|
| Главная | Новости | История | Аналоги | Проголосуй "ЗА" | Прими участие | Публикации | Мнения | Наши баннеры |
|
Уважаемые посетители! По объективным причинам сопровождение проекта в виде отдельного сайта стало затруднительно, да и социальные сети предоставляют нам отличные инструменты, так что: обновления на странице сообщества Мост на Сахалин на Facebook! Обязательно ждём вас в подписчики! Страница сообщества Мост на Сахалин в Facebook. Присоединяйтесь!
|
Публикации
Отечественный и мировой опытОтечественный и мировой опыт1. Введение. Неотъемлемой частью разработки проекта любого уникального сооружения является накопление и анализ информации по имеющемуся отечественному и мировому опыту реализации аналогичных задач. Учитывая, что предполагаемый мостовой переход через пролив Невельского примыкает к Тихоокеанскому сейсмическому поясу, который кольцом охватывает берега Тихого океана, основное внимание, из-за близости сейсмических и геологических условий, обращается на богатейший опыт строительства современных мостовых переходов в Японии. Кроме того, дается краткий обзор завершенного в 2000 году транспортного перехода между Данией и Швецией через пролив Эресунд и мостового перехода через Коринфский пролив, строительство которого осуществляется сегодня в очень сложных геологических и геофизических условиях. В данной записке отражены некоторые сведения по проблемам, влияющим на стадии разработки проекта на формирование схемы мостового перехода, и приведены примеры решения подобных задач при строительстве транспортных переходов через широкие водные акватории в мире. В конце изложены общие подходы к методике разработки вариантов проектных предложений, выделены приоритетные системы мостов, а также приведен перечень критериев их многофакторного анализа. При составлении записки использовались материалы международных симпозиумов по проблемам мостостроения, журналов "Мостостроение мира", данные, полученные с Web-сайтов, а также отечественная и зарубежная техническая литература. 2. Отечественный опыт. Отечественное мостостроение имеет более чем вековой опыт строительства, интенсивной эксплуатации в течение многих десятилетий и реконструкции крупнейших мостовых железнодорожных переходов через реки Европейской части России, Сибири и Дальнего Востока. Железнодорожные мосты России работают в разнообразных по природно-климатическим и геофизическим условиям регионах, в том числе в районах с суровым климатом при расчетных температурах воздуха ниже -50°С и в зонах высокой сейсмичности до 8-9 баллов. Принципы и традиции "русской" школы проектирования и строительства металлических пролетных строений железнодорожных мостов позволили еще в 1913 году перекрыть пролеты по 158,4 м (Н.А. Белелюбский, Свияжский мост через Волгу по схеме 6?158,4 м) и обеспечили скоростное возведение в сложных природных условиях выдающихся мостовых переходов при строительстве Транссибирской железнодорожной магистрали (в том числе мост через Енисей с пролетами по 144,4 м - проект Л.Д. Проскурякова, 1896 год). Отечественное мостостроение во второй половине XX века сделало новый скачок и вышло на мировой уровень проектирования пролетных строений железнодорожных и совмещенных мостовых переходов, применив, в конечном итоге, клепаные и болтосварные однопролетные фермы с пролетом до 145,6 м, неразрезные системы, собираемые навесным способом в пролетах до 176 м и консольные системы, перекрывающие пролеты до 230 м. Типовые и индивидуальные проекты сквозных пролетных строений обеспечили и продолжают обеспечивать создание железнодорожных мостовых переходов при строительстве северных железнодорожных линий к нефтегазовым и рудным месторождениям Западной и Восточной Сибири, Байкало-Амурской магистрали, при строительстве новых мостов и при реконструкции мостов для вторых путей на крупнейших переходах через Волгу, Каму, Дон, Северную Двину, Иртыш, Обь, Амур и т.д. Имеет большое значение опыт возведения отечественных вантовых городских и автодорожных мостов с металлическими пролетными строениями и пилонами (через Шексну в Череповце с главным пролетом 194,25 м и через Обь у Сургута, со смонтированным в навес рекордным в мире для однопилонных систем главным пролетом 408 м). В пролетных строениях этих мостов установлены вантовые элементы из закрытых оцинкованных спиральных канатов диаметром до 72 мм. Мостостроение СНГ в число своих достижений может включить также строительство и успешную эксплуатацию вантовых городских мостов с одиночными железобетонными пилонами в Киеве и Риге с главными пролетами до 312 м и возведение висячих трубопроводных мостов с треугольной решеткой канатных подвесок, стальными фермами и пилонами через Амударью пролетами 390 и 660 м и через Днепр с рекордным в мире пролетом 720 м. Проектирование отечественных автодорожных и трубопроводных мостов, включая и мост через Обь у Сургута, принятый в эксплуатацию в 2000 году, сопровождалось обширными экспериментальными исследованиями физических моделей этих сооружений и их элементов в ЦАГИ им. Жуковского. 3. Мировой опыт. Транспортное строительство в Японии. Территориально разорванная страна (Япония является архипелагом, состоящим из 3900 островов, который дугой протянулся на 3200км) с бурно развивающейся экономикой и относительно небольшой долей населения, вовлеченного в общественное производство, Япония особенно остро ощущает недостатки своего островного географического положения. Несмотря на развитие железных и автомобильных дорог в пределах территории островов, необходимость перевалки грузов в портах и использование морского транспорта для их доставки даже на ближайшие острова стала узким местом в экономике транспортной системы страны. В 1970 году для проектирования мостовых переходов через Внутреннее Японское море на трех магистралях (рис. 1), связывающих острова Хонсю и Сикоку, в Японии была создана Honshu-Shikoku Bridge Authority (HSBA) корпорация. Занимаясь проектированием, менеджментом и эксплуатацией этих искусственных сооружений, HSBA выполнила всеобъемлющие исследования и установила стандарты проектирования и строительства для районов повышенной сейсмичности и с высокими скоростями ветра. Эти стандарты предполагают, что конструкции мостов должны выдержать землетрясение с магнитудой более 8 (для рассматриваемого сейсмического и геологического района это соответствует 9-10 баллам по принятой в российских нормах шкале) и ветер, скорость которого при 10-мин. осреднении превышает 80 м/сек. Кроме того, для мостов под совмещенное автомобильное и железнодорожное движение после многочисленных экспериментов были выработаны принципы проектирования и конструктивные решения, удовлетворяющие требованиям усталостной выносливости. Прежде всего, следует обратить внимание на мостовой переход на магистрали Коджима - Сакайде, так как на нем представлена широкая гамма различных систем и, главное, предусмотрено движение не только автомобильного, но и железнодорожного транспорта. Строительные работы были начаты в 1976 году. Открытие трассы состоялось в 1988 году. На ней построили 9 мостов: первый со стороны о. Хонсю - висячий мост Симоцуи - Сето по схеме 230+940+230м, второй - многопролетный двухъярусный путепровод Хицуисизима длиной 1316м, третий и четвертый - два одинаковых моста Хицуисизима и Ивакурозима по схеме 185+420+185м), пятый мост Иосима с неразрезной многопролетной двухъярусной сквозной фермой общей длиной 877м, шестой - многопролетный двухъярусный путепровод Иосима длиной 717м, седьмой и восьмой - два одинаковых висячих моста Кита-Бизан-Сето и Минами-Бизан-Сето по схеме 274+1100+274м (см. рис.5) и, наконец, девятый - комбинированный многопролетный двухъярусный путепровод Банносу. Транспортный переход через пролив Эресунд. Давнее стремление скандинавских стран создать постоянную транспортную связь между наиболее густонаселенными и промышленно развитыми южными районами полуострова и континентальной Европой начало воплощаться в 1987 году со строительством огромного мостового перехода через пролив Большой Бельт. В составе этого мостового перехода, введенного в эксплуатацию в мае 1999 года, находится висячий мост со вторым на сегодняшний день по величине пролетом в мире, равным 1624м. В 2000 году завершено строительство одного из крупнейших в мире тоннельно-мостового перехода, соединившего через пролив Эресунд постоянной связью Швецию и Данию. Введенный в эксплуатацию в 2000 году взамен существующей паромной переправы и рассчитанный на столетний срок службы, мост стал еще одним достойным памятником инженерной мысли. Его уже назвали дорогой в ХХI век. Грандиозное по размерам и объемам выполненных работ сооружение было запроектировано и построено всего за 5 лет - проектирование началось в 1996 году, ввод в эксплуатацию состоялся 1 июля 2000 года. Общая протяженность перехода составляет 16км, в том числе длина мостовых сооружений 7,85км. Переход предназначен для пропуска 4 полос автомобильной и 2 полос железнодорожной нагрузки. Переход состоит из следующих основных элементов:
Трасса в плане представляет собой плавную S - образную кривую с радиусами на подходах 12800м и 13900м и прямолинейной вставкой на вантовом мосту. Высшая точка вертикальной кривой находится в центре главного вантового пролета моста, ее радиус 30000м, уклон подходов в сторону Швеции составляет 1,25%, в сторону Дании - 1,5%. Из общей длины мостового перехода длина подходных мостов составляет 6,7км. Западный подходной мост общей протяженностью 3014м состоит из 22 пролетов, 18 из которых имеют длину по 140м и 4 пролета по 120м. Восточный подходной мост общей протяженностью 3739м состоит из 27 пролетов, из которых 24 имеют длину 140м, а три пролета - 120м. Пролеты вантового моста состоят из главного судоходного пролета через судовой ход Флинтраннен длиной 490м и четырех боковых пролетов: два длинной по 160м и два длинной по 141м. Значительная длина главного пролета в сочетании с необходимостью пропуска железнодорожной нагрузки, движущейся со скоростью до 200км/ч, определила разработку конструкции вантового пролета как наиболее сложную и ответственную часть проекта. Главный пролет такой длины на 60м больше главных пролетов японских мостов Ивакурозима и Хицуисизима, которые до мая 1999 года были рекордными вантовыми пролетами в мире, предназначенными для пропуска не только автомобильной, но и тяжелой железнодорожной нагрузок. Мост через Коринфский залив. Мост "Рион - Антирион" пересечет Коринфский залив у г. Патры в Западной Греции. Это сооружение является частью приоритетной схемы развития Европейской транспортной сети. В декабре 1997 года началась заключительная стадия проектирования, включающая в себя подробнейшее изучение методов строительства. Окончание строительства намечено на 2005 год. В процессе проектирования в конструкцию сооружения и в методы его возведения вносились многочисленные изменения, при этом основное внимание уделялось вопросам высокой сейсмичности района строительства и необходимости сохранения бесперебойного сообщения между берегами залива. Сейсмичность района и низкие прочностные характеристики грунта основания опор поставили специалистов перед необходимостью поиска оригинальных инженерных решений. Автодорожный мостовой переход состоит из главного моста длиной 2290м и шириной 26,30м и двух подходных сооружений длиной 378м и 252м, расположенных на берегах залива. Опоры главного моста предстоит возвести в местах с исключительно сложными условиями: большая глубина воды (до 65м), мощный слой слабого аллювиального грунта (скальное основание находится приблизительно на глубине 800м от дна залива) и высокая сейсмическая активность, характеризующаяся медленно протекающими, но значительными по величине тектоническими сдвигами. В совокупности эти проблемы вызывают необходимость серьезного усложнения конструкции. Учитывая весь спектр перечисленных проблем, для главного моста была выбрана многопролетная вантовая конструкция с тремя центральными пролетами по 560м каждый и двумя боковыми пролетами по 305м. 4. Основные факторы, влияющие на формирование схемы мостового перехода через пролив Невельского. 4.1 Сейсмостойкость сооружения. При землетрясениях возникают сейсмическое давление воды и дополнительное несимметричное боковое давление грунта на опоры мостового перехода, а также появляются сейсмические инерционные нагрузки от собственной массы пролетного строения, опор и подвижного состава. Величина сейсмических сил зависит от динамических свойств сооружения (частота собственных колебаний, величины и координаты дискретных масс и т.д.) и от условий передачи энергии сейсмических волн на элементы конструкций. Кроме того, есть основания предполагать, что пролив Невельского находится в зоне активных разломов земной коры и, следовательно, необходимо учитывать фактор влияния на конструкцию перемещения грунтовых масс. Для снижения разрушительного воздействия сейсмических сил на сооружение прибегают к различным конструктивным мероприятиям, в том числе к установке демпферов различного типа. Большое значение имеет выбранная система моста. Гибкие системы, такие, как висячие и вантовые, наиболее живучи в условиях высокой сейсмичности при условии обеспечения надежной работы анкерных фундаментов и пилонов. В Японии при проектировании с учетом сейсмических воздействий и при оценке степени безопасности конструкции предполагают, что смещение грунтовых масс во время землетрясения можно разделить на два уровня. При землетрясении первого уровня "необходимо предотвращать повреждения, приводящие к нарушению транспортных функций сооружения от воздействия умеренных смещений грунтовых масс, вызванных землетрясением с высокой вероятностью возникновения в течении срока службы сооружения". При землетрясениях второго уровня "допускаются устранимые функциональные повреждения, однако должны предотвращаться обрушения от воздействия максимальных смещений грунтовых масс, вызванных землетрясениями с малой вероятностью возникновения". Во время строительства трехпролетного висячего моста Акаси-Кайке в Японии с рекордным центральным пролетом, равным 1990,8м, произошло сильное землетрясение. Эпицентр располагался всего в 3,2км от центра моста. После землетрясения было обнаружено смещение фундаментов опор, вызванное движением земной коры, до 72см по горизонтали и 22см по вертикали. Возникла необходимость в перепроектировании балки жесткости. Возведенные конструкции почти не пострадали. дополнительные усилия в элементах конструкции, возникшее от изменения конфигурации моста, определенные с помощью пространственного расчета, оказались незначительными. Высокая сейсмичность района и низкие прочностные характеристики грунта основания опор моста "Рион - Антирион" (Греция) поставили специалистов перед необходимостью поиска самых необычных инженерных решений. Конструкция моста должна выдерживать возможные смещения тектонических разломов. Смещение одной части главного моста относительно другой может доходить до 2м по горизонтали. При этом пилоны могут одновременно получить некоторый наклон из-за соответствующих деформаций грунта основания в подошве фундамента на дне моря. Для проверки теоретических предпосылок и оптимизации конструкции основания, была выполнена уменьшенная модель пилона и усиленного грунтового основания. Модель была испытана в центрифуге, которая воспроизводила расчетные загружения опор (землетрясение, навал судов и т.д.). По результатам проведенных испытаний была пересмотрена основная концепция конструкции в направлении ее большей оптимизации. В частности были сделаны выводы в пользу целикового (от подошвы до вершины) пилона и неразрезной, полностью поддерживаемой вантами, а поэтому изолированной от пилона балки жесткости. Четыре демпферных устройства соединяют верх палубы с каждым пилоном и ограничивают перемещение палубы во время землетрясения. 4.2 Аэродинамическая устойчивость сооружения. Аэродинамика мостов в общей проблеме обеспечения их аэродинамической устойчивости как одно из направлений динамики сооружений своим рождением во многом обязана висячему мосту Такома в США, катастрофа которого в 1940 г. привлекла внимание не только инженеров-мостостроителей, но и многих выдающихся ученых в области теоретической механики. Такомская катастрофа положила начало систематическому изучению ветровых воздействий на висячие и позже вантовые мосты, т.к. влияние ветра на прочность и надежность гибких конструкций весьма велико. Составлена классификация аэроупругих явлений, охватывающая все известные в настоящее время формы движения упругих тел в ветровом потоке (резонанс, флаттер, галопирование и т.д.). Сами аэроупругие явления обусловлены формой поперечного сечения тела, его конфигурацией и ориентацией относительно направления потока, упругими, инерционными и демпфирующими свойствами, структурой ветра и другими обстоятельствами. Аэродинамическое гашение колебаний, идея которого заключается в изменении характера обтекания сооружения или отдельных элементов ветрового потока, позволяет существенно снизить аэродинамические нагрузки. Это достигается путем совершенствования конструктивной формы сооружения, установкой аэродинамических обтекателей, конструкционным демпфированием и т.д.. Следует отметить благотворное влияние для висячих систем поперечных деформаций под действием поперечной ветровой нагрузки. Этот "маятниковый эффект" уравновешивает значительную часть ветровой нагрузки и позволяет проектировать балку жесткости с весьма значительными показателями ее поперечной жесткости. Характер обтекания элементов мостовых конструкций настолько сложный, что вопрос аэродинамической устойчивости сооружения (в особенности для уникальных мостов), а также оценку эффективности мероприятий по гашению колебаний необходимо увязывать с результатами специальных экспериментальных исследований в аэродинамических трубах. Практическое решение вопросов аэродинамической устойчивости сооружений рассмотрим на примере моста Татара в Японии (рис. 12). Татара - вантовый мост полной длиной 1480м и центральным пролетом 890м. Движение по мосту было открыто 1 Мая 1999г. Мост запроектирован под четыре полосы движения автотранспорта. Пилон. В соответствии с начальным вариантом предполагалось строительство А-образного пилона. Однако при такой форме возникали недопустимые колебания пилона из его плоскости не только на стадии строительства, но и на стадии эксплуатации моста. После определения динамических характеристик конструкции и природы механизма колебаний специалисты остановили свой выбор на пилоне в виде перевернутой Y, поскольку такое очертание обладало более высокими аэродинамическими свойствами. Для снижения амплитуды колебаний от вихревого воздействия ветра в результате многочисленных испытаний в аэродинамической трубе было принято решение придать элементам пилона поперечное сечение в виде прямоугольника со срезанными углами. Ванты.
Так как с увеличением пролета собственная частота колебания вант понижается (самая длинная ванта - 460м имеет первую собственную частоту колебаний 0,225Гц), в аэродинамической трубе было проверено поведение вант в зоне низкочастотных колебаний, вызванных воздействием дождя. Кроме того, была определена эффективность антивибрационных средств путем постепенного увеличения демпфирующих устройств, а также приданием поперечному сечению вант формы, повышающей аэродинамическую стабильность. Балка жесткости. Для обеспечения аэродинамической стабильности, балка жесткости выполнена плоской коробчатого сечения, состоящего из трех секций, с внешними обтекателями. Правильность такого решения бала подтверждена испытаниями в аэродинамической трубе. Аэродинамическая устойчивость моста в целом. Для оценки динамического поведения гибких систем большой протяженности не достаточно изучать в аэродинамических трубах лишь отдельные элементы конструкции, т.к. деформации моста под действием ветровой нагрузки велики и по длине моста происходит большое изменение ветровых характеристик. Поэтому была создана полная модель моста в масштабе 1:70. Кроме того, для оценки влияния топографии местности на воздействие ветрового потока были проведены испытания модели сооружения и окружающего его ландшафта в масштабе 1:200. Стадия монтажа. Из-за отсутствия возможности устройства временных опор, единственным способом сооружения центрального пролета являлся навесной монтаж. Максимальный вылет консоли составлял 435м (рис. 16). Прежде чем приступить к монтажу, были выполнены проверки на различных стадиях работ. Эти проверки проводились не только с использованием аналитических методов, но и путем испытания в аэродинамической трубе. За время проведения монтажа на площадку дважды обрушивался тайфун. Особую опасность представлял тайфун, прошедший непосредственно перед замыканием консоли (максимальные порывы ветра достигали 25 м/с). Однако он не нанес никакого урона, и благодаря принятым мероприятиям замыкание прошло успешно. Возмущение собственных колебаний. После окончания строительства моста, для подтверждения динамических качеств сооружения полученных при проектировании, были определены действительные характеристики собственных колебаний балки жесткости в вертикальном и горизонтальном направлениях, имеющие фундаментальное значения для оценки устойчивости сооружения к воздействию ветра и землетрясениям. В результате проведенных испытаний, измеренный логарифмический декремент балки жесткости оказался в диапазоне, удовлетворяющем требованиям проекта. 4.3. Влияние динамического воздействия подвижной нагрузки. Современные тенденции отечественного и зарубежного мостостроения связаны с широким внедрением новых высокопрочных материалов, совершенствованием конструктивных форм и методов расчета. Вызванное этим облегчение конструкции приводит к уменьшению жесткости, т.е. повышает ее чуствительность к динамическим воздействиям. Колебание пролетных строений при движении по ним поезда вызывают соответствующие колобания вагонов. При определенных условиях может сложиться такая ситуация, что рессоры вагонов обезгрузятся, т.е. ресоры окажутся растянутыми, что может привести к аварии. Большие колебания вагонов приводят также к значительному износу колес и рельсов. Вот почему по условиям нормальной эксплуатации требуется, чтобы динамические перемешения рессор не превышали некоторой части статического прогиба. Перемещения рессор при колебании вагонов зависят от упругих прогибов пролетного строения под нагрузкой, поэтому последние ограничиваются. Следует отметить, что ограничения Российских норм по прогибам существенно жестче аналогичных требований в западных нормах. Это, безусловно, накладывает серьезное ограничение на диапазон выбираемых пролетов по каждому из рассматриваемых типов. 4.4. Влияние прочностных характеристик грунтов. Основные факторы , определяющие тип назначаемого фундамента - это глубина воды, глубина залегания несущего слоя грунта относительно дна моря и величина нагрузки на опору. Анализ строительства мостовых переходов в Японии выделил следующие тенденции в области проектирования фундаментов опор в условиях морских проливов. Фундаменты в виде плавучего опускного колодца применяют там, где несущий слой грунта располагается на небольших относительно дна моря глубинах. Наиболее крупным из них являются пилонные фундаменты моста Акаси-Кайке, которые сооружены при глубене воды 50м, а подошва фундамента находится на глубине 60м. Диаметр колодца 80м. Фундаменты на опускных колодцах в виде бездонного ящика сооружают при глубине воды, не превышающей 15м, но максимальная глубина подошвы такого фундамента может достигать 60м. Подводные фундаменты, сооружаемые с помощью "стены в грунте", возводят с островков, предварительно отсыпанных внутри шпунтового ограждения. Самые глубокие фундаменты этого типа опущены на глубину 55м, однако эта схема позволяет сооружать фундаменты глубже 100м. Многостоечные фундаменты сооружают при глубинах воды от 5 до 20м. Максимальная глубина заложения свайных фундаментов составляет 70м, при этом используют железобетонные оболочки диаметром до 10м. Следует отметить, что по имеющимся предварительным данным прочностные характеристики грунтов пролива Невельского ниже характеристик несущих слоев в основании опор на трассе Хонсю - Сикоку. Окончательные выводы можно будет сделать после проведения изысканий по выяснению свойств грунтов основания и выполнения лабораторных исследований выбуренных образцов для более точного определения несущей способности грунта основания и показателей его деформативности.
Необходимо отметить некоторые подходы к конструированию фундаментов в условиях слабых грунтов. В этом случае фундаменты традиционной конструкции приобретут огромные размеры и весовые показатели, а их возведение окажется слишком сложным или невозможным. Предлагаются два новых типа фундаментов для мостовых опор в условиях моря: двухстоечный с общей фундаментной плитой и полый жесткий. Результаты исследований подтверждают устойчивость подобных фундаментов при их размерах, намного меньших, чем у традиционных фундаментов. Интересное решение фундаментов промежуточных опор в условиях низких прочностных характеристик грунтов, большой глубине воды (до 65м) и высокой сейсмичности района реализуется сегодня при строительстве моста через Коринфский залив. Пилонные опоры имеют бетонные фундаменты диаметром 90м и высотой 65м, через которые все нагрузки, действующие на мост, передаются на грунт в основании. Несущая способность неоднородных и слабых грунтов, лежащих под подошвой фундамента, повышается путем забивки стальных труб диаметром 2м, толщиной стенки 20мм, длиной от 20 до 30м. Расстояние между трубами 7м и менее. Площадь усиляемого грунта в основании пилонной опоры 12 500 м2. Фундамент опирается на усиленный грунт через слой каменного материала с подобранным гранулометрическим составом. 4.5. Ледовая нагрузка и навал судов. Пролив Невельского находится в зоне образования мощных ледовых полей, толщиной до 2м. Для моделирования возможных нагрузок и определения их максимальных значений в условиях морского пролива будут привлекаться организации, специализирующиеся на расчетах нефтяных платформ, находящихся в схожих с опорами моста условиях. Следует однако заметить, что, учитывая высокую сейсмичность района, ледовая нагрузка и нагрузка от навала судов вряд ли будет определяющей. 4.6. Прочие факторы В спектр рассматриваемых проблем попадают и такие, как:
В мировой практике есть опыт решения и такой кажущейся на первый взгляд экзотической задачи, как определение нагрузок от аварийного удара самолета по пролетному строению или пилону. Критерии, лежащие в основе требований к специальным нормам, составление которых сопровождает проектирование и строительство таких уникальных обектов, которыми являются мостовые переходы через морские проливы, определяют из принципа рациональной оценки степени риска. При проектировании транспортного перехода через пролив Эресунд требования, поставленные перед проектировщиками, были сформулированы так: уровень риска, которому подвергается пользователь этой магистрали, должен быть таким же, что и при пользовании другими аналогичными транспортными сооружениями; уровень безопасности должен соответствовать уровню безопасности транспортных сооружений Дании и Швеции. Вопросы методики разработки вариантов пролетного строения. Разработка проекта уникального железнодорожного мостового перехода через пролив Невельского должна продолжить и обогатить опыт отечественного мостостроения в очень сложных природных условиях. При ограниченности достоверной информации, необходимой для принятия проектных решений, на этапе предварительной проработки схем мостового перехода используется минимум исходных предпосылок, в той или иной мере влияющих на область возможных конструктивных форм пролетных строений: 1) Учитывается высокая сейсмическая активность района строительства. 2) Учитывается расположение мостового перехода по давлению ветра, по меньшей мере, в V районе - согласно СНиП 2.01.07-85 "Строительная климатология и геофизика", обязательное приложение 5, карта 3. 3) Принимается во внимание, что, согласно СНиП 2.01.07-85, таблица "Температура наружного воздуха", ближайшие к мостовому переходу населенные пункты имеют следующие показатели: абсолютная минимальная температура - минус 47°С, средняя по месяцам температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 - минус 34…41°С; абсолютная максимальная температура - плюс 31…35°С. Учитывая климатические показатели по отрицательным температурам наружного воздуха, стальные конструкции пролетных строений рассматриваемого мостового перехода целесообразно относить, следуя п.1.39 и п.4.1 СНиП 2.05.03-84* "Мосты и трубы", к северному "А" исполнению. 4) Отмечается, что глубины воды в проливе в створе перехода не превышают 21…22 м. 5) Отмечается отсутствие скальных оснований в створе перехода, по меньшей мере, на глубинах до 40…50 м от дна пролива (в зоне примыкания створа к материковому берегу); вдоль створа эта глубина увеличивается и с приближением створа к острову Сахалин достигает, возможно, сотен метров. 6) Отмечается наличие в проливе в холодное время года сплошного ледяного покрова. Создание железнодорожного мостового перехода через пролив Невельского потребует, по-видимому, разработки специальных технических условий проектирования и строительства в дополнение к действующим СНиП, а также выдвижения и применения ряда принципиальных положений для направленного поиска и принятия надежных и эффективных инженерных решений, что особенно важно на стартовом этапе осуществления проекта: - Сложные природно-климатические и сейсмические условия, а также отсутствие или значительная глубина залегания достаточно прочных пород ниже дна пролива делают целесообразным предпочтительное рассмотрение вариантов перехода с пролетами не менее 230 м (в том числе и с учетом навигации в проливе). - Применяются только металлические пролетные строения и металлические пилоны на основной части своей высоты (для вариантов комбинированных систем). Рассматриваются в качестве первоочередных: - однопролетные фермы с ездой понизу; - двухпролетные неразрезные фермы с ездой понизу; - трехпролетные консольные фермы с ездой понизу; - однопролетные арки с затяжками (с ездой по затяжке); - двухпролетные вантово-балочные пролетные строения; - трехпролетные вантово-балочные пролетные строения; - трехпролетные висячие пролетные строения. Рассматриваемые в первую очередь системы пролетных строений подвергаются многофакторному анализу по следующим критериям: а) обеспечение необходимой жесткости для нормальной эксплуатации; б) обеспечение достаточной сейсмостойкости с учетом взаимодействия с опорами; в) обеспечение аэродинамической устойчивости; г) материалоемкость; д) технологичность заводского изготовления металлоконструкций; е) условия транспортировки (поставки) монтажных элементов металлоконструкций на строительство; ж) технологичность, трудоемкость и темпы монтажа металлоконструкций; з) параметры воздействий на опоры (опорные реакции); и) условия эксплуатации (содержания) пролетных строений; к) долговечность и ремонтопригодность пролетных строений; л) общие экономические показатели пролетных строений. - Наряду с перечисленными выше первоочередными конструктивными формами пролетных строений по аналогичным критериям могут быть рассмотрены их модификации и новые технические решения, если они имеют ряд признаков, позволяющих, возможно, улучшить показатели ранее рассмотренных систем. - По мере накопления результатов изучения вариантов конструктивных форм пролетных строений может быть выполнен анализ возможных конструктивных решений мостовых опор, отвечающих соответствующим системам пролетных строений. - В процессе проведения анализа систем пролетных строений и отвечающих им опор могут быть рассмотрены варианты их взаимной комбинации при размещении в створе с последующей интегральной оценкой технико-экономических показателей мостового перехода. - Варианты конструктивных форм пролетных строений и опор ориентируются на реализацию принципа синтеза материалов и технологий, используемых для создания конструкций различных отраслей техники: мостостроения, возведения морских платформ, гидротехнического строительства, кораблестроения, строительства магистральных трубопроводов, авиастроения и др. - Варианты конструктивных форм пролетных строений и опор разрабатываются с учетом достижений отечественного мостостроения и мирового опыта строительства и эксплуатации внеклассных мостовых переходов. - Создание пролетных строений и опор на основе предлагаемых вариантов предусматривает первоочередную и максимальную возможность применения отечественных материалов, конструкций и технологий, однако не исключает эффективное использование зарубежных конструкционных материалов и технических решений. Выводы. Анализ отечественного и зарубежного опыта проектирования, строительства и эксплуатации мостов больших и сверхбольших пролетов в сложных природных условиях позволяет сделать следующие выводы. Проектирование железнодорожного мостового перехода через пролив Невельского - уникальная научно-техническая задача не только для отечественного, но и для мирового мостостроения в силу необходимости одновременного комплексного рассмотрения наибольшего числа природных факторов: - высокая сейсмичность и тектоническая активность площадки строительства, - значительное ветровое воздействие, - большая годовая амплитуда температур наружного воздуха, - большая толща относительно слабых нескальных грунтов в основаниях опор, - отсутствие подстилающих скальных пород на глубинах от 40 м и ниже на одном прибрежном (западном) участке перехода и полное отсутствие скальных пород на подавляющей части 7-километрового перехода на глубинах в сотни метров, - наличие стабильного сезонного льдообразования с толщиной слабосоленого (и поэтому более прочного, чем морской) льда до 2 м с возможностью подвижек ледяных полей, - возможность образования гололеда. Вместе с тем, своеобразие поставленной задачи определяется еще и потребностью, по экономическим соображениям, обеспечить, прежде всего, в относительно короткие сроки пропуск по мостовому переходу не более чем одной колеи железной дороги, без устройства на мосту капитального проезда для автодорог I-IV категорий. По сравнению с автодорожными и даже совмещенными мостами больших пролетов для пролетных строений такого моста значительно сложнее удовлетворить жесткие ограничения отечественных норм по деформативности железнодорожных мостовых конструкций. Практика мирового мостостроения уже имеет успешные примеры проектирования и строительства автодорожных и совмещенных мостовых переходов в сложнейших условиях высокой сейсмичности и сложной тектоники, при наличии мощной толщи слабых грунтов в основании и высокоинтенсивных ветровых воздействий, что придает уверенность в возможности эффективной реализации идеи создания мостового перехода и через пролив Невельского. |
Ссылка по теме |
| Главная | Новости | История | Аналоги | Проголосуй "ЗА" | Прими участие | Публикации | Мнения | Наши баннеры |
|
|
Проект Мост На Сахалин
В поддержку строительства мостовых переходов Хоккайдо-Сахалин и Сахалин-материк
Дизайн, программирование, поддержка и управление
|