Подмостовым судоходным габаритом называют минимальные предельные поперечные очертания пространства под пролетным строением моста, которое должно оставаться свободным для беспрепятственного пропуска судов и плотов. Внутрь этого габарита не должны вдаваться никакие элементы моста и расположенные на нем устройства, включая навигационные знаки.
В зависимости от глубины судового хода водного пути на реках все они разделены на семь классов и для каждого из них установлены подмостовые габариты (табл. 2.2).
Очертания и размеры подмостовых габаритов судоходных неразводных и разводных пролетов мостов в зависимости от класса внутреннего водного пути должны соответствовать указанным в табл. 2.2 и на рис. 2.2. При этом надводную высоту подмостового габарита h следует отсчитывать от расчетного (высокого) судоходного уровня (РСУ), а гарантированную глубину судового хода d — от наинизшего (меженного) судоходного уровня воды (НСУ). Если по гарантированным и средненавигационным глубинам судового хода участок водного пути относится к разным классам, то его следует относить к более высокому из этих классов.
Очертание подмостового габарита должно быть прямоугольным (см. рис. 2.2, контур ABCD). На водных путях I—IV классов для неразводных пролетов мостов с криволинейным очертанием нижнего пояса пролетных строений, располагаемых в стесненных условиях (в пределах городов и подходов к ним, вблизи транспортных узлов, на автомобильных дорогах с развязками на берегах), допускается принимать очертание подмостового габарита по контуру AEFKLD (см. рис. 2.2).
Неразводные мосты проектируют не менее чем с двумя судоходными пролетами: основным — для низового направления движения судов, судовых и плотовых составов; смежным — для взводного направления.
Если ширина водного пути с гарантированными глубинами недостаточна для размещения двух судоходных пролетов, то предусматривают один судоходный пролет. В разводных мостах также необходим один судоходный пролет.
В мостах через несудоходные реки, в несудоходных пролетах судоходных рек возвышение низа пролетных строений над расчетным уровнем с учетом подпора должно быть не менее 0,5 м, а над уровнем наивысшего ледохода — не менее 0,75 м. При наличии на реке карчехода или селевых потоков возвышение низа пролетных строений принимают не менее 1 м.
В деревянных мостах нижние элементы конструкции пролетного строения должны возвышаться над РУВ не менее чем на 0,25 м, а над уровнем ледохода — не менее чем на 0,75 м.
При устройстве путепроводов через автомобильные дороги или городские улицы необходимо соблюдать габариты пропускаемой под путепроводом дороги. Для путепроводов над железнодорожными путями необходимо под ними вписывать железнодорожный габарит приближения строений.
Для пропуска под автомобильной дорогой местных дорог наименьшее отверстие должно составлять 6 м в ширину и 4,5 м в высоту, а для скотопрогонов — соответственно 4 и 2,5 м.
Расчетные пролеты или полную длину пролетных строений автодорожных и городских мостов рекомендуется назначать с соблюдением принципа модульности и унификации в строительстве равными 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 33 и 42 м, а при больших пролетах-—кратными 21 м. Приведенным размерам соответствуют в основном расчетные пролеты. Исключение составляют разрезные пролетные строения, для которых приведенные размеры соответствуют полной длине пролетных строений: до 42 м — из железобетона, до 33 м —из других материалов.
Длину пролетов моста определяют на основе совместного учета требований экономичности и унификации пролетных строений, судоходства, а также пропуска ледохода и высоких вод.
Рассмотрим влияние длины пролета моста на стоимость его 1 м. Стоимость материала на одну опору можно представить формулой
С1 = С01 + βi,
где второй член выражает зависимость стоимости опоры от пролета l моста, а первый член С01 — часть стоимости опоры, не зависящей от пролета.
Значения C01 и β можно получить по данным существующих проектов.
Стоимость 1 м пролетного строения складывается из стоимости несущих конструкций и стоимости проезжей части. Стоимость 1 м проезжей части Спч не зависит от величины пролета, стоимость 1 м несущих конструкций Снк пропорциональна их пролету. Тогда стоимость 1 м пролетного строения может быть представлена формулой
С2 = Спч + Снк = Спч + αl,
Стоимость 1 м моста
С = С1 + С2 = (С01 + βl)/ l + Спч + αl.
Находим
αl2 = Co. (2.1)
Формула (2.1) показывает, что наименьшая стоимость 1 м моста обеспечивается при равенстве основной стоимости промежуточных опор стоимости пролетных строений без стоимости проезжей части. Поэтому чем дороже опоры, т. е. чем выше тело опоры и глубже заложено основание, тем больше размеры экономичных пролетов.
Пределы изменения длины экономичных пролетов ограничиваются судоходными габаритами и типовыми длинами пролетных строений. Если судоходный пролет больше экономически целесообразного, то удовлетворяется требование судоходства. Поэтому при пересечении судоходных рек длины двух пролетов на главном русле в большинстве случаев определяются условиями судоходства. Изменять можно только боковые пролеты (вне фарватера) главного русла и пойменные. Боковые пролеты в главном русле часто назначают такими же, что и судоходные, из-за изменчивости фарватера и по соображениям типизации. При назначении пойменных пролетов необходимо ориентироваться на указанные выше стандартные длины и сокращать число их типоразмеров, несмотря на то, что на пойменных участках высота и стоимость опор может изменяться по длине поймы.
На реках с весьма мощным ледоходом, а также для временных мостов длина пролетов может определяться условиями пропуска ледохода. Длина пролета, необходимая для пропуска ледохода, устанавливается в зависимости от интенсивности и скорости ледохода.
Интенсивность ледохода характеризуется размерами льдин, толщиной льда, продолжительностью ледохода и возможностью образования заторов льда. Различают слабый, средний и сильный ледоход (табл. 2.3.).
Наибольшие скорости ледохода обычно бывают на главном русле, что требует применения там больших пролетов. На пойме, где скорости ледохода, как правило, меньше, пролеты могут быть уменьшены. В табл. 2.4 приведены наименьшие пролеты, обеспечивающие нормальный пропуск ледохода под мостом.
При проектировании мостовых переходов пролеты моста на главном русле и поймах назначают такими, чтобы они обеспечивали пропуск под мостом высоких вод без опасного размыва опор.
Пролеты на главном русле и поймах, принятые по условиям пропуска судоходства, высоких вод и ледохода, а также по трудоемкости и стоимости, могут быть уточнены и несколько увеличены по соображениям типизации.
Итак, пролеты мостов нельзя назначать любыми, их выбирают из определенного ряда значений. Следует также иметь в виду, что длина пролета зависит от системы моста, хотя и длина пролета часто определяет его систему.
Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете мостов, делят на постоянные и временные. К основным постоянным нагрузкам относят собственный вес пролетных строений и опор, силы предварительного натяжения, давление от веса грунта на устои.
К основным временным относят нагрузки от проходящих по мосту транспортных средств и пешеходов: вертикальные подвижные нагрузки, горизонтальные поперечные нагрузки от центробежной силы и боковых ударов подвижной нагрузки, горизонтальные продольные нагрузки от торможения подвижной нагрузки, давление грунта от подвижного состава.
Кроме основных видов нагрузки, на мосты могут оказывать действие прочие нагрузки: ветровые, ледовые, от навала судов, строительные, сейсмические, от воздействия температуры среды и морозного пучения грунтов.
При расчете мостов нагрузки учитывают в различных возможных их сочетаниях. Основными сочетаниями считают одновременное действие постоянной нагрузки, временной подвижной вертикальной нагрузки, давления грунта, вызванного временной нагрузкой, центробежной силы. Дополнительными называют сочетания, при которых одновременно с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний действует также одна или несколько остальных видов нагрузок, кроме сейсмических и строительных. Особыми называют сочетания, включающие сейсмические или строительные нагрузки, совместно с другими нагрузками.
Нормативную временную вертикальную нагрузку от подвижного состава на автомобильных дорогах и улицах принимают от автомобильных средств класса К, тяжелых одиночных колесных и гусеничных нагрузок, подвижного состава метрополитена, трамваев и пешеходов.
Нагрузку от автомобильных средств принимают в виде полос АК (рис. 2.3,а), каждая из которых включает одну двухосную тележку с нагрузкой на ось Р, равной 9,81 К, кН и равномерно распределенную нагрузку интенсивностью v (на обе колеи), равной 0,98 К, кН/м. Усилие от колеса тележки распределяют по площадке со сторонами 0,2 м вдоль движения и 0,6 м поперек движения тележки.
Каждая полоса распределенной нагрузки имеет интенсивность 0,5v и в поперечном направлении распределена на ширине 0,6 м.
