что такое ростверк в мостах
Виды ростверков: особенности конструкции, монтаж
Свайный ростверк
Ростверк – это верхняя горизонтальная часть фундамента, соединяющая сваи или столбы, распределяющая нагрузку от строительной конструкции здания (сооружения) равномерно. Обычно это железобетонная рама, опирающаяся на сваи и напоминающая стол (если смотреть сбоку). Ростверк оформляется в виде соединения балок или плит и служит опорной конструкцией для всего объекта.
Особенности конструкции ростверков
При установке свайных фундаментов выполняют:
Для оформления ростверка применяют различные материалы:
По типу конструкции бетонные ростверки бывают:
По варианту расположения предусмотрено три основных вида ростверка:
Монтаж бетонного ростверка
Ростверк выполняют в виде соединения железобетонных блоков или монолитной конструкции:
Когда бетон схватится примерно на 25 %, опалубку убирают и оставляют ростверк до полного застывания на 3 – 4 недели. После можно нагружать опорное основание в соответствии с проектом.
Завершающим этапом при обустройстве свайно-ростверкового фундамента являются 2 вида работ:
Ростверк мостовой опоры
Полезная модель относится к мостостроению, в частности, к конструкциям ледостойких сооружений на свайных фундаментах и опорах, возводимых на реках с переменным уровнем ледохода. Полезная модель может быть использована также при сооружении опор воздушной линии электропередач на переходах через акватории.
Задачей полезной модели является создание конструкции ростверка, позволяющей упростить технологию и уменьшить сроки его сооружения при увеличении надежности и сокращении затрат на изготовление и монтаж конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в ростверке мостовой опоры, представляющем собой фундамент, согласно техническому решению, фундамент состоит из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными со сквозными отверстиями, и элементов крепления блоков между собой, при этом отверстия в каждом блоке сформированы металлическими полостьобразующими элементами с возможностью размещения свай, каждый блок выполнен с возможностью размещения в нем не менее двух сквозных отверстий, расположенных в плоскости продольной оси, а нижний блок ростверка снабжен направляющими ячейками для свай.
Кроме того, ростверк может дополнительно содержать защитную оболочку свай, размещаемую под фундаментом и состоящую из блоков, аналогичных блокам фундамента. Полостьобразующий элемент у нижнего блока фундамента может быть выполнен выступающим за пределы его нижнего обреза.
Полезная модель относится к мостостроению, в частности, к конструкциям ледостойких сооружений на свайных фундаментах и опорах, возводимых на реках с переменным уровнем ледохода. Полезная модель может быть использована также при сооружении опор воздушной линии электропередач на переходах через акватории.
Однако данная конструкция ростверка недостаточно надежна, не позволяет уменьшить толщину льда в полости в связи с расположением блоков в стенке с зазорами, что не позволяет достигать в полости более мягкого микроклимата и, тем самым, уменьшать давление внутреннего льда на ограждающую стенку. Такая конструкция приемлема в основном для климатических условий Западной Европы. Кроме того, выполнение конструкции ростверка монолитной значительно усложняет процесс сооружения ростверка на акватории.
Известен ростверк мостовой опоры, содержащий монолитную плиту и защитную оболочку из сборных объемных горизонтальных блоков с отверстиями в центральной
части и по периферии, и элементов крепления блоков между собой. (Патент на изобретение №2063497, МПК E 02 D 27/12, 29/09).
Однако данная конструкция является недостаточно надежной и сложной в реализации, в т.ч., за счет конструктивно усложненных элементов крепления блоков между собой, запирающихся самопроизвольно под водой.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является ростверк мостовой опоры, состоящий из монолитной фундаментной плиты, снабженной защитной оболочкой свай из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными с отверстиями в центральной части, и элементов крепления блоков между собой, при этом отверстие в каждом блоке сформировано металлическим полостьобразующим элементом с возможностью размещения свай, а нижний блок снабжен направляющими ячейками для свай (Патент на изобретение №2263176, E 01 D 19/02, E 02 D 27/12).
Однако выполнение ростверка с монолитным фундаментом значительно усложняет процесс сооружения ростверка на акватории. Кроме того, конструкция ростверка менее надежна по сравнению с заявляемой полезной моделью в связи с использованием в объемном блоке одной полости для размещения свай.
Задачей полезной модели является создание конструкции ростверка, позволяющей упростить технологию и уменьшить сроки его сооружения при увеличении надежности и сокращении затрат на изготовление и монтаж конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в ростверке мостовой опоры, представляющем собой фундамент, согласно техническому решению, фундамент состоит из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными со сквозными отверстиями, и элементов крепления блоков между собой, при этом отверстия в каждом блоке сформированы металлическими полостьобразующими элементами с возможностью размещения свай, каждый блок выполнен с возможностью размещения в нем не менее двух сквозных отверстий, расположенных в плоскости продольной оси, а нижний блок ростверка снабжен направляющими ячейками для свай.
Кроме того, ростверк может дополнительно содержать защитную оболочку свай, размещаемую под фундаментом и состоящую из блоков, аналогичных блокам фундамента. Полостьобразующий элемент у нижнего блока фундамента может быть выполнен выступающим за пределы его нижнего обреза.
Увеличение надежности ростверка достигается за счет выполнения его фундамента с увеличенным количеством сквозных отверстий для размещения забивных свай. Использование данной конструкции ростверка особенно актуально в слабых грунтах, при одновременном обеспечении защиты опоры моста от навала льда и судов. Заявляемая конструкция ростверка позволяет упростить строительно-монтажные процессы его возведения, сократить трудозатраты и сроки строительства.
Ростверк мостовой опоры состоит из сборных горизонтальных железобетонных блоков 1, 2 (фиг.2, 4) каждый из которых выполнен, по крайней мере, с двумя сквозными отверстиями, сформированными металлическими полостьобразующими элементами 3. Полостьобразующие элементы 3 снабжены внутренними и внешними анкерами и выполняют функцию опалубки и арматурного каркаса полости блока при изготовлении, придают блоку жесткость при транспортировке, а также являются одним из основных несущих элементов защитной оболочки в процессе эксплуатации опоры.
Ростверк может состоять только из блочного фундамента, а также иметь дополнительную защитную оболочку свай, которая выполняется из блоков, аналогично блокам фундамента. Нижний блок 1 (фиг.2) или 2 (фиг.4) снабжен направляющими ячейками 4. Направляющие ячейки 4 образованы продольными и поперечными стальными балками. Блоки 1 ростверка (фиг.2) и блоки 1, 2 ростверка с защитной оболочкой (фиг.4) соединены между собой крепежными элементами 6-9, при этом в нижнем блоке 1 (фиг.2) или 2 (фиг.4) размещены закладные болты 6, а верхние блоки снабжены каналами 5 для размещения болтов 6 или шпилек 7 с муфтами 8. Для
Конструктивное выполнение ростверка мостовой опоры с защитной оболочкой, охватывающей куст свай, позволяет поддерживать в полости оболочки микроклимат, исключающий рост толщины льда и припоев льда к конструкциям за счет использования свойства теплопроводности материала свай и полостьобразующих элементов. Наличие балочных направляющих ячеек в полости в ее нижней части придает конструкции дополнительную жесткость. Это позволяет принимать толщину боковых стенок до 400 мм.
Изготовление блоков ростверка рекомендуется производить на стройплощадке моста, например, в условиях временного цеха. Для варианта ростверка с защитной оболочкой (фиг.4) сначала готовят нижний блок 2 с закладными болтами 6 и полостьобразующими элементами 3, к которым предварительно приваривают внешние стержневые анкеры и внутренние направляющие ячейки 4. При этом используют закладные болты 6 длиной, превышающей высоту верхнего смежного блока на величину 130-150 мм, а полостьобразующий элемент 3 выполняют высотой, равной высоте нижнего блока 2, а размещение его в блоке осуществляют со сдвигом от нижней грани блока на величину не менее 100 мм.
После набора бетоном нижнего блока 2 требуемой прочности на выступах его полостьобразующих элементов 3 монтируют им подобные элементы 3 следующего блока и покрывают поверхность нижнего блока черной полиэтиленовой пленкой для предотвращения сцепления материалов, а выступы элементов 3 изолируют. Блок бетонируют и после набора бетоном верхнего блока 2 необходимой прочности его снимают и извлекают каналообразующие трубы для размещения крепежных элементов.
Затем на снятом блоке аналогичным образом бетонируют третий блок 2, при этом каналы 5 в третьем блоке также формируют с применением шпилек 7, муфт 8 и каналообразующих труб. Длина шпильки должна соответствовать высоте изготавливаемого блока. Таким образом, изготавливают три блока 2 защитной оболочки. Аналогичным образом изготавливают три блока 1 фундамента, причем в качестве матрицы для изготовления нижнего блока 1 используют поверхность верхнего блока 2. При этом высоту шпильки 7 принимают равной высоте блока 1, а к элементам 3 в дополнение к внешним приваривают по расчету внутренние стержневые анкеры.
Блоки 1 для варианта ростверка без защитной оболочки (Фиг.2) готовят аналогично блокам 2 защитной оболочки (Фиг.4). Торцы шпилек 7 верхних блоков 1 в обоих вариантах могут быть расположены впотай. Для этого верхние части каналов блока 1 выполняют диаметром на 3-4 мм больше диаметра шайб, получая, таким образом, углубления. Длина шпилек 7 верхних блоков 1 выбирается такой, чтобы их торцы находились в углублении. Гайки и шайбы 9 при этом заделывают в углублениях полимербетоном, обеспечивая защитный слой от торца шпилек величиной 30-40 мм. Сооружение предлагаемого ростверка в акватории в основном осуществляется по технологии, описанной в патенте РФ №2263176 E 01 D 19/02. При этом после опускания конструкции в акваторию на проектный уровень и ее закрепления к вертикальным сваям и погружения всех наклонных свай монтируют поддон 11, который может располагаться как выше, так и ниже рабочего уровня воды (РУВ). В последнем случае на поддон укладывают бетонную смесь подводным способом, устраивая тампонажную подушку. Затем из полостей откачивают воду и продолжают строительные работы.
При глубине акватории до 5 м и слабом ледоходе, например, в городских мостах, ростверки обычно устраивают ниже уровня меженной воды (УMB) (Фиг.2). В этом случае рекомендуется выполнять полостьобразующие элементы 3 нижнего блока с нижним выступом величиной, обеспечивающей внедрение его в грунт на 400-500 мм после опускания конструкции в акваторию в проектное положение. Такое решение позволяет устраивать без дополнительных затрат тампонажные подушки в полостях нижнего блока 1. Для выполнения строительных работ в полостях ростверка, в обхват верхних выступов полостьобразующих элементов 3 верхнего блока устраивают ограждения, например, с применением транспортерной ленты, после чего из полостей всех блоков откачивают воду и подготавливают оголовки свай в соответствии с требованиями проекта. Затем монтируют арматуру и укладывают бетонную смесь в полости, омоноличивая оголовки свай с конструкцией. При этом рекомендуется выводить стойки опоры выше УМВ.
1. Ростверк мостовой опоры, представляющий собой фундамент, отличающийся тем, что фундамент состоит из сборных горизонтальных блоков, выполненных объемными со сквозными отверстиями, и элементов крепления блоков между собой, при этом каждый блок выполнен с возможностью размещения в нем не менее двух сквозных отверстий, расположенных в плоскости продольной оси, отверстия в каждом блоке сформированы металлическими полостьобразующими элементами с возможностью размещения свай, а нижний блок ростверка снабжен направляющими ячейками для свай.
2. Ростверк по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит защитную оболочку, размещенную под фундаментом и состоящую из блоков, аналогичных блокам фундамента.
3. Ростверк по п.1, отличающийся тем, что полостьобразующий элемент у нижнего блока выполнен выступающим за пределы его нижнего обреза.
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.
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