Вступ і опис
Серед залізничних мостів, що експлуатуються на об'єктах транспортної інфраструктури, велику частину складають залізобетонні мости з невеликими (до 20 м) прольотами.
Світові тенденції в області мостобудування передбачають застосування прогонових споруд залізничних мостів на щебеневому баласті з розширеною конструкцією мостового полотна. Це пов'язано з бажанням експлуатуючих організацій використовувати засоби механізації при утримуванні і ремонті колії на мостах. Наприклад, в діючих з 2010 р. в Україні державних будівельних нормах [1], у п. 7.1.2 записано: "Конструкція мостового полотна має забезпечувати … утримання і ремонт колії з використанням засобів механізації". Аналогічні вимоги є і в нормативних документах Російської Федерації (п. 5.51 Зведення правил [2]).
Такі вимоги нормативів фактично забороняють застосовувати типові конструкції і рішення з шириною баластного корита 4,18 м (таких залізобетонних мостів в країнах колишнього СРСР переважна більшість).
Далі в статті, в основному, розглядатимуться мости на залізницях України і Росії. У Єврокоді [3] прямої вимоги по забороні баластних корит мостів нормальної ширини не прописано, але, по-перше, ширина нормальної колії в Європі менша, в других, там "левову частку" займає не нове будівництво залізниць, а реконструкція і ремонт наявної транспортної інфраструктури. Це ж відноситься і до залізничних мостів США. Виключення - швидкісні дороги Європи, де діють інші стандарти і які треба розглядати окремо.
Враховуючи вище описані вимоги нормативів, просуваються типові конструкції і рішення із збільшеною шириною баластного корита. Так, на ТОВ "РЖД" фактично є заборона застосування типових будівельних конструкцій [4] з шириною баластного корита 4,18 м. Замість них пропонується застосовувати старіші, але з шириною баластного корита 4,9 м прогонові споруди по [5] (малюнок 1).
У ЧАО "Укрзалізниця" усе більше застосування набувають залізобетонні прогонові споруди з шириною баластного корита 4,9 м [6, 7] для забезпечення проходу машин РМ- 80. Випуск таких прогонових споруд налагоджений на заводі ЖБИ м. Коростень. Прогонові споруди цього типу встановлені, наприклад, на деяких мостах дороги Київ - Харків. Будівництво моста з прогоновими спорудами типу [6, 7] на ПК 237 на ст. Миргород показаний на малюнку 2.
Постановка проблеми
Розширення застосування мостів з розширеним баластним коритом логічно і виправдано, але не завжди. Якщо в Україні балки під такі прогонові споруди нові (2012-2015 г.г.) і розраховані по нових нормативах [8], те балки по типових конструкціях [5] запроектовані по старих нормах [9], які замінені в РФ на зведення правил 2015 р. [2].
Малюнок 1. Балка з розширеним баластним коритом [5]
Малюнок 2. Будівництво залізничного моста на ст. Миргород
Найбільш спірне застосування прогонових споруд з розширеним баластним коритом при реконструкції і будівництві других колій. У цих випадках виникає додатковий ексцентриситет колії відносно прогонової споруди і опори моста, що призводить до їх перевантаження. Наприклад, на об'єктах західної і центральної ділянки БАМа мости побудовані в 1976 - 1989 рр. (опори - під дві колії, прогонові споруди - під одну колію), як правило, з відстанню 4,2 - 4,5 м. Установка прогонових споруд з розширеним баластним коритом в цьому випадку проблематична (вимагається "прив'язка" внутрішніх балок прогонової споруди по ширині, реконструкція засад і так далі).
При проектуванні залізобетонних мостів других колій на об'єктах Східного полігону (БАМ) виникла необхідність в перевірці ребристих балок північного виконання (М1) по [5]. Ускладнювалися розрахунки наявністю сейсмічного навантаження, облік якого виконувався за допомогою програмного комплексу SCAD OFFICE. У таблиці 1 приведені результати розрахунків балок.
Таблиця 1
|
Довжина
|
Клас |
Сейсмічність за шкалою
|
Діючі внутрішні зусилля |
Граничні внутрішні зусилля
|
|
9,3 |
В30 |
6 |
М=269,88 тм |
М=307,19 тм Q=150,37 т |
|
Q=134,73 т |
||||
|
7 |
М=216,64 тм |
|||
|
Q=103,74 т |
||||
|
8 |
М=243,06 тм |
|||
|
Q=113,25 т |
||||
|
9 |
М=295,89 тм |
|||
|
Q=132,26 т |
||||
|
11,5 |
B30 |
6 |
М=397,64 тм |
М=425,90 тм Q=190,86 т |
|
Q=159,77 т |
||||
|
7 |
М=320,12 тм |
|||
|
Q=123,49 т |
||||
|
8 |
М=358,48 тм |
|||
|
Q=134,63 т |
||||
|
9 |
М=435,19 тм |
|||
|
Q=156,92 т |
||||
|
13,5 |
B30 |
6 |
М=541,97 тм |
М=591,11 тм Q=192,10 т |
|
Q=183,55 т |
||||
|
7 |
М=440,63 тм |
|||
|
Q=143,13 т |
||||
|
8 |
М=494,07 тм |
|||
|
Q=156,23 т |
||||
|
9 |
М=600,94 тм |
|||
|
Q=182,45 т |
||||
|
16,5 |
B30 |
6 |
М=789,43 тм |
М=888,47 тм Q=237,38 т |
|
Q=216,23 т |
||||
|
7 |
М=649,52 тм |
|||
|
Q=170,51 т |
||||
|
8 |
М=729,63 тм |
|||
|
Q=186,44 т |
||||
|
9 |
М=889,86 тм |
|||
|
Q=218,31 т |
Аналіз таблиці 1 і типових конструкцій [5] показує:
- балки прогонових споруд при сейсмічності 9 балів переобтяжено по моменту (відмічено жирним шрифтом, максимально для балки завдовжки 11,5 м - 2,19%), що вигинає;
- за рахунок обліку суворих умов застосований бетон класу В30, що збільшило граничні внутрішні зусилля (тобто, при застосуванні [5] у звичайних умовах перевантаження може бути більше). Це враховано в нових нормах [2], де серйозно посилені вимоги до матеріалів (таблиця 7.4 [2]);
- видно, що при сейсмічності 7 і 8 балів діючі внутрішні зусилля зменшуються навіть по відношенню до розрахунку при 6-и балах. Це виходить за рахунок обліку знижуючих коефіцієнтів поєднань при одночасному обліку сейсмічного і тимчасового навантажень.
Висновки і рекомендації
Застосування прогонових споруд залізничних залізобетонних мостів малих прольотів із збільшеною шириною баластного корита необхідно виконувати диференційовано:
- на об'єктах нового будівництва застосування прогонових споруд з розширеною плитою переважно (рекомендації норм можна виконати в повному об'ємі);
- при реконструкції, роботах на других коліях, в складних умовах, де застосування прогонових споруд з розширеною плитою проблематично, рекомендується в проекті розглянути варіант стандартної прогонової споруди;
- на проектованих мостах необхідно виконувати перевірочні розрахунки балок з розширеним баластним коритом з урахуванням нових нормативів, реальної товщини баласту (часто більшою), ексцентриситету колії і прогонової споруди, кліматичних, сейсмічних умов і так далі;
- при великих перевантаженнях від діючих навантажень потрібне посилення балок, наприклад, за допомогою установки додаткових робочих стержнів.
Література
ДБН В.2.3-22:2009. Мости та труби. Основні вимоги проектування. Мінрегіонбуд України, Київ, 2009. -52 с.
СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*. Министерство Регионального Развития РФ, -М.: 2011. -340 с.
EN1992-2:2005 Concrete bridges - Design and detailing rules.
Типовые строительные конструкции серии 3.501.1-175.93. Пролетные строения сборные железобетонные для железнодорожных мостов (балластное корыто шириной 4180 мм). АО «Трансмост», 1996.
Типовые конструкции серии 3.501.1-146. Пролетные строения сборные железобетонные длиной от 2,95 до 16,5 м для железнодорожных мостов. Ленгипротрансмост, 1989
«Альбом ескізних креслеників дослідних зразків залізобетонних балок типу БПС довжиною від 4,0 до 16,5 м для залізничних мостів». Державна адміністрація залізничного транспорту України. Головне управління колійного господарства. ДП «Науково-конструкторське технологічне бюро колійного господарство Укрзалізниці». Київ, 2012.
ВНД УЗ 32.2.04.050-2015 ЦП. Інструкція з проектування збірних залізобетонних прогонових будов для залізничних мостів з балок типу БПС (ЦП-289). Державна адміністрація залізничного транспорту України. Київ, 2015.
ДБН В.1.2-15:2009. Мости та труби. Навантаження і впливи. Київ, Мінрегіонбуд України, 2009. -66 с.
СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы/Госстрой России – М. ФГУП ЦПП, 2005. -239 с.
