющим в одинаковых условиях с нагруженными
Все образцы не изолировались п в течение 720 дней находились
в условиях цеха при температуре 10—23°С и относительной
влажности 78—96%. Анализ полученных данных показал, что
усадка аглопоритобетояа марки 350 спустя год составила
15* ?0~5, или 0,15 мм/м; а в возрасте 634 дня — 20,2- Ю~а, или
0,202 мм/м. Следует отметить, что полное прекращение усадки
аглопоритобетона происходит в возрасте более двух лет и медленнее,
чем тяжелого бетона. Деформация усадки аглопоритобетон
а с 28-дневного возраста после 8 мес в 1,14—1,38 раза
больше, чем равнопрочного тяжелого бетона.
Кп основании анализа [60] п выполненных исследований
БГШ можно заключить, что у высокопрочных аглопорнтобето-
иов на кварцевом песке конечная усадка в нормальных условиях
находится в пределах 0,25—0,45 мм/м.
П о л з у ч е с т ь а гл опо рит обе т он а характеризуется
нарастанием неупругпх деформаций бетона при длительном за-
тр у жен ии его постоянной по величине нагрузкой. Деформация
ползучести аглопоритобетона изучалась одновременно с деформацией
усадки . Призмы загружались с помощью пружинных
прессов конструкцией НИИЖБ. Исследовались образцы-
призмы 15X15x60 см из аглопоритобетона двух составов при
марках 350 и 300 и соответственно Н , ц -< равном 220 и 170 кгс/см2,
подвергнутых обжатию силой, составляющей 0,42 /?пр и 0.28 Ащ-.-
Анэлкз полученных данных показал, что суммарные дефосша-
вш ползучести и усадки через 360 дней составляли соответственно
Г,07—0,59 нм/м. Мера ползучести после двух лет выдержки
нагрузки равнялась соответственно 13./ • 10~6 и
12,8-10-6 см2/кгс. Установлено, что ползучесть высокопрочного
аглопоритобетона при ао<0,5 интенсивно растет в первые
90—120 дней после загружения).

Мосты из легкого бетона на искусственных пористых заполнителях 2

В настоящее время группа фирм (Нидерланды и Бельгия) разработала проект автодорожного перехода через р. Шельду, который состоит из тоннеля протяженностью около 2650 м и моста длиной 1440 м по схеме пролетов 80 + 8x160 + 80 м. Конструкция моста в поперечном сечении состоит из двух независимых коробчатых пролетных строений шириной по 13,0 м, отстоящих один от другого на расстоянии 5,3 м . В целях снижения веса и напряжения в элементах моста пролетное строение, опоры и фундаменты запроектированы из корлитбе- тона. Коробчатые балки предусмотрены из преднапряженного корлитбетона с напряжением в продольном, поперечном н вертикальном направлениях. Сооружать пролетное строение предусмотрено с помощью навесного бетонирования. Расход бетона на один пролет составит 4080 мф что уменьшит нагрузку на каждую опору на 2450 тс по сравнению с тяжелым бетоном"
Предварительно напряженный легкий бетон широко используется в различных сооружениях Японии, включая здания н мосты . С 1962 г. в Японии начаты исследования и применение легких бетонов в мостах с использованием искусственного пористого заполнителя из обожженного вспученного глинистого сланца «мезалита» или вспученной глины «джолайт». Испытания конструкций подтвердили эффективность использования в мостовых балках предварительно напряженных этих бетонов. На строительстве железнодорожной линии Соби — Майн было сооружено более 50 мостов из предварительно напряженного такого бетона, которые подтвердили их практическую значимость и экономическую ценность.
Особенно большие работы выполнены при строительстве железнодорожного моста длиной 692 м через р. Аракава (Япония). В русловой части его возведены шесть металлических пролетных строений с пролетами по 62 м. а с обеих сторон на подходах — двухколейные железнодорожные эстакады с пролетами от 15 до 32 м из легкого бетона на пористом заполнителе. При строительстве эстакад на подходах применен предварительно напряженный джалайтбетон не только в пролетных строениях мостов, но и в стойках опор, ригелях и фундаментных блоках,причем все элементы выполнены сборными (рис. 1.12). Характеристика принятого легкого бетона на пористом заполнителе джолайт: объемная масса 1450—1700 кг/м3, прочность на сжатие 250—500 кгс/см2; модуль деформации 1,9—2,10-105. Примерный состав применяемого джолайтбетона в предварительно напряженных мостах (на 1 м3): абсолютный объем крупного заполнителя 5—20 мм — 0,257 н мелкого 0,5 мм — 0,210; измельченный гравнт—547 кг; портландцемент (быстропрочный) 390 кг; вода—170 кг; пластификатор—1,95 кг; водоцементное отношение — 0,48.
В результате проведенных исследований и широкого применения легких высокопрочных бетонов на пористых заполнителях в автодорожных и железнодорожных мостах в Японии [84] считают, что наиболее эффективны такие преднапряженные бетоны в мостах больших пролетов, что дает возможность значительно уменьшить постоянную нагрузку. Пролеты, при которых 'мосты из предварительно напряженного легкого бетона наиболее экономичны, должны быть не менее 40 м.
Мосты больших пролетов из высокопрочных бетонов на пористых заполнителях построены в последние годы в ФРГ. Так, в 1966 г. сооружен пешеходный мост через вход в гавань Вис- -баден-Ширштейн. Длина моста — 152,8 м, ширина — 3 хм Мост представляет трехшарнирную арку пролетом 94.6 м, средняя часть (64,2 м) которой выполнена из легкого бетона марки В-300, объемной массой 1610 кг/м3 с модулем упругости 370000 кгс/см2. Эта часть сооружалась навесным бетонированием по системе «Дивндаг» . Сборка осуществлялась с обеих сторон прикрепляемыми друг к другу десятью блоками но 3,25 м, а замыкающую секцию в середине пролета бетонировали на подвесных подмостях. В концевых частях пролетного строения применен тяжелый бетон марок 450—600. Для уяучшенпя условий работы легкого бет они на мытные нар ряжения использовались нлктиые анкерные .-моменты После .24 ч вы- жки арматуру напрягали на и после полного натяжения хдалядн боковые вспомогательные опоры подмостей.
8 тот ладах VII Международного Конгресса ФПГ! <974 г. в Нхю-Поуке были приведены примеры выдающихся инженерных сооружений из легкого железобетона . Так. в ФРГ за период о 1970 но 1974 г. построен ряд болошич мостов из яред- варнтелто напряженного легкого бетона; пь них заслуживающим особою внимания мост через оз Фуднндер возле с. Кеды
на представляет собой трехиролетное норазрешое сооружение
общей длиной 242.40 м но схеме пред жоп 53,2-4- 136 -ь 53,2 м. Разбивка на пролеты продиктована I руяговымц условиями. Для уменьшения собственного веса и повышения жесткости средняя часть длиной 84 м цент- иолымло пролет я была изготовлена из тегкого Пегойа объем- ной Сс-есой лЗоО кг/мб Тепшй бсто-п монолитно е.к-длнен с тяжелы у бет-,ли).;, из гомзрого ьугогое тени остальная часть моста. Мост рассчитай под яагумку 60 тс при ширине 25 м п предела и ткет тобой в гишеречком сечегшн коробчатую балке высотой о-т 4,65 до 5,2 м.
Интересным конструктивным примером является построенный о 1972 г, через р. Рейн в Висбадене (ФРГ"! бзлочпо-кои- содьнын мост ллшиД 235 м из легкого бетона [-Г 55]. Поперечное сечение моста т -образной формы с плите-и поверху предназначено для лвтхпутяоло грузовшо транспорта, размещения трубопроводов I) вепочен агельнеч'о обор\ довония. Моет со схемой чролетов 1)5н-105-и65 м ч инрсьн-й 5,9 м сосг.шт из продольных б а :ок ,'9,5д н 80.14 \г, поперечных 9л 5 и с шакш последних л,4о м. В среднем пролете ба тки и плиты проезжей части выполнены йпедн.'шрчж.етшытщ с патяжердсм ну бетон етепжнА- вои арматуры по системе Диштдяг Продольные балка боковых пролетов жестки- с-'ёдичоъы с печными опорами, образуя пол^ пото ильные рамы с 13.5-метронымн консолями, виступаю- щймн з ■•релнпГ; пролег. Сборные .-постовые балкя высотой 5,4 м, длиной 89,14 и а массой около 350 г изготовлялись за берегу н монтировались двумя 200-тонкьшн плавучими кранами.

Мосты из легкого бетона на искусственных пористых заполнителях

За последние годы в зарубежных странах возрастает использование бетонов, на искусственных пористых заполнителях в преднапряжениых железобетонных конструкциях в различных областях строительства, в том числе в специальных сооружениях н особенно в мостах. Для получения вспученного пористого заполнителя за рубежом применяются разного рода глины н глинистые сланцы. Обжиг сырья производится как во вращающихся печах, так и на агломерационных машинах. Строгого разграничения между керамзитом и аглопорнтом в США н других странах не делается и они там именуются под общим названием «керамический пористый заполнитель» при различных наименованиях в зависимости от вида сырья ц технологии производства— хайдит, гравелит, роклит, фетерлит, ксилит, лела- ынт, аглапт, лека и т. д, В последние годы в США рост производства пористых заполнителей идет за счет внедрения агломерационных машин.
Следует отметить, что на ряде международных конгрессов н совещаний обсуждались вопросы, связанные с производством п применением легких бетонов в строительстве. Так, в .1966 г. на. конгрессе ФИП в Париже работала специальная комиссия по предварительно напряженному легкому бетону, в 1967 г. в Будапеште состоялась международная конференция, а з 1968 г. в Лондоне — международный конгресс по легкому бетону; в 1970 г.—конгресс ФИП в Праге, а в 1974 г, — в Ныо-применении конструкций из п р е д н а л р я ж е п я о го легкой) бетона в тннкальпыл сооружения': Это подтверждает актжтльдошь вопроса применения легких бетонов в строительстве.
В мостостроении легкие бетоны нашли широкое применение в США, Канаде, Голландии, Дании, ФРГ, Японии н других странах. По объему производства пористых заполнителей и конегрч кцнй из легких бетонов СССР и США занимают первое место в мире. Объем производства заполнителей в США превышает 20 млн. м3 в год, а предварительно напряженных конструкций из легких бетонов около 3 млн. м3 . Наибольшее распространение легкий бетон в мостостроении получил в США и Канаде, где начиная с 1937 г. построен ряд висячих и металлических автодорожных мостов, плита проезжей части которых выполнена из легкого бетона (хайднтбетона). В последние годы в США широко начали применяться сборные нреднапряжеиные элементы из легкого бетона марок 300—400 в путепроводах и мостах .
Построенные в Данин пешеходные мосты из нреднапряжен- яого легкого бетона показали экономическое их преимущество по сравнению с мостами из тяжелого бетона. Таким примером может служить пешеходный мост балочно-неразрывной системы  с пролетами 40,2 и 44,8 м, построенный в 1972 г, в Бреисхолме . Поперечник моста — коробчатый, постоянной высоты. Пролетное строение из легкого бетона на пористом заполнителе лека-5. Бетон М-350 яри объемной массе 1800 кт/м3. Армирование осуществлено предварительно напряженными гроссами.
Заслуживают большого внимания построенные и проектируемые автодорожные мосты из легкого бетона в Голландии, где за последние годы построено довольно значительное количество путепроводов средних пролетов из преднапряженного легкого бетона. В основном это однопролетные рамного типа соо- Р} женпя с небольшой строительной высотой при пролетах до 42,2 м , В Голландии легкий бетон также эффективно пс-пользован в сталежедезобетонкых мостах еолылих пролетов, Так. в 1970 г. построен металлический мост Толен по съеме пролетов /9.9 у-140.4-т-49,9 :м, шириной 20,6 м. Цып ржлшый пролет — арочный. Применение ь и л те проезжей части легко- ю бетона на пористом заполнителе кордите позволило сь’ддгь постоянную нагрузку на 600 тс, сэкономить около 120 т ж инструктивного материала и получить экономию денежные средств. Аналогичная конструкция плиты проезжей части применена на других мостах."Большой интерес представляют построенные грп автод.юол- гых моста при ушнренип канала между реками Маас и Вааль. Были разработаны три варианта мостов по схеме пролетов. 37,6 +-Н2,2А37,6 м при ширине 28./ м, пригодных для трех пересечений а именно: стальной, из тяжелого бегокл том бинированной системы (из тяжелого п легкого истоке). .гранят к постройке комбинированный вариант как нано:-(е: экономичный ;. Центральный пролог моста хороши иле сечения ."ушлой 16,5.4 ы выполнен -ю легкою пелена на порче;ом запил кителе кордит Боковые пролеты н участки над приме -<:} - точнымп опорами длиной тю 3,4 м из тяд.слою еспнм, Продольное п поперечное предварительное иаппйж'ппе осугцестпле.-.и стержнями диаметром 82 мм по системе Дндждг-г Кондовые части' среднего пролетного строения и боковых сооружтлшл. на подмостях, а секшая центрального пролетного строения — л а весны'! способом участками по 3,4 м, Применение корянтосгона позволило уменьшить величин)’ боковых пролетов, гак как опорные моменты с г собственного веса уменьшились на 26/о но сравнению с вариантом моста только из тяжелого бег-лид, и обеспечило экономию бетона на 12%. а напрягаемой арматуры на 17% . Характеристика принятого легкого бетона :ю заполнителе коплит: продукт обжига гра пул и ровгниол г типы во вращающих печах, марка бетона 4 Ух, объемная масса 1810 кг/м3, мод\ль упругости 210 000 кге/ен3
Большой: интерес иредставтяет проект мост л через и. Вааль ок.’ою г. Тил балочио-вакговой системы со схемой продето 77,5+795+267+95+77,5 м. Пойменные пролетные строения запроектированы из сборных коробчатых .депонтов из пре- ша- рптельпо напряженного тяжелого бетона.

Климатические условия и архитектура 2

Дэвид Башнелл в книге «Поселения туземцев к востоку от Миссисипи
» приводит высказывания нескольких ранних наблюдателей
индейского быта. Например, Даниэль Гукин так описывает в декабре
1674 г. индейские жилища Новой Англии: «...вход в вигвам
всегда закрыт пологом, приподнимаемым при входе в вигвам или
выходе из него. Полог препятствует проникновению в вигвам свежего
воздуха, и в ветреные дни в нем скапливается много дыма.
Если дым задувается ветром внутрь, индейцы защищаются от ветра
небольшой ширмой, прикрепленной у вершины вигвама с наветренной
стороны. Приспособление это приводится в действие веревкой
».
Стрэки писал в 1607 г.: «Каждый дом имеет обычно два входа.
Они завешиваются пологами, свободно поднимающимися и опускающимися;
дома расположены обычно под защитой деревьев так,
чтобы ярость непогоды не могла повредить их, а летнее солнце не
беспокоило бы их обитателей. Крыши устраиваются так, чтобы избежать
ветра настолько, что внутри дома становится тепло, хотя и
очень дымно...»
Двигаясь по направлению к Мексиканскому заливу, можно было
заметить тенденцию сооружать более открытые жилища с большой
по площади легко разбирающейся поверхностью из коры; в
болотистой южной Флориде оптимальные условия — максимальная
обдуваемость бризом — достигались тем, что дом сооружался на
высоких столбах и не имел стен. Мак-Коули описывает в 1880 г.
такое жилище длиной в 5 м и шириной в 3 м (рис. 4). Фактически
это платформа, поднятая от земли на 0,9 м с крышей, крытой листьями
пальметты (карликовая пальма), коньковой жердью на высоте
3,6 м и свесами крыши на высоте 2,1 м. Восемь вертикальных
бревен пальметты, очищенных от коры, и стропила поддерживают
крышу. Такое жилище открыто со всех четырех сторон. Совершенно
отсутствует разделение его перегородками на комнаты. Башнелл
отмечает, что такие простые, крытые платформы хорошо подходят
к климату и обстановке болотистых мест.
Жилища племен Северо-Запада были описаны Питером Грантом,
членом старой «Северо-Западной Компании». Он пишет, что
от дыма, невыносимого в штормовую погоду, индейцы легко избавлялись,
изменяя величину отверстия на верху жилища в зависимости
от направления ветра. Касаясь индейских поселений на островах
озера Гурон, он пишет, что, кроме отверстий между неплотно
собранными полосами коры, через которые проникает ветер, наверху
намеренно оставлялось вентиляционное отверстие для дыма.
Максимилиан, описывая в 1883 г. другое племя, сообщает: «Их
шатры представляли собой высокие заостренные кверху конусы из
крепких бревен, которые покрывались крепко сшитыми шкурами
бизонов... На верху шатра, в месте пересечения бревен, устраива'
лось дымовое отверстие, которое они закрывают шкурой, прикрепленной
с подветренной стороны веревкой к отдельно стоящему шесту,
а с наветренной стороны — пришитой к верху шатра. Вход
представлял собой щель, обычно закрытую куском буйволовой шкуры,
натянутой на раму». Зная, что на небольших расстояниях изменения
погоды незначительны, индейцы избегали уходить зимой
на юг, подобно ласточкам зимой, в поисках более мягкого климата.
По этому поводу Флетчер и Ла-Флеш пишут: «При переселении
племен, а также при кочевке в поисках бизонов пользовались шатрами. Шатры являлись любимым жилищем семьи и зимой, так как
землянки обычно воздвигались на открытых местах и были удобны
только для летнего местопребывания. Шатры прикреплялись к деревьям
или кустам или устанавливались в лесистых оврагах, вне
досягаемости для холодных ветров».
Когда белые люди впервые вступили на берега Северной Америки,
они вынуждены были приспособиться к климату подобно индейцам.
Европейские переселенцы, привыкшие строить свои жилища
в хорошо организованных поселениях Старого Света с использованием
соответствующих строительных материалов, должны были
приспосабливаться здесь к совершенно новой обстановке. В результате
влияние климата на планировку жилищ оказалось у них
более ярко выраженным, чем в архитектуре наших дней.
Шамплен описывает в своем «Путешествии», как он и его спутники
перевозили деревянные части домов из поселка Святого Креста
в Королевский Форт на расстояние 40 км, где климат был более
умеренным. Здесь-то они, по-видимому, на собственном опыте познакомились
с преимуществами защищенного участка.
Рэмзи Трэквейр пишет в своей книге «Старая архитектура Квебека
»: «Дома обычно были из бута или булыжника, и вода глубоко
проникала в швы, заполненные известковым раствором. Такие стены
должны были быть толстыми для прочности; их толщина была
равна 0,6—0,9 м, в зависимости от размера самого здания, и они
хорошо защищали от непогоды. Они прохладны летом, а зимой,
один раз прогретые, долго удерживают тепло. Но если такая каменная
стена подвергается попеременному действию морозов и оттепелей
канадской зимы, то раствор разрушается, внутренняя поверхность
стены отсыревает и вся стена распадается. Для предотвращения
этого наружную поверхность таких стен обычно обшивали
тесом, особенно с северной и восточной сторон. В этом случае
стены оставались сухими, а сухие стены не промерзают. Подобное,
очень практичное решение можно увидеть в большем масштабе в
наши дни в здании Квебекской поликлиники».
Трэквейр отметил очень интересную особенность в развитии
квебекской архитектуры: «Сильно выступающие карнизы и свесы
кровель в наши дни ассоциируются с квебекскими коттеджами. Тем
не менее старейшие в Квебеке здания имеют карнизы с небольшим
выносом. Первые, несомненно, появились позже. Они не были заимствованы
(как часто утверждалось) из архитектуры французского
средневековья. Климат Квебека — солнечный. Приспосабливаясь
к нему, квебекцы все увеличивали и увеличивали вынос карниза,
чтобы защитить комнаты от солнечных лучей. Такие карнизы,
часто без всякой поддержки, имели вынос до 1,2 м от стены,
что неизбежно привело к образованию излома крыши над стеной.
В зимних условиях это недостаток, так как снег всегда собирается
в местах перелома кровли, но, по-видимому, там, где требуются
карнизы с большим выносом, это неизбежно». С. Петерсон, изучавший
такие дома, считает, что их веранды были заимствованы из
Луизианы и Вест-Индии. Возможно, что это и так. Веранды характерны
для сухого и солнечного климата; однажды появившись в
Квебеке, они были затем пристроены к бесчисленным старым домам,
ранее их не имевшим. Летом они давали защиту от солнца,
а зимой — от снега. В Квебеке 1,2-метровый снежный покров лежит
несколько месяцев. Это обстоятельство как-то должно было
быть отражено в выборе типов домов. Они придвинуты возможно
ближе к дороге, пол поднят на 0,9—1,2 м над уровнем земли, вдоль
переднего и заднего фасадов имеется галерея или, в крайнем случае,
широкие крыльца со ступенями перед наружными дверьми.Такие
16
галереи для защиты от снега являются характерной чертой домов
канадских французов и хорошо вяжутся с сильно выступающими
карнизами, прикрывающими эти галереи.
Грэквейр ссылается на здание школы в Парк Лаваль с широким
крыльцом на фасаде и на здание школы в Ока с сильно выступающим
карнизом и большим крыльцом перед главным входом.
Гораций Майнер следующим образом описывает квебекские деревни:
«Дома строятся с расчетом на суровую зиму. Они располагаются
вдоль гребня горы, группируясь с ее южной стороны. На
более открытых равнинах дома имеют двери на южной стороне,
чтобы избежать отрицательного воздействия сильных северных ветров.
Дома, расположенные к югу от дороги, не имеют обращенных
к ней наружных дверей. Если такие двери все же есть, они остаются
закрытыми наглухо на всю зиму. Наиболее обитаемая в доме
большая кухня выходит обычно на юг, в то время как небольшая
приемная часто приходится на север. К дому пристраиваются наружные
тамбуры как средство против ветра. Так как кухня является
общественным центром дома, легкие летние кухни, не удерживающие
тепла от печек, пристраиваются к торцам дома. Слишком
открытые для того, чтобы быть теплыми, они эвакуируются на
зиму».
Из сказанного видно, что жители этих деревень хорошо знакомы
с эффективностью различных ориентаций.

Климатические условия и архитектура

Утверждение Салливеиа «форма следует за функцией» предвосхищено
не только в вышеприведенной цитате — это известно на
протяжении столетий. Климатические условия в весьма большой
мере определяют форму зданий; изменение ее под действием этих
условий, по словам Рескина, «надлежит изучать всем людям, поскольку
все связано с климатическими условиями».
История предоставляет в наше распоряжение много ценных
уроков. Поэтому краткое изложение некоторых архитектурных достижений
всех времен является немаловажной составной частью
этой книги.
На дальнем севере американского континента живут
эскимосы. Как же отразились климатические условия на их жилищах?
Эскимосы выбирают обычно защищенные места для своих
жилищ, сооружаемых из снега и льда. Дж. В. Билби в своей книге
«Среди эскимосов» описывает, как эскимосы группируют свои куполообразные
ледяные хижины — «иглу», тесно прижимая их одну
к другой, обычно под защитой какой-нибудь скалы. Ветрозащитные
качества этих жилищ и примитивные светильники с тюленьим
жиром создают достаточно удобные убежища . Несколько
«иглу», соответствующих различным бытовым функциям
семьи, соединены друг с другом внутренними проходами. Один главный
вход обслуживает весь такой блок. Этот вход защищен занавеской.
Сени являются как бы буфером или переходной зоной между
наружным пространством и основным блоком.
В различных материалах по эскимосской архитектуре об ориентации
дверей не упоминается. Они, вероятно, располагались на
сторонах, параллельных преобладающим ветрам. Такое решение,
несомненно, наилучшее, так как оно является удачным компромиссом
между неудобствами, связанными с образованием сугробов на
подветренной стороне и прямым ветром на наветренной стороне. Но
некоторые авторитеты придерживаются другого мнения. Например,
профессор Ф. Кеннет Хейр из Мак Джиллского университета считает,
что ориентация входа не имеет большого значения, так как
вход в жилище в районах с суровым климатом обычно бывает завален
снегом. Полковник П. Д. Бэйрд, директор Монреальского
отделения Арктического института Северной Америки, хорошо знакомый
со всеми вопросами, связанными с Арктикой, не мог припомнить,
чтобы туземцы Севера когда-либо размещали входы в
свои жилища параллельно ветру. Джордж Якобсен, один из старейших строителей Арктики, также утверждает, что на характер
эскимосских жилищ больше влияет наличие снега, чем другие микроклиматические
условия.
Дж. В. Билби в описании других эскимосских сооружений отмечает,
что «...освещение является необходимостью, о вентиляции
же едва заботятся... Квадратное отверстие вырезается в куполе /
«иглу» прямо над скамьями для спанья. Затем его «остекляют» !
согласно арктическому обыкновению: строитель копьем вырезает из j
свежеобразованного прозрачного льда ледяную панель и вставляет
ее в отверстие в куполе «иглу», заделывая края панелй полураста-
явшим снегом. Места заделки поливаются водой. В две минуты
все прочно смерзается, и сплошное ледяное окно пропускает свет
северного сияния в чистые ледяные помещения вновь выстроенного
дома». О внутреннем устройстве «иглу» Билби пишет: «...B то время
как один из строителей работал внутри сооружения, снаружи
старик и женщина заделывали каждый шов и каждую щель в
кладке из снежных блоков, чтобы сделать ее абсолютно непроду-
ваемой. Затем были зажжены две хорошо заправленные и наполненные
жиром лампы, а все отверстия, включая и входное, были
плотно закрыты снаружи. По мере выгорания ламп температура
поднималась, а вся внутренняя поверхность сооружения слегка
оплавлялась (оттаивала). Когда лампы, выгорев, погасли, температура
вновь упала, и оплавившиеся изнутри стены, снова замерзнув,
приобрели гладкую стеклообразную поверхность, резко отличающуюся
от шероховатой поверхности вырезанных из снега блоков.
Жилище стало непродуваемым, как внутренность бутылки...
Политый водой пол стал гладким как мрамор и прочным как цементный
пол».
Грэхем Раули в «Полярном вестнике» рассказывает об устройстве
дымохода: «...в одном из верхних блоков ножом прорезается
отверстие, играющее роль дымохода. Если его сделать в боковых
блоках, то будут оплавляться швы между блоками и последние
«сядут». При сильных ветрах дымоходное отверстие должно быть
в центре одного из верхних блоков на подветренной стороне жилища
».
На время бесснежных летних арктических месяцев эскимосы
сооружают шатры, натягивая тюленьи шкуры на каркас, сделанный
из прибитого к берегу леса. Темные шкуры хорошо защищают спящих
от полуночного солнца и выпадающих осадков.
В районах Аляски и бассейне реки Макензи эскимосы сооружают
из дерева полуподземные постройки, устраивая их таким образом,
чтобы свести к минимуму действие на них ветра.
Соседи эскимосов — североамериканские индейцы — приспосабливаются
к климату аналогичными способами. А. Хайэт Верилл в
книге «Индейцы Америки» описывает их прямоугольные, покрытые
корой жилища с щипцовыми крышами, их куполообразные вигвамы,
также сделанные из коры, и переносные куполообразные вигвамы
из циновок. Эти сооружения близки к упомянутым выше
эскимосским шатрам. Воже отмечает, что в более южных районах
двери выходят на восток, так как здесь преобладают западные
ветры.
Верилл указывает, что дальше к югу, в Новой Англии, жилища
индейского племени олгонквинсов бывают трех типов: куполообразные
вигвамы, крытые пластинами из коры, тростниковыми циновками
или просто травой; прямоугольные дома, представляющие
собой каркасы из жердей со щипцовыми крышами, обшитые пластинами
из коры, и, наконец, прямоугольные дома со сводчатыми
крышами. Архитектурно-климатический смысл таких сооруженийпо словам Воже, состоит в том, что пластины коры или циновки
легко могут быть перемещаемы, чтобы способствовать или, наоборот,
препятствовать поступлению внутрь воздуха. Таким путем их
легко приспосабливают к меняющимся условиям погоды.

Кем должен быть архитектор?

Кем должен быть архитектор и почему?
«Он неустанный наблюдатель. Он всегда энергично и действенно исследует природу. Он видит,
что по законам природы все ее формы взаимозависимы и возникают одна из другой. Через каждый
его проект в здание должна входить частица природы.
В нем должен жить поэт, что является важным его качеством.
Его интуиция должна подтверждаться наукой. Следует ожидать от него цельной философской
и моральной системы, являющейся синтетическим продуктом общества и цивилизации» (Франк
Ллойд Райт).
Райт прав, но архитекторы в своей профессиональной работе должны также быть сведущи в социологии,
скульптуре, механике, живописи, плотничных и столярных работах, электротехнике, общественной
гигиене и оздоровительных мероприятиях, географии, водопроводно-канализационных работах,
озеленении, гражданском строительстве, планировке городов, нормах проектирования, рисунке,
физике, сметном деле и, кроме многих других наук, в климатологии и микроклиматологии.
Фактически архитектор должен быть климатологом в гораздо большей степени, чем знатоком какой-
либо из вышеперечисленных наук. Тем не менее очень редко можно услышать об этой очень важной
роли архитектора. Студенты наших университетов, изучающие архитектуру, получают недостаточную
подготовку в этой области, хотя уже давно признано, что хорошая архитектура должна быть
тесно связана с воздухом— как с наружным, находящимся непосредственно над поверхностью земли,
так и с воздухом верхних слоев атмосферы, играющим важную роль в создании климата. Проектирование
и ориентация зданий в аспекте климата —- древнее искусство; уже в далекие времена народы
на собственном опыте и ошибках научились приспосабливать свои жилища к требованиям климата.
Но в наше время это искусство должно стать новой наукой. Предлагаемая книга является попыткой
представить эту новую науку, собрав воедино сведения о множестве способов, с помощью которых
климат может влиять на проектирование зданий.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

Если режим реки не нарушен гидротехническими сооружениями,
то приведенные специальные нивелирные работы выполняют в районе
мостового перехода на протяжении не менее трех перекатов и
трех плессов. В других случаях длина магистрального хода определяется
с учетом кривой подпора. По результатам нивелирования
урезов воды и промерным работам составляют продольный профиль
водотока.
Уклоны реки определяют при высоких и меженных водах. В результате
строится кривая зависимости уклонов реки от отметок уровней
воды. Путем экстраполирования находится уклон водного потока
при ВИГ. Экспериментально установлено, что уклон водного потока
при ВИГ бывает близким к уклону первой террасы долины реки.
В результате предварительных изысканий составляют топографический
план мостового перехода больших и средних рек в масштабе
1 : 10 000 и небольших водотоков — в масштабе 1 : 5000.
На этом плане показывают главное русло реки (по средней межени),
границы разливов (по ВИГ), главные староречья, протоки,
озера, населенные пункты, предприятия, дорожную сеть и почвеннорастительный
покров. Рельеф изображается горизонталями. Сечение
рельефа — 2,5 м.
На топографический план наносят оси вариантов перехода и схему
регуляционных сооружений, гидростворы.
Для создания топографического плана мостового перехода стремятся
использовать новейшие материалы ранее выполненных топографических
работ. При отсутствии этих материалов производят
топографическую съемку.
Топографический план крупных бассейнов мостовых переходов
создается методом аэрофотосъемки. В зависимости от топографических
условий бассейна применяют высотно-воздушную или комбинированную
съемку. На небольших по площади бассейнах мостовых
переходов выполняют наземную съемку. Чаще всего производят
топографическую мензульную съемку и реже — тахеометрическую.
В горных районах прибегают к фототеодолитной съемке.
Рабочим обоснованием съемки служат нивелир-теодолитные магистрали,
прокладываемые по обеим сторонам русла от оси мостового
перехода. Эти магистрали привязывают к пунктам главной геодезической
основы. Перпендикулярно к течению реки разбивают
поперечники, которые строят по обе стороны от каждой магистрали.
Кроме того, на район мостового перехода составляют в масштабах
1 : 10 000 план траекторий прохода льдин, плотов и судов.
При разработке проектного задания делают сравнительный анализ
различных вариантов переходов через водоток, определяют наилучший
из них, устанавливают систему моста, составляют сметнофинансовый
расчет и подготавливают материал для составления проекта
организации строительных работ.
Окончательные изыскания включают: геодезические, гидрологические
и инженерно-геологические работы, необходимые для разработки
технического проекта и рабочих чертежей.
Для проектирования всего комплекса инженерных сооружений,
составляющих мостовой переход, и подсобных предприятий производится
топографическая крупномасштабная съемка мостового перехода
в пределах (За + 0,126) вверх от моста и (1,5а + 0,066)— вниз
от него (а — ширина русла, 6 — ширина поймы).
Поперек русла съемка выполняется в пределах наибольшего разлива
реки с добавлением 200—300 м по обе стороны. Эта съемка
необходима для составления генерального плана мостового перехода.
Для больших мостовых переходов такой план составляют в масштабах
1 : 2000 или 1 : 1000, а для малых мостовых переходов — в масштабе
1 : 500 с сечением рельефа 1 или 0,5 м.
В городских условиях съемка района мостового перехода выполняется
в масштабе 1 :500.
На генеральном плане мостового перехода наносят ось моста и
его опоры, подъездные пути, регуляционные сооружения, пристани,
компрессорные и силовые станции, мастерские, бетонные и камнедробильные
предприятия и др.
Для создания генерального плана мостового перехода обычно выполняют
мензульную съемку. В случае закрытой поймы производят
съемку по поперечникам. По ним разбивают пикетаж и выполняют
по суходолу нивелирование, а на водных потоках — промерные работы.
Промерные вертикали намечают так, чтобы достаточно подробно
осветить рельеф дна реки. Промер глубины реки выполняют
либо зимой со льда, либо летом с лодки или катера. В процессе промерных
работ определяют глубину реки, плановое положение вертикали
и отметки уровня воды в момент промера. Для измерения глубин
до 5 ж пользуются рейкой или наметкой. Глубины свыше 5 м
измеряют лотом или эхолотом. Допустимая погрешность промера
глубин — 5—10 см. Плановое положение промерных вертикалей
определяют прямой засечкой с береговых пунктов, привязанных к
магистральному ходу. Линии, по которым производится промер глубин,
называют г а л с ами. Галсы располагают перпендикулярно течению
реки, однако на реках с большой скоростью течения применять
нормальные галсы неудобно. В этих случаях прибегают к косым
галсам. В период промера глубин ведут систематические наблюдения
за колебанием уровня воды на временных и постоянных
водомерных постах. В результате промерных работ вычисляют отметки
дна реки.
Крупномасштабная съемка мостового перехода используется для
составления многих графических документов, необходимых при разработке
технического проекта и рабочих чертежей инженерных сооружений
(плана размывов и перемещения русла реки, плана районов
оползней за несколько периодов и других).
На основании окончательных изысканий составляют технический
проект мостового перехода, определяют точный объем строительных
работ, разрабатывают проект организации и производства строительных
работ и смету.
Сооружение мостасвязано с выполнением специальных геодезических
разбивочных работ и контрольных измерений.При строительстве моста производят контрольный замер объемов
строительных работ (земляных, бетонных и др.).
Помимо геодезических работ, выполняемых в районе мостового
перехода, производят топографическую съемку участков в масштабе
1 : 500, где предполагается закладка карьеров камня, песка и грунта
для отсыпки насыпей, продольное и поперечное нивелирование подъездных
путей от карьеров к бетонным заводам и складам материалов
и подъездных путей от ближайшей железнодорожной станции
к строительной площадке.
Съемка карьеров ведется и в процессе их разработки, что необходимо
для подсчета объемов работ.
При постройке моста ведется разбивка временных сооружений,
трубопроводов, бетонных заводов, электростанций, компрессорных
мастерских, жилых и административных помещений.
В процессе сооружения моста систематически ведется оперативно-
отчетный план, в котором показывают все постоянные и временные
сооружения по мере их возведения.

Мостовой переход 2

В процессе изысканий решаются две
задачи: 1) отыскание ВИГ и 2) перенос его на створ мостового перехода.
Необходимость решения второй задачи вызывается тем, что
отметку ВИГ удается отыскать в большинстве случаев вне района
мостового перехода.
Отыскание ВИГ ведется путем изучения литературных, архивных
и летописных материалов, по результатам многолетних наблюдений
на водомерных постах, расположенных вблизи перехода, опросом
старожилов (анкетным методом) и по следам на местности. Во всех
случаях стремятся определить отметку и дату ВИГ.
Отметки ВИГ переносят на переход по продольному профилю
реки; эти отметки определяют выше и ниже мостового перехода. Такие
две отметки необходимы для отыскания уклона водного потока
при высоком историческом горизонте и для вычисления расчетной
скорости потока.
Для гидрологических наблюдений в районе мостового перехода
разбивают обычно два гидроморфоствора: 1) «расходный» для определения
расхода водотока и 2) «распределительный» для определения
расхода воды по участкам живого сечения водотока. «Расходный
» гидроморфоствор разбивается на прямолинейном участке русла
реки, вне сферы подпора, по незаросшей, без староречий и озер, пойме.
«Расходный» гидроморфоствор располагают перпендикулярно
руслу реки в таком месте, где имеются надежные определения отметок
уровней высоких вод. «Расходный» гидроморфоствор может быть
выбран и вне участка мостового перехода. «Распределительный»
гидроморфоствор разбивается выше оси мостового перехода и в непосредственной
близости к ней. Гидроморфостворы могут быть прямолинейными
и ломаными. Каждая сторона ломаного гидроморфоствора
располагается перпендикулярно направлению течения водотока.
Конечные точки гидроморфостворов располагают так, чтобы
их отметки были на 1—2 м выше отметок высоких вод. По гидро-
морфостворам на суше разбивают пикетаж и прокладывают теодолитный
и нивелирный ходы или тахеометрический ход. Эти ходы привязывают
к пунктам геодезической основы. На каждый створ составляют
продольный профиль (горизонтальный масштаб 1 : 1000 —
1 : 10 000, вертикальный— 1 : 100— 1 : 1000). По гидростворам делают
промер глубин и в заранее определенных местах измеряют скорости
течения реки вертушкой. Расстояние между точками промера
глубин зависит от ширины реки и колеблется в пределах 5—25 м.
На обоих берегах водотока в районе мостового перехода оборудуют
водомерные посты (реечные, свайные или автоматические).
Наблюдения за уровнем воды ведут при различных режимах водотока
(паводках, межени, ледоходе, ледоставе) систематически; на
равнинных реках — три раза в течение суток (в 7, 13 и 20 часов), а
на горных реках чаще. Около каждого водомерного поста закладывают
репер. Реперы включают в высотную геодезическую основу,
создаваемую в районе мостового перехода. От них определяют отметки
«нулей» водомерных постов. Необходимая точность нивелирования между реперами зависит от продольного уклона реки. Обычно
ставится задача найти падение реки с предельной ошибкой порядка
10—15%. Если падение реки на 1 км составляет 5 см, то предельная
ошибка нивелирования на 1 км устанавливается 0,5—0,8 см.
Положение водомерных постов определяется не только по высоте,
но и в плане.
На водомерных постах ведутся наблюдения за ледоходом, ледоставом,
зажорами, изменением толщины льда, направлением и силой
ветра.
Скорость течения реки измеряется вертушками на каждом гидростворе
1—2 раза в день. На заранее намеченных вертикалях измеряют
скорость течения в 2—6 местах (в зависимости от глубины потока).
Помимо вертушечных наблюдений, для определения скорости потока
прибегают к поплавкам. Поплавками пользуются для отыскания
направления струй потока. Положение поплавков определяют засечкой
(одноточечным способом) или стереофотограмметрическим методом*.
Одновременно с определением планового положения поплавков
фиксируют время. Это дает возможность найти не только траекторию
струй, но и поплавковую поверхностную скорость водного потока.
Для определения направлений и скорости течения рек можно
применять аэрофотосъемку.
По результатам гидрометрических наблюдений составляют графики
ежедневных колебаний горизонтов, многолетний график характерных
горизонтов, определяют средние скорости течения, вычерчивают
эпюры скоростей, находят расходы на гидростворах.
Уклон водного потока определяют при одновременном наблюдении
урезов воды на водомерных постах. Зная отметки «нулей» водомерных
постов, вычисляют отметки урезов воды. Разность этих отметок
дает падение. Отношение падения к расстоянию между водомерными
постами определяет уклон водной поверхности реки.
Кроме того, для определения уклона водного потока вдоль одного
из берегов его прокладывают магистральный теодолитно-нивелирный
ход с разбивкой пикетажа и съемкой положения кольев, забиваемых
у уреза воды. В результате продольного нивелирования находят отметки
торцов урезных кольев и «нулей» водомерных постов. Одновременно
замеряют уровни воды от торца урезных кольев и отсчитывают
положение уровня воды на водомерных постах. По отметкам
уровня воды и расстояниям между урезными кольями определяют
уклоны водотока на отдельных участках его.

Мостовой переход

В зависимости от размера мостового перехода составляют ситуационный
план в масштабах 1 : 5000 — 1*: 10 000. На нем изображают
участок водотока поперек течения в пределах, превышающих границы
разлива на 200—300 м, и вдоль течения на 1,5—2,0 ширины разлива—
выше и на 1,0—1,5 ширины разлива ниже предполагаемого
места расположения моста.
Ситуационный план должен дать наглядное представление о направлениях
меженного и расчетного весеннего потока воды, особенно
тогда, когда для района мостового перехода характерны рукава, староречья
и широкий разлив. Поэтому на ситуационный план наносят
главным образом те контуры ситуации и элементы рельефа, которые
влияют на направление и скорость течения потока. На ситуационном
плане показывают коренное русло с островами, косами, отмелями и
перекатами, протоки, староречья, пойменные озера, подписывают
отметки урезов воды на дату съемки, наносят границы разлива воды
при высоком историческом горизонте (ВИГ) и высоком паводке
(ГВВ), с указанием направления течения, наносят населенные пункты,
дорожную сеть, существующие гидротехнические и мостовые
сооружения, почвенно-растительный покров (лесные массивы, кустарники,
болота и др.), характерные элементы рельефа с указанием
отметок бровок коренного русла, бровок и дна староречья, вершин
возвышенностей, дна впадин и т. д.
По ситуационному плану намечают варианты трасс мостового
перехода, подходов к ним, гидро- и морфостворы, постоянные и временные
водомерные посты, места буровых скважин и границы постановки
детальной топографической съемки.
Д ля создания ситуационного плана обычно используется имеющийся
картографический материал. В случае необходимости такие
топографические карты и планы дополняют и исправляют в натуре.
При отсутствии картографического материала производят топографическую
мензульную или тахеометрическую съемку. При выборе
мостовых переходов через широкие реки выполняют аэрофотосъемку.
Для создания ситуационного плана мостового перехода используют
фотопланы или уточненные фотосхемы.
В результате рекогносцировочного обследования устанавливают
подробную программу изысканий, определяют стоимость изыскательных
работ и график их выполнения.
Предварительные изыскания выполняют для того, чтобы получить
все материалы для разработки проектного задания. В процессе этих
изысканий собирают и обрабатывают гидрологические сведения,
позволяющие найти р а с ч е т н ы е г о р и з о н ты и соответствующие
им расходы воды, выявляют г и д р о л о г и ч е с к и й р ежим
в о д о т о к а , особенно русловые деформации. Гидрологические
изыскания стремятся выполнить весьма подробно, для того чтобы
эти данные использовать при определении отверстия и длины моста,
а также размеров регуляционных сооружений. От приведенных параметров
мостового перехода существенно зависит стоимость строительных
работ, устанавливаемая при утверждении проектного задания.
Инженерно-геологические работы выполняют с целью выяснения
геологического строения речной долины, для определения отметок заложения опор и допускаемого давления на грунт. Геодезические
работы производят для изучения топографических условий мостового
перехода. Кроме того, они сопутствуют выполнению гидрологических
и инженерно-геологических работ.
Предварительные изыскания начинают с переноса в натуру, корректировки
и закрепления на местности вариантов трасс мостового
перехода, намеченных на ситуационном плане. По каждой из этих
трасс прокладывают теодолитный ход, разбивают пикетаж и выполняют
продольное нивелирование. Теодолитные ходы привязывают
к пунктам государственной плановой геодезической основы (триангуляции
и полигонометрии). Нивелирные ходы привязывают к реперам
и маркам государственной высотной геодезической основы. Во
всех случаях теодолитные и нивелирные ходы по всем вариантам
трасс мостовых переходов привязывают к теодолитному и нивелирному
ходам, проложенным по основной трассе.
В процессе предварительных изысканий выполняют съемку полосы
мостового перехода шириной около 100 м по каждому варианту.
В местах предполагаемого расположения предмостной площади,
регуляционных сооружений, набережных и съездов участки съемки
расширяются. Для характеристики рельефа полосы мостового
перехода выполняют поперечное нивелирование, тахеометрическую
или мензульную топографическую съемку. На каждый вариант трассы
мостового перехода составляют план и продольный профиль. В
зависимости от размера мостового перехода план составляют в масштабах
1 : 5000 — 1 : 500 с сечением рельефа — 0,5—1,0 м. Продольный
профиль составляют в масштабах: горизонтальном, соответствующем
масштабу плана, и вертикальном — в 10 раз крупнее.
На профиле показывают предварительную схему моста.
Для определения расчетного расхода воды необходимо знать
площадь б а с с е й н а в о д о т о к а , т. е. участка земной поверхности,
поверхностный и подземный сток с которого поступает в
основное русло реки и во все ее притоки. Бассейн (водосборная площадь)
ограничен водораздельными линиями. Для составления плана
бассейна водотока используется имеющийся картографический материал
или выполняется съемка границ бассейна водотока. Обычно
по границам бассейна водотока прокладывают тахеометрический ход,
который привязывается к пунктам рабочего геодезического обоснования,
развитого при съемке вариантов трасс мостовых переходов.
План бассейна водотока составляют в мелком масштабе (1 : 25 000—
1 : 100 000). К этому плану прилагают краткое описание бассейна
водотока (рельеф, гидрография, растительный покров, грунт и т. п.).
По составленному плану планиметром определяют площадь бассейна
водотока, лесного покрова, озер, болот и т. д. Найденные значения
площадей заносят в специальную ведомость — экспликацию.
В процессе предварительных изысканий весьма большое внимание
уделяют определению в ы с о к о г о и с т о р и ч е с к о г о г о риз
онт а . От надежности его отыскания зависит правильное определение
максимального расчетного расхода, отверстия моста, отметки низа ферм и верха насыпи.

ИЗЫСКАНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Различают д в у х с т а д и й н о е и т р е х с т а д и й н о е п р о е

к т и р о в а н и е мостовых переходов. В первом случае разрабатывают

проектное задание и на основе его составляют рабочие чертежи.

Во втором случае разрабатывают проектное задание, технический

проект и рабочие чертежи. Число стадий проектирования зависит

от сложности мостового перехода и возможности применения

типовых конструкций. На крупных водотоках, при сооружении мостов

с большими пролетами и сложными опорами, проектирование

выполняют в три стадии. На малых водотоках ограничиваются двухстадийным

проектированием мостовых переходов.

Проектированию мостового перехода предшествуют изыскательские

работы: геодезические, гидрологические и инженерно-геологические.

Сначала выполняют рекогносцировочное обследование, затем

(для разработки проектного задания) предварительные изыскания

и для составления технического проекта и рабочих чертежей — окончательные

изыскания. Для малых или непостоянно действующих

водотоков предварительные изыскания не производят и вслед за

рекогносцировочным обследованием производят окончательные изыскания.

Содержание и объем изысканий зависят от стадии проектирования.

Инженерно-геологические работы входят в состав предварительных

и окончательных изысканий. После утверждения проектного задания

закладывают буровые скважины в местах будущих опор моста.

Бурение ведется под каждой будущей опорой. Геодезические и

гидрологические работы выполняются почти в полном объеме на стадии

предварительных изысканий. Только на крупных водотоках более

целесообразно выполнять эти работы в две стадии. Сокращение

объема предварительных изысканий способствует ускорению разработки

проектного задания, определяющего все основные элементы

мостового перехода и стоимость его сооружения.

Рекогносцировочное обследование выполняется главным инженером

проекта и начальником изыскательной партии. Оно сводится

к достаточно подробному ознакомлению с районом перехода и к

предварительному определению трассы перехода, величины отверстия,

системы моста, габаритов, нагрузки, материала и ориентировочной

стоимости сооружения мостового перехода.

Выбор места мостового перехода представляет собой достаточно

сложную задачу. Решение этой задачи обусловливается топографическими, гидрологическими, геологическими и технико-экономическими

факторами.

Мостовой переход выбирается на общем направлении трассы дороги,

на наиболее высоких местах поймы и в устойчивой части русла

реки. Пойма пересекается в наиболее узком месте. Избегают пересекать

русла рек там, где имеются рукава, острова, косы, отмели,

а также в местах возможного образования заторов льда и заломов

леса.Мост располагают на плесе, а не на перекате. Он должен иметь

удобные подходы на обоих берегах реки. Подходы к мосту не должны

пересекать озер и стариц.

Мостовой переход выбирают в местах высокого залегания коренных

пород. Избегают расположения подходов к мосту в районах

оползней и мокрых косогоров. В местах расположения опор моста и

насыпей не должно быть карстовых явлений. В пределах расположения

мостовых опор желательно неглубокое залегание материковых

пород.

Положение русла реки в районе мостового перехода должно быть

устойчивым, неизменным в течение многих лет. Русло (выше и ниже

моста) на протяжении двойной ширины реки должно быть прямолинейным

и с правильным параллельноструйным течением как в межень,

так и при высоких горизонтах воды.

Обычно стремятся, чтобы ось моста пересекала направление течения

реки под углом в 90° с отклонениями не свыше 10°, а на судоходных

и сплавных реках — не свыше 5е и располагалась там, где ширина

разлива реки наименьшая (в горле реки).

Мост располагают нормально не только к руслу, но и к долине

реки. Для этого мостовой переход выбирают на таком участке реки,

где направления русла и долины совпадают. В необходимых случаях

на небольших и средних реках русло искусственно спрямляют.

Мостовой переход должен удовлетворять требованиям организации

сообщения между населенными пунктами, промышленными

и сельскохозяйственными предприятиями. Стоимость перехода и

эксплуатационные расходы должны быть минимальными. На создание

перехода при этом важно затрачивать минимум времени, использовать

местные и недефицитные материалы.

Для подготовки предварительных данных о месте перехода используются

имеющиеся топографические карты, фотопланы, фотосхемы,

аэроснимки и материалы ранее выполненных изысканий.

Район перехода осматривается в натуре. В процессе рекогносцировочных

обследований выясняются особые требования промышленных

и сельскохозяйственных предприятий, судоходства, железной дороги

и т. д.

Для разработки общей схемы расположения сооружений мостового

перехода и сопряжения его с трассой дороги составляют ситуационный

план или схему мостового перехода.

МОСТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ

Переходы через водотоки и другие препятствия осуществляют путем создания различных инженерных сооружений. При пересечении рек обычно устраивают м о с т о в ы е пе р е х о ды. В сравнительно редких случаях прибегают к возведению подводных тоннелей,
мостов-транспортеров и канатных дорог.
Мостовой переход через большой водоток состоит из моста, подходов к нему, струенаправляющих и регуляционных сооружений
 Подходы к мосту осуществляются обычно в виде земляных насыпей, реже в виде выемок.
Главными частями моста являются п р о л е т ные с т р о е н и я и поддерживающие их опоры. Опоры делят мост на пролеты.
Мосты могут быть однопролетные и многопролетные. Крайние опорыназывают устоями мост а . Однопролетный мост имеет толькоустои . У многопролетного моста промежуточные опоры иногДа называют быками. Схема двухпролетного моста показана на. Пролеты в свету размером до 15 м называются малыми, от 15 до 30 м — с р е д н ими и свыше 30 л* — б о л ьшими.
Длина всей конструкции, включая устои, называется полнойдлино й мос т а . Различают мосты малые, средние и большие.
Длина малых мостов не превышает 25 м. Средние мосты имеют длину от 25 до 100 м. Длина больших мостов превышает 100 м. Мосты длиной более 500 м относятся к внеклассным инженерным сооружениям.
Расстояние в свету между смежными опорами моста, измеренное на уровне самого высокого горизонта воды, называется о т в е р с тием п р о л е т а мос т а . Сумма отверстий для всех пролетов, предназначенных для пропуска воды, составляет отверстие моста.
Расстояние от проезжей части моста до уровня меженных вод называется выс о т о й мос т а . Строительная высота моста —расстояние от самой нижней точки конструкции пролетного строения до верха проезжей части на автодорожных мостах и до подошвы
рельсов — на железнодорожных.
В зависимости от материала пролетного строения мосты могут быть металлические, железобетонные, бетонные, каменные и деревянные.
По назначению мосты делятся на ж е л е з н о д о р ож н ые ,а в т о д о р о ж н ы е и пеше х о дные . В ряде случаев сооружаются совмещенные мосты. Городские мосты служат для пропуска по ним автомашин, городского электротранспорта и пешеходов.
В зависимости от срока службы различают мосты постоянные и временные. Временные мосты могут иметь весьма разнообразную конструкцию. В наплавных мостах пролетное строение опирается на плавучие опоры в виде понтонов или плашкоутов. Для сообщения между берегами применяют передвижную подвесную платформу.
Такое устройство называется м о с т о вым п а р о м ом или т р а н с б о р д е р о м . Временным сооружением являются сборноразборные мосты. Есть разводные мосты, у которых для пропуска высокогабаритных судов одно пролетное строение разводят в стороны
или поднимают вверх по специальным башням.
Особенности передачи давления от пролетного строения на опору и различные условия работы конструкции всего моста под нагрузкой предопределяют деление мостов на б а лочные , арочные , рамные , в и с я чи е и к омб и н и р о в а н ные .

ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

При проектировании гибких мостовых конструкций приходится решать ряд вопросов, связанных с обтеканием их воздушным потоком. Почти все эти вопросы решаются экспериментальным путем. Поскольку, с одной стороны, натурные сооружения слишком сложны и громоздки, а с другой, в натурных условиях невозможно искусственно воспроизвести атмосферные состояния, то в основу расчета реальных сооружений положено широкое использование испытания моделей в лабораторных условиях. Такие испытания, как правило, предшествуют проектированию и строительству и зачастую определяют конструктивные формы будущего сооружения.
Аэродинамические эксперименты проводятся в аэродинамических трубах — установках, в которых можно создать искусственный регулируемый поток воздуха или газа. Труба состоит из коллектора (суживающегося сопла), рабочей части, диффузора и вентилятора. Вентилятор, приводимый во вращение электродвигателем, создает в трубе поток воздуха. Коллектор предназначен для того, чтобы на входе в рабочую часть грубы поток воздуха стал плавным, без завихрений. Основные характеристики аэродинамической трубы — максимальная скорость потока в рабочей части и размеры последней, определяющие размеры модели. Для измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модель в воздушном потоке, применяются аэродинамические весы. По числу измеряемых компонентов полной аэродинамической силы и полного аэродинамического момента эти весы разделяются на одно-, двух-, трех-, четырех- и шестикомпонентные.
В основу устройства аэродинамических весов положен принцип уравновешивания модели при нарушении ее положения равновесия
26
иод действием возникающих аэродинамических сил и моментов. Основная особенность всех аэродинамических весов — независимое измерение каждого компонента.
Для определения распределения давления по поверхности эле" мента соответствующая поверхность модели дренируется в достаточ* но большом числе точек, т. е. в каждой выбранной точке поверхности просверливается и тщательно обрабатывается по кромкам отверстие — канал для пропуска струй воздуха диаметром до 2 мм. С противоположной стороны поверхности к отверстию крепится (на пайке, на клею) тонкая трубка, которая с помощью соединительных элементов связана с батарейным манометром, регистрирующим избыточное давление в соответствующей точке. Измерительная трубка батарейного манометра соединена только с одним отверстием. Число точек на поверхности назначается из условия получения наиболее достоверных данных о распределении давления по поверхности. Если батарейный манометр не допускает одновременного измерения избыточного давления во всех выбранных точках, то подключают к манометру попеременно.
Аэродинамический эксперимент должен так моделировать явление обтекания воздушным потоком реального сооружения, чтобы можно было перенести на натуру аэродинамические характеристики, полученные при эксперименте с моделью.
Из теории подобия следует, что пользоваться результатами испытаний моделей при определении аэродинамических сил и моментов натурного сооружения можно лишь в том случае, если модель и реальное сооружение геометрически подобны, одинаково ориентированы относительно потока и если, кроме того, потоки, обтекающие модель и натурное сооружение, кинематически и динамически подобны. Геометрически подобными будут тела, у которых сходственные линейные размеры пропорциональны, а соответственные углы равны. Явления подобны кинематически, если при соблюдении геометрического подобия тел, обтекаемых различными потоками, сходственные частицы потоков проходят подобные пути в пропорциональные отрезки времени. Кинематическое подобие требует геометрического подобия и одинаковой ориентации модели и натурного объекта относительно потока.
Динамическое подобие обусловливается геометрическим и кинематическим подобием. Явления динамически подобны, если при обтекании двух геометрически подобных тел, одинаково ориентированных по отношению к потоку, силы, приложенные к выделенным элементарным объемам, в сходственных точках потоков одинаково направлены и для всех пар сходственных точек находятся в постоянном отношении. Такое подобие будет полным.
Так как природа сил, действующих в газообразной среде, различна, то можно рассматривать частичное динамическое подобие для каждой категории сил: давления, веса, трения. При частичном подобии явлений отношение инерционных сил и какой-либо из указанных сил должно быть одинаково для всех пар сходственных точек.

При экспериментальных исследованиях в аэродинамических трубах необходимо различать модели масштабные и секционные. Масштабная модель представляет собой уменьшенную копию сооружения, повторяющую конструктивную форму и способы ‘закрепления реального сооружения. При моделировании трехмерных объектов с сопоставимыми линейными размерами масштабные модели определяются размерами рабочей части аэродинамической трубы. Моделирование объектов со значительным удлинением, в частности, протяженных в плане пролетных строений мостов сопряжено с определенными трудностями, и для изучения характера обтекания, распределения давления и аэродинамических характеристик используются, как правило, секционные модели.
Исследование динамической аэроупругости висячих мостов требует создания специальных аэродинамических тоннелей с широкой прямоугольной или эллиптической рабочей частью, в которых возможно масштабное моделирование.
Однако [63] большинство важных сведений о данной конструкции моста можно получить из испытаний соответствующим образом опертых моделей, а чтобы обезопасить конструкцию от возникновения явлений аэроупругой неустойчивости, не всегда необходимо воспроизводить целиком ее форму и размеры.
Наиболее просты испытания моделей, связанные с решением следующих задач: 1) определение спектра обтекания конструкций висячего покрытия; 2) исследование распределения давления по контуру поперечного сечения; 3) определение аэродинамических характеристик неподвижной модели; 4) выбор мероприятия по снижению ветровой нагрузки и обеспечению аэродинамической устойчивости.
Поставленным задачам вполне удовлетворяют испытания секционных и мелкомасштабных моделей. При этом модели должны удов28
летворять условиям: 1) геометрического подобия модели и натурного сооружения; 2) одинаковой ориентации относительно потока. Результаты, полученные при испытании такой модели, могут быть перенесены на натуру, если потоки, обтекающие модель и натурное сооружение, кинематически и динамически (полностью или частично) подобны 138].
При исследовании колебаний мостовых конструкций (и связанной с ними динамической аэроупругости), вызванных воздушным потоком, используют модель, удовлетворяющую не только перечисленным условиям, но также и целому ряду других. К ним относятся идентичность: 1) внешней формы модели (расчетной схемы): 2) распределения жесткости конструкций и их масс; 3) распределения подвесок висячих мостов и трубопроводов; 4) способов опирания элементов конструкций. Перечисленные условия наряду с другими обусловливают степень свободы движения модели, адекватную реальному сооружению.
При проектировании моделей мостовых конструкций выполнение всех условий и ограничений сопряжено со значительными, а иногда непреодолимыми трудностями, что заставляет отказаться при изучении аэроупругих колебаний от масштабных моделей и перейти к секционным. Поскольку секционные модели обладают весьма высокой погонной жесткостью по сравнению с реальным объектом, упругие свойства натурного сооружения моделируются соответствующим подбором жесткости державок, на которых крепится модель [38, 56]. Этот прием аналогичен механическому моделированию многих колебательных явлений, широко применяемому в теории колебаний. При проектировании модели надо исходить из того обстоятельства, что число независимых ограничений не должно превышать трех (на основе л-теоремы), потому что все безразмерные параметры независимы и в задаче имеются только три основные величины, принятые в механике, масштабы которых могут быть изменены: масса, длина, время (период, частота).
Как показывает опыт, создание полного динамического подобия потоков чрезвычайно сложно. Однако во многих случаях для натуры можно пользоваться аэродинамическими коэффициентами, полученными при испытаниях модели с соблюдением частичного динамического подобия. Воздействие потока на тело зависит от различных факторов: вязкости, упругости или сжимаемости, весомости газа и т. д. Поэтому и результирующая аэродинамическая сила определяется вязкостью, упругостью, весом газа и т. д. Если условия обтекания таковы, что аэродинамическая сила в основном определяется силами вязкости, то в этом случае можно пренебречь влиянием других факторов.
Критериями частичного динамического подобия могут быть отношения инерционных сил к силам вязкости, упругости, давления и веса.

При исследовании колебательных или периодически повторяющихся процессов в потоке необходимо обеспечивать критерий подобия, учитывающий периодичность происходящих явлений.  Поэтому существуют различные приемы, которые учитывают в каждом конкретном случае специфику задач, важность тех или иных свойств атмосферы, параметров элементов конструкций и прочие факторы. В частности, повышают давление и другие параметры рабочей среды в аэродинамических трубах, а также увеличивают турбулентность потока в трубах.
Поскольку при моделировании подобие и использование результатов испытаний в расчетах связано с масштабными коэффициентами, остановимся на последних несколько подробнее. Постоянное для всех линейных размеров отношение — масштаб модели или коэффициент геометрического подобия к/,. Если рассматривается какое- либо явление, протекающее во времени, то в общем случае вводится понятие масштаба времени кх. Одновременное соблюдение масштаба по длине кь и по времени кх обусловливает кинематическое подобие.
Если при моделировании одно явление может быть получено из другого изменением трех масштабов (длины ки времени кх и сил ко), то эти явления будут динамически подобными. Аэроупругие явления у модели могут быть подобны аэроупругим у натурной конструкции, если они описываются одними и теми же дифференциальными уравнениями. Это требование совместно с условиями равновесия сил и моментов для модели и натуры определяет систему условий динамического подобия.

Аэродинамика мостов 2

Дальнейшее развитие ведущих отраслей народного хозяйства нашей страны, таких как нефтяная, газовая, химическая и металлургическая, связано с еще более широким использованием различных конструктивных форм висячих трубопроводных мостов. Вместе с тем социальная программа развития нашей страны, бурный рост городов и других населенных пунктов предусматривают решение внутригородских транспортных проблем не только на высоком технико-экономическом, но и эстетическом уровне. Следовательно, имеются объективные предпосылки создания висячих и вантовых городских мостов больших пролетов. В настоящее время ЦНИИпроектстальконструк- цией разработаны проекты вантово-балочных мостов с центральным пролетом свыше 400 м через р. Волгу в Казани и Астрахани, а также висячего моста пролетом 750 м через Рогунское водохранилище и другие.
При проектировании и расчете большепролетных мостов вопросы обеспечения их аэродинамической устойчивости в эксплуатационной стадии и в процессе монтажа относятся к одним из самых важных, и их успешное решение во многом определяет несущую способность и надежность сооружений. Кроме того, изучение взаимодействия элементов строительных конструкций, в том числе мостовых, с ветровым потоком составляет одну из самых актуальных научных проблем механики. Особенность данной научной проблемы в прикладном, инженерном подходе — необходимость проведения комплексных исследований:
1) экспериментального определения аэродинамических характеристик и свойств сооружений и его отдельных элементов;
2) построения приближенных, но достаточно достоверных математических моделей их поведения в ветровом потоке;
4
3) теоретического анализа возможных режимов азроупругой неустойчивости, оценки критериев их возникновения и условий существования;
4) натурных экспериментальных исследований и длительных наблюдений в процессе эксплуатации, цель которых — изучение действительной работы сооружений, их фактических динамических свойств, уточнение метеорологических воздействий и микрорайонирования, изучение реакции сооружений и их элементов на реальное ветровое воздействие.
Взаимодействие конструкций с ветровым потоком обусловлено взаимодействием сил инерции, аэродинамических, упругих и диссипативных сил, которое наглядно характеризуется схемой Коллара 1701. Поэтому решение проблемы аэродинамической устойчивости металлоконструкций инженерных сооружений возможно только на основе достижений строительной механики, динамики сооружений, теории колебаний и экспериментальной аэродинамики.
Необходимо отметить, что в общей проблеме аэродинамической устойчивости стальных конструкций и мостов незаслуженно малое внимание уделяется исследованиям их аэродинамической устойчивости в период монтажа.В то же время период монтажа вплоть
6
до заключительной стадии длится несколько лет, в течение которых сооружение неоднократно оказывается в весьма неблагоприятных метеорологических условиях. Пониженная изгибная и крутильная жесткость, очень низкие демпфирующие свойства сооружений на различных стадиях монтажа в значительной мере способствуют проявлению аэродинамической неустойчивости. Эти соображения подтверждаются экспериментальными исследованиями в аэродинамической трубе моделей висячих мостовых сооружений.
Характер изменения частот и декрементов колебаний в процессе монтажа свидетельствует о возможности снижения критической скорости ветра, при которой возникает аэродинамическая неустойчивость, по сравнению с расчетным значением скорости в период эксплуатации моста. Снижение критической скорости ветра ниже расчетной свидетельствует, что на некоторых этапах монтажа не обеспечена надежность сооружения и безопасность работ. Поэтому всегда необходимы соответствующий расчет, разработка мероприятий и усовершенствование способов монтажа, обеспечивающих аэродинамическую устойчивость стальных конструкций независимо от способа производства работ.
К новым аспектам проблемы аэродинамического расчета стальных конструкций и мостов нужно отнести изучение вредного влияния аэроупругих колебаний на организм человека и связанную с этим необходимость виброзащиты. Допустимый уровень аэроупругих колебаний надо оценивать исходя из двух равнозначных к р и т е р и- ев колебаний:
1) опасные для конструкции;
2) вызывающие неприятные ощущения у человека.
В самом деле, с одной стороны, интенсивные колебания могут привести сооружение к разрушению тотчас же при наступлении аэро- упругой неустойчивости типа изгибно-крутильного флаттера, бафтин- га, а также по мере накопления повреждений или пластических деформаций при аэроупругой неустойчивости типа ветрового резонанса, галопирования, срывного флаттера или параметрического резонанса. С другой стороны, колебания гораздо меньшей интенсивности, которые не угрожают сооружению или отдельным его элементам, могут оказаться неприемлемыми с точки зрения возникновения неприятных, а иногда болезненных ощущений у человека, находящегося на конструкции. При этом необходимо учитывать не только физиологическое, но и психологическое воздействие колебаний на человека.
Следовательно, помимо традиционных расчетов, в том числе расчетов элементов конструкций на выносливость, необходимо оценивать возможный уровень аэроупругих колебаний по санитарным нормам, регламентирующим степень опасности для организма человека.
Кроме того, для висячих мостов уровень колебаний должен оцениваться с точки зрения восприятий их человеком, находящимся на движущемся подрессоренном автомобиле. Как показали исследования, допустимые с точки зрения безопасности движения перегрузки
7
составляют всего 0,2—0,5 § (где & — ускорение свободного падения) и зависят от критической скорости возникновения одного из типов аэроупругой неустойчивости [851.
Анализ тенденций развития и современного состояния проблемы ветровых воздействий на инженерные сооружения, включая мосты, свидетельствует, что основными направлениями дальнейших исследований, обеспечивающими широкое внедрение в мостостроении прогрессивных конструкций и наглядно отражающими триединство действия ветра на сооружения, продолжают оставаться:
1) развитие экспериментальных методов аэромеханики применительно к элементам строительных конструкций;
2) изучение реакции гибких сооружений на пульсации ветра и одиночный порыв ветра;
3) разработка достоверных физических моделей аэроупругого поведения гибких сооружений и их элементов при взаимодействии с равномерным ветровым потоком.