что такое ростверк моста
Элементы конструкции моста
Основными элементам моста являются его несущие конструкции. К ним относятся опоры, пролетные строения и т.д. Не обходится мостостроение и без ригелей, ростверков, пилонов и аванбеков. Каково предназначение этих элементов? Какие виды их бывают и каковы особенности их установки?
Ригель и ростверк в строении мостов
Мост невозможно возвести без ригеля – несущего линейного элемента, представляющего собой стержень или балку. Обычно он располагается горизонтально и служит шарнирным или жестким соединением вертикальных элементов, например стоек или колонн. Кроме строения мостов ригель используют в качестве опор для прогонов и плит, которые устанавливают в различных перекрытиях, для возведения искусственных сооружений, обеспечивающих безостановочный проезд транспорта, а также при капитальных ремонтах и реконструкциях мостов.
Ростверк представляет собой балку (плиту), объединяющую свайный фундамент. Он принимает и распределяет нагрузку от сооружения, которое расположено над ним, к сваям. Утопленные в грунт конструкции (низкий ростверк) применяют в тех случаях, когда возможен размыв русла реки. Низкие ростверки актуальны также в местах, где наблюдаются галечно-гравийные наносы и усложненный ледовый режим. Конструкции продумывают таким образом, чтобы они выдерживали давление воды и грунта, а котлован делают более углубленным и защищенным. Возведение строения с низким ростверком требует намного больше усилий и затрат, чем с высоким.
Если ростверк высокий, нет необходимости сооружать котлован, а можно использовать перемычки различных типов и шпунтовые ограждения. Необязательным является бетонирование плит на месте сооружения моста. Возможно применять готовые конструкции из сборного железобетона. Преимущества мостов с высоким ростверком – уменьшение степени размывания дна русла. Кроме того, если в его конструкции есть наклонно расположенные элементы, он не будет уступать по жесткости и прочности утопленному в грунте. Целесообразно использовать высокий ростверк и в тех случаях, когда глубина водных потоков превышает три метра, именно поэтому в большинстве случаев мосты строятся с высоким ростверком.
Для чего нужен пилон моста
Опорой висячих или вантовых мостов служит пилон – несущий элемент конструкции в виде рамы. Именно с монтажа пилона начинается строение любого висячего моста. Он необходим для опирания кабелей, цепей, системы вантов и может быть жестким или качающимся, сварным или клепаным. Внутри него могут быть размещены ребра, лестницы или диафрагмы.
Пилоны первых висячих мостов были сделаны из камня. В наше время их делают из металла http://metalloobrabotka.psmetall.com/uslugi/prodolno-poperechnaya-rezka/ или железобетона и при этом используют метод шарнирного или жестко защемленного опирания нижних концов стоек. В сборке участвует специализированная техника – как правило, это ползучий кран, который по мере возведения пилона поднимается выше и выше. В момент нагрузки пилон работает на сжатие и изгиб, как это происходит в безраспорных системах, и выполняет роль упругого основания и упругого отпора.
Аванбек: особенности установки
Вспомогательной направляющей конструкцией, которую во время мостостроения присоединяют к передним частям надвигаемых пролетных строений методом надвижки, является аванбек. Существует два вида надвижки:
1. Продольная. Суть ее заключается в сборке пролетного строения на берегу и в надвигании его в пролет по направлению продольной оси моста тяговыми лебедками и полиспастами.
2. Поперечная. Пролетное строение собирают сбоку моста и затем передвигают его в проектное положение. Используют в тех случаях, когда необходимо заменять пролеты мостов, где невозможно остановить движение транспорта. Чтобы немалое напряжение не спровоцировало потерю устойчивости моста, к передней его части присоединяют аванбек, который является своеобразным продолжением моста. Таким образом, он позволяет осуществлять надвижку без возведения промежуточной опоры.
Аванбеком еще называют передние части быка на опорах, направленные против течения и предназначенные для разрезания надвигающихся льдин. В период половодья такая конструкция очень нужна. Кроме того, аванбек этого типа противостоит ударам суден по мосту.
Основные элементы моста
Основные элементы мостаРостверк это балка, или, по-другому, плита, которая объединяет свайный фундамент. Его целью является принятие и распределение нагрузки от расположенного над ним сооружения к сваям. В строительстве мостов применяется немалое количество конструкций такого типа. Классифицировать их можно по двум главным признакам: расположению, которое имеет ростверк относительно грунта и типу несущих элементов. Свайные фундаменты разделяют на высокие и низкие. Подошва высокого выше поверхности, а низкий ростверк утоплен в грунт.
Утопленные в грунт конструкции применяются в мостостроении в тех случаях, когда возможны размывы русла реки, над которой возведен мост. Также низкий ростверк применяют в фундаментах с усложненным ледовым режимом и в местах галечно-гравийных наносов. Такая конструкция требует углубленного и защищенного котлована, который будет способен выдержать давление и воды, и грунта.
На возведение мостов с высоким ростверком требуется значительно меньшее количество усилий и затраченного труда. Также, к преимуществам возвышающегося фундамента перед заглубленной в грунт плитой относится отсутствие необходимости сооружать котлован, соответственно появляется существенная экономия временных и финансовых затрат на земляные работы. При строительстве моста с высоким ростверком можно использовать и шпунтовые ограждения, и более доступные по цене перемычки разных типов конструкций. Можно не бетонировать плиты на месте, а применять конструкции из сборного железобетона. Повышается экономическая эффективность использования столбов и оболочек. Высокий ростверк, в конструкции которого использованы наклонно расположенные элементы, по прочности и жесткости не будет уступать утопленному в грунте. Также под мостом с высоким ростверком уменьшается степень размыва дна русла.
Если глубина водного потока больше трех метров, возведение мостов с низким ростверком экономически нецелесообразно. Поэтому большинство свайных русловых опор больших по размерам мостов возводится с использованием высокого ростверка.
Основания и фундаменты опор мостов свайные фундаменты (стр. 1 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 |
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Методические указания к
для студентов специальности 291000 и 291100
1. Типы свайных фундаментов
и область их применениЯ
Свайные фундаменты в современном мостостроении стали одним из основных типов фундаментов. Условия их применения практически не ограничены в силу возможности использования свай различной конструкции и различных технологических приемов для сооружения фундаментов на сваях.
Свайные фундаменты применяют при наличии в верхней зоне грунтов основания слабых грунтов, когда возникает необходимость передачи нагрузки от сооружения на более плотные слои грунта, залегающие на значительной глубине.
Сваями называют погружаемые в грунт или сформированные в грунте в вертикальном или наклонном положении длинные элементы, передающие нагрузку на нижележащие слои грунта основания.
Свайным фундаментом называют группу свай, объединенных сверху конструкцией в виде плиты, называемой ростверком. Ростверк свайного фундамента предназначен для передачи и равномерного распределения нагрузки на сваи. Ростверк является несущей конструкцией и служит для опирания опоры моста.
Различают свайные фундаменты с низким ростверком, промежуточным и высоким (рис. 1). Подошва высокого ростверка возвышается над поверхностью грунта, низкий ростверк заглублен в грунт, а подошва промежуточного ростверка расположена на поверхности грунта. Отличительной особенностью между этими видами конструкций является то, что при воздействии на них горизонтальной нагрузки в низких свайных ростверках по боковым граням возникает отпор грунта, а в промежуточных и высоких свайных ростверках этот отпор отсутствует.
Плита, погруженная в грунт на достаточную глубину, способна воспринимать внешние горизонтальные силы и изгибающие моменты, передавая их окружающему грунту своими боковыми гранями. Этим она разгружает сваи на действие указанных силовых воздействий и позволяет использовать более тонкие и короткие сваи или уменьшать их число в фундаменте.
Свайные фундаменты с высоким ростверком имеют некоторые преимущества перед фундаментами с заглубленной в грунт плитой. К этим преимуществам относятся следующие: при одинаковых несущих способностях и жесткости на их сооружение затрачивается меньше материалов и трудозатрат; отпадает необходимость в устройстве котлованов; вместо монолитной плиты могут использоваться ростверки из сборного железобетона; с большей эффективностью используются оболочки и буровые столбы; уменьшаются местные размывы дна русла; применением наклонно расположенных элементов можно создать свайные фундаменты по жесткости и несущей способности равноценные фундаментам с низким ростверком.
2. Виды свай и их классификациЯ
Основным конструктивным элементом свайного фундамента являются сваи. Классификация свай приведена в табл. 1.
погружения свай в грунт
сваи-оболочки (железобетонные), погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые бетонной смесью (рис. 5)
набивные, устраиваемые путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате обжатия грунта
буровые, устраиваемые путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов
винтовые, погружаемые в грунт с помощью кабестана
взаимо-действия свай с грунтом
сваи-стойки, к которым относятся сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, на малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты и твердые глины с модулем деформации E ³ 50 МПа)
продолжение табл. 1
висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на основание боковой поверхностью и нижним концом
Забивные железобе-тонные сваи
Набивные сваи по способу
устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт башмаком, оставляемым в грунте, с последующим извлечением труб по мере заполнения скважин бетонной смесью
виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем их заполнения жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с закрепленным на ней вибропогружателем
виброштампованные, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конической формы с заполнением их бетонной смесью
Буровые сваи по способу
буронабивные сплошного сечения, бетонируемые в пробуренных скважинах без крепления или с закреплением стенок извлекаемыми обсадными трубами
буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного сердечника
буронабивные, устраиваемые путем втрамбовывания в скважину щебня
буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с образованием уширения взрывом и заполнения скважин бетонной смесью
сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин, укладки в них цементно-песчаного раствора и опускания в скважины свайных элементов
буроопускные сваи с камуфлетной пятой
1
Рис. 2. Конструкции забивной непреднапряженной железобетонной сваи
Рис. 3. Конструкция преднапряженной железобетонной сваи
Рис. 4. Конструкция преднапряженной сваи с проволочной арматурой
3. Определение несущей способности свай
Несущая способность одиночной сваи определяется из условий работы материала, из которого она изготавливается, и грунта, в который она погружается. Сопротивление сваи действию вертикальной нагрузки определяется как наименьшее из величин, вычисляемых из условий прочности материала сваи и грунта, удерживающего сваю. Несущую способность свай по грунту и материалу рассчитывают по первой группе предельных состояний.
3.1. Определение несущей способности
железобетонной сваи по материалу
Несущая способность железобетонной сваи по материалу Fd, кН,
Fd = gc×j×(gb×Rb×Ab + Rs×As), (1)
Одиночную сваю по несущей способности грунтов основания рассчитывают, исходя из условия: N £ Fd/gk, (2)
3.2. Определение несущей способности
свай-стоек по грунту
В связи с тем, что грунт под нижним концом сваи-стойки значительно прочнее, чем грунт, который окружает ее боковую поверхность, несущая способность будет зависеть только от прочности грунта под нижним концом сваи.
Несущую способность Fd, кН, забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также буровой сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт (E ³ 50 МПа) следует определять по формуле: Fd = gc×R×A, (3)
Расчетное сопротивление грунта R, кПа, под нижним концом сваи-стойки следует принимать:
а) для всех видов свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R = 20000 кПа;
R = (Rc, n/gg)×[(ld/df) + 1,5], (4)
При наличии в основании набивных, буровых свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягченных скальных грунтов, их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытания свай и свай-оболочек статической нагрузкой.
3.3. Определение несущей способности
по грунту свай трениЯ
Несущая способность свай трения по грунту зависит от его сопротивления погружению сваи, которое развивается как под нижним концом сваи, так и по ее боковой поверхности.
Широкое распространение получили методы определения несущей способности: практический, основывающийся на табличных данных /9/, динамический, метод статического зондирования и испытание свай статической нагрузкой.
Несущую способность Fd, кН, висячей забивной сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле: n
Fd = gc×(gcR×R×A + u×ågcf×fi×hi), (6)
В формуле (6) суммируют сопротивления грунта по всем слоям, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой или возможен размыв грунта. В этих случаях суммируют сопротивления всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже уровня планировки (срезки) и дна водоема после его местного размыва при расчетном паводке. Для забивных свай, опирающихся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай.
Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной свай, прорезающих песчаные и пылевато-глинистые грунты Fd, кН, с наклоном боковых граней ip £ 0,025 определяют по формуле: n
Fd = gc×[R×A + å hi×(ui×fi + uo, i×ip×Ei×ki×xr)], (7)
Несущую способность Fdu, кН, висячей забивной сваи и сваи-оболочки, погружаемых без выемки грунта, работающих на выдергивание, определяют по формуле:
Fdu = gc×u×ågcf×fi×hi, (8)
В фундаментах опор мостов не допускается работа свай на выдергивание при действии одних только постоянных нагрузок.
Несущую способность Fd, кН набивной и буровой свай с уширениями и без уширения, а также сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта и заполняемой бетоном, работающих на сжимающую нагрузку, определяют по формуле: n
Как строят опоры для мостов под водой
Задумывались ли вы когда-нибудь как строят бетонные опоры для будущих мостов прямо под водой?
Любое строительство моста начинается с комплексного геодезического исследования. Инженеры стараются выбирать наиболее узкое место реки или искусственно сокращают расстояние между берегами с помощью насыпи, когда это возможно.
После создания таких насыпей, для беспрепятственного протока воды строителям иногда приходится прибегать к углублению русла реки с помощью земснарядов. Также для возведения опор стараются использовать отмели, которые дополнительно отсыпают грунтом, создавая искусственные острова.
Концевые опоры мостов возводят непосредственно с берегов рек, используя для этого часть суши. А как построить мост, если опоры нужно возвести прямо посреди глубоководной реки?
Такие промежуточные опоры еще называют «быками» и для их строительства существует несколько способов.
Первый способ – осушить место возведения опор с помощью изменения русла реки. Временное русло в зоне строительства опор прокапывают земснарядами и пускают течение реки в обход.
Второй способ – вбить сваи для опор с борта специального понтона или судна.
Для этого в зоне возведения сначала создают водонепроницаемый каркас из специальных шпунтованных листов Ларсена. Профиль этих листов представляет собой жёлоб c закруглёнными краями боковых стенок и в стыках образует сплошную стену, которая герметизирует внутреннюю полость. Затем такой каркас усиливают изнутри, после чего из конструкции откачивают воду и вбивают сваи по контуру.
После погружения на необходимую глубину сваи сверху «распушивают», а затем обвязывают с помощью ростверка – решетчатой части, объединяющая верхнюю часть свайного фундамента.
Впоследствии конструкция заливается бетоном, образуя монолитную глыбу, а уже затем сверху возводятся железобетонные опоры.
И наконец, третий способ – возведение опор с помощью закрытых (подводных) кессонов. Такой способ устройства оснований называют также пневматическим.
Закрытый кессон — устройство для образования рабочей камеры без воды.
Представляет из себя закрытую конструкцию без дна, которая погружается в воду под собственным весом или с помощью балластных грузов. В ее внутреннее пространство через специальные шлюзы подается сжатый воздух, под действием которого внутри кессона образуется так называемый «воздушный колокол», в котором строители могут свободно перемещаться.
С помощью закрытых кессонов проводилось строительство опор для Бруклинского моста. Именно в то время строители внутри кессонов начали испытывать симптомы заболевания, позднее получившего название «Кессонная болезнь».
В кессонах имеются специальные шлюзы, через которые извлекается грунт и вводятся материалы для бетонирования опор. Подкапывая дно под краями кессона изнутри, строители постепенно углубляют конструкцию до достижения твердого слоя, который может служить надежной подошвой для будущего сооружения.
Что такое ростверк и зачем он нужен
Ростверк — это элемент отдельно стоящих фундаментов при строительстве зданий. Он предназначен, чтобы объединять столбы или сваи в одну слаженно работающую конструкцию. Элемент предотвращает неравномерные просадки здания и растрескивание стен.
Всегда ли необходим ростверк
Конструкция, которая объединит буронабивной или любой другой столбчатый или свайный фундамент нужна всегда, но устройство ростверка не обязательное мероприятие. Для некоторых типов зданий, необходимости в нем нет. Элемент не предусматривают в следующих случаях:
Важно помнить, что это справедливо только для небольших индивидуальных строений. При строительстве массивного здания высотой в два и более этажей, лучше придать дополнительную жесткость.
Виды по материалу
Материал для изготовления подбирается исходя из конструкции будущего дома и расчетных нагрузок на буронабивной или другие фундаменты. В этой классификации приводят четыре типа:
Ростверк из железобетона
Фото ростверка из железобетона на буронабивных сваях.
Изготавливается из бетона, который воспринимает вертикальные сжимающие нагрузки, и стальной арматуры, работающей на изгиб. Материалы дополняют друг друга и обеспечивают высокую несущую способность и надежность ростверка. Арматура и толщина бетонного слоя подбирается расчетом. При этом длина стальных стержней подбирается так, чтобы они не выходили наружу (принимается защитный слой из бетона 20-30 мм с каждого конца стержня). Это необходимо для предотвращения коррозии металла. Армирование ростверка толщиной 15 см и меньше выполняют сетками, более толстые элементы требуют закладки арматурных пространственных каркасов.
Достоинства железобетонного ростверка при строительстве:
Металлический ростверк
Ростверк из швеллера на винтовых сваях.
В качестве обвязки фундамента используют металлопрокат. Можно закупить двутавр (ГОСТ 26020-83) или швеллер (ГОСТ 8240-97). Номер изделия определяют в зависимости от нагрузки. Швеллера могут выпускаться двух видов: с уклоном внутренних граней полок и с параллельными гранями полок. Разницы между ними нет, несущая способность изделий с одинаковыми номерами не отличается. В случае с покупкой двутавра, нужно обращать внимание на маркировку.
Ростверк из двутавра.
Также важно обращать внимание на цифру, которая стоит после буквенной маркировки. Например, двутавры 18Б1 и 18Б2 при практически одинаковых габаритах имеют разную несущую способность. У второго толще стенки, поэтому он может воспринять большую нагрузку. Цифра перед буквенной маркировкой обозначает округленную высоту профиля в сантиметрах.
Достоинства металлического ростверка:
К недостаткам можно отнести:
Деревянный ростверк
Фото ростверка из дерева на винтовых сваях.
Ростверк из дерева изготавливают для деревянных домов. Как говорилось ранее в этом случае функцию элемента выполняют нижний венец или обвязка каркасного дома.
При сопряжении металлических и бетонных фундаментов с деревянной обвязкой необходимо предусматривать гидроизоляцию. Это необходимо для предотвращения гниения древесины. Гидроизоляция может быть выполнена:
Важно также обработать деревянные элементы антисептическими составами. Такое мероприятие обеспечит их устойчивость к грибку и плесени.
Бетонный ростверк
Самый нежелательный тип. Ростверк — конструкция, которая должна работать на изгиб. У бетона очень высокая прочность на сжатие, но при возникновении изгиба, он трескается. Такой материал подходит только для небольших построек с достаточно частым расположением опор фундамента.
Конструктивные решения
По конструктиву можно привести классификацию по способу изготовления:
К сборным конструкциям относят деревянный и металлический ростверк. Монолитный вариант изготавливается из бетона или железобетона. Кроме того монолитный ростверк имеет разделение на:
Ленточный — наиболее распространенный вариант. При плохих геологических условиях и сильных подвижках грунта проектируют плитный ростверк по обрезу фундамента. Он придает конструкции дополнительную жесткость, но характеризуется высокой стоимостью и трудоемкостью.
Промежуточный вариант между сборным и монолитным — сборно-монолитный вариант. Он состоит из сборных элементов, которые служат опалубкой и заполнения бетонной смесью. Такое решение не получило широкого распространения из-за своей высокой стоимости.
Виды по расположению элемента
Относительно земли обвязка может располагаться по разному. В зависимости от этого различают три вида:
Первый вариант подходит, если нужно связать буронабивной, столбчатый или винтовой фундамент при плохих характеристиках грунта:
Заглубленный бетонный ростверк
Конструктив требует обязательного устройства вентилируемой прослойки, толщиной не менее 10 см. Расстояние измеряется от самой высокой точки земли под домом до обвязки. При этом важно уделить внимание утеплению пола первого этажа. Минусом такого варианта является сложность обустройства подвала.
При незаглубленном ростверке элемент располагают на уровне грунта. Под обвязку укладывают песчаную или щебеночную подушку, которая служит для дренажа и предотвращения воздействия сил морозного пучения.
При третьем варианте ростверк располагают ниже уровня земли. Для устройства выкапывают траншею, на глубину которой укладывают песчаную или щебеночную подушку. Она служит для разравнивания, дренажа и замещает собой пучинистый грунт.
Под незаглубленный и заглубленный ростверки лучше всего положить пенопласт малой плотности, это предотвратит воздействие сил морозного пучения на ростверк, которые будут стремиться оторвать его от свай.
Нормативная документация
Любые строительные конструкции возводятся в два этапа:
Расчет ростверка выполняют как для многопролетной балки. При проектировании ростверка нужно руководствоваться следующими нормативными документами:
Для возведения и приемки требуется ознакомиться со следующими документами:
При завершении отдельно стоящих фундаментов важно правильно выбрать тип обвязки. Это обеспечит высокую жесткость, предотвратит неравномерные осадки и появление трещин на стенах дома.
Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.
Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.