Основи проектування мостових споруд і труб

2.1. Вимоги до мостових споруд на автомобільних і міських дорогах

До мостових споруд пред'являються експлуатаційні, економічні, екологічні, архітектурні (естетичні) і розрахунково-конструктивні вимоги.

Експлуатаційнівимоги є основними і зводяться до того, щоб споруда протягом заданого терміну експлуатації мала задану вантажопідйомність, забезпечувала безпеку і комфортність пропуску по ньому пішоходів і транспортних засобів без зниження швидкості. Для цього споруда повинна:

• мати достатню жорсткість, щоб деформації і переміщення при русі навантаження не були надмірними, не порушували з'єднань і не відбивалися на безпеці руху;

• мати необхідну ширину проїзної частини і тротуарівзалежно від його призначення з урахуванням перспективи зростання інтенсивності руху;

• мати сприятливий для безпеки руху поперечний і поздовжній профіль;

• бути довговічним, сконструйованим з міцних матеріалів, мостове полотно повинне бути виконане із зносостійкого матеріалу і забезпечене надійним відведенням води;

• забезпечувати безпечний пропуск паводків і льодоходу, задовольняти вимогам судноплавства;

• забезпечувати можливість його огляду, ремонту і реконструкції.

Економічнівимоги визначають, щоб повна вартість споруди, при заданому терміні його служб, включаючи вартість будівництва, утримання, ремонту і можливої реконструкції, була б мінімальною. Останніми роками важливість економічних вимог до споруд зросла у зв'язку із змінами економічних основ країни. Для досягнення економічного ефекту дуже важливий облік місцевих ресурсів і можливостей (наявність заводів або значних запасів будівельних матеріалів, забезпеченість механізмами, технікою і навченими трудовими ресурсами), а також загальних технічних і природних можливостей і умов (наявність транспортних шляхів, можливість використання річкового транспорту, вертольотів і тощо).

Повна вартість споруди знижується при використанні конструкцій індустріального виготовлення, механізованому зведенні при високих темпах і хорошій якості робіт.

Екологічнівимоги визначаються інтересами охорони навколишнього середовища. Останніми роками питання охорони навколишнього середовища набувають все більшого значення, що визначає необхідність строгого дотримання принципу найменшого втручання в природне середовище при проектуванні штучних споруд.

Архітектурнівимоги зводяться до того, щоб форма споруди відповідала уявленням про красу і гармонувала з навколишньою місцевістю або міською забудовою. Зазвичай раціонально спроектовані споруди задовольняють естетичним вимогам: у них кожен елемент споруди підкреслює його функціональне значення. Сучасна архітектура штучних споруд приділяє увагу простоті форм, виключаючи всякі прикраси. Архітектурні вимоги дуже важливі для міських мостів, вони в цьому випадку можуть вступати в суперечність з економічними вимогами, але не повинні вступати в суперечність з експлуатаційними вимогами.

Розрахунково-конструктивнівимоги пов'язані з тим, щоб споруда в цілому і її окремі елементи були раціонально міцними, стійкими і жорсткими. Задоволення цих вимог є обов'язковим для всіх конструктивних рішень, що мають різні екологічні, економічні і архітектурні показники.

Споживчі властивості споруд. Спроектовані і побудовані в строгій відповідності з приведеним вище комплексом вимог мостові споруди набувають для експлуатаційників ряду споживчих властивостей, серед яких найбільше значення мають:

• пропускна здатність;

• вантажопідйомність;

• безпека руху;

• довговічність.

Пропускна здатність мостових спорудхарактеризується максимально можливою інтенсивністю транспортного руху, а також можливістю пропуску під ними в поперечному напрямі судів, водного потоку, льодоходу, транспорту (для шляхопроводів), а також комунікацій.

Вона забезпечується виконанням і збереженням габаритів проїзду і підмостових габаритів, що містяться в експлуатаційних вимогах норм, розрахунками отворів мостів і труб.

Вантажопідйомність моста– це його характеристика, визначувана максимальним тимчасовим рухомим навантаженням певного виду (наприклад, у вигляді автомобіля або рівномірно розподіленого навантаження з візком), дія якого є безпечною для його несучих елементів при розрахунку за першою групою граничних станів. Для експлуатованих мостів вантажопідйомність характеризується величиною граничної маси транспортного засобу певного виду.

Вантажопідйомність мостів і труб забезпечується розрахунками на міцність і стійкість і задається нормами навантажень в експлуатаційних вимогах до їх проектування.

Безпека рухутранспортних засобів характеризується максимальною допустимою швидкістю автомобільного руху по транспортних спорудах. Вона забезпечується експлуатаційними вимогами до плану і профілю дорожнього і мостового полотна, а також до міцності і енергоємності захисних пристроїв. Безпека руху пішоходів забезпечується вимогами до міцності і висоти огорож поручнів і до якості покриття тротуарів.

Довговічність транспортної споруди– його властивість зберігати працездатний стан при встановленій системі утримання і ремонту протягом певного часу без капітального ремонту або реконструкції, характеризується ресурсом або терміном служби. Для нової споруди він визначається проектною календарною тривалістю експлуатації, для споруди після капітального ремонту або реконструкції – календарною тривалістю після відновлення експлуатації до моменту її припинення.

Довговічність споруд задається термінами їх служби і забезпечується виконанням вимог до вибору відповідних матеріалів і конструктивних рішень.

На довговічність споруди робить істотний вплив його живучість – властивість зберігати несучу здатність при пошкодженні або руйнуванні окремих його частин або елементів.

2.2. Послідовність проектування мостових споруд і труб

Порядок проектування, узгодження і затвердження проектно-кошторисної документації встановлений будівельними нормами і правилами (СНиП 11.01.95), згідно яким проектування об'єктів будівництва ведеться в дві або в одну стадії. При будь-якій стадійності розробка проекту здійснюється на основі виконаних проектувальником і затверджених замовником обгрунтувань інвестицій (ОІ) в будівництво споруди.

При двохстадійному проектуванні на першій стадії складається техніко-економічне обгрунтування (ТЕО). На другій стадії на підставі затвердженого в установленому порядку ТЕО розробляється робоча документація (РД).

ТЕО на будівництво штучної споруди включає такі розділи: основні конструкції (ОК), проект організації будівництва (ПОБ), спеціальні допоміжні споруди і пристрої (СДСіП). Об'єми робіт по цих трьох розділах є початковими даними для кошторисного розрахунку. У складі ТЕО є також заходи з охорони навколишнього середовища і попередження надзвичайних ситуацій.

Основні проектні рішення на стадії ТЕО розробляються лише з такою деталізацією, щоб з'ясувати здійсненність рішення і встановити потребу в ресурсах для будівництва об'єкту в цілому.

На другій стадії розробляється робоча документація з повною деталізацією рішень. Робочі креслення (РК) при цьому складаються відповідно до державних стандартів. З організаційно-технологічної документації на цій стадії розробляють також проект виконання робіт (ПВР) і робочі креслення СДСіП.

Для об'єктів, що будуються за проектами масового і повторного застосування, а також для технічно нескладних об'єктів може застосовуватися одностадійна схема проектування, при якій відразу після обгрунтування інвестицій складають робочий проект (РП). Робочий проект складається із затверджуваної частини і робочої документації. Затверджувана частина багато в чому аналогічна ТЕО при двохстадійному проектуванні. Таким чином, в робочому проекті суміщено дві стадії проектування: тут одночасно розробляють розділи ОК, ПОБ, ПВР і СДСіП.

На даний час упроваджується і зарубіжна система розробки проектів за чотирма стадіями: I – програма розвитку дороги (ПРД); II – обгрунтування інвестицій (ОІ); III – інженерний проект (ІП); IV – робоча документація.

Перші дві стадії виконуються на основі цільових державних і регіональних програм розвитку автомобільних доріг замовником за участю органів місцевої влади і із залученням організацій-проектувальників.

Завданнями інженерного проектує: вибір оптимальних технічних рішень для прийнятої загальної стратегії розвитку дорожньої мережі, визначення об'ємів робіт і необхідних інвестицій (зокрема відведення земельних ділянок і виплати компенсацій), складання комплекту документації для проведення підрядних торгів. Він містить обгрунтування технічних рішень, обгрунтування вилучення земельних ділянок і конкурсну документацію.

Проектна документація входить в конкурсну документацію, що включає матеріали в чотирьох розділах:

1. Стандартні документи торгів.

2. Коротка пояснювальна записка.

3. Технічні специфікації і відомості об'ємів робіт.

4. Креслення.

Зміст четвертого розділу конкурсної документації в основному аналогічно ТЕО, тобто включає розділи ОК, ПОБ, СДСіП, але кошторисна документація в цьому випадку не складається. У третьому розділі приводяться відомості об'ємів робіт з відкритою ціною. При сприятливому результаті торгів складається робоча документація аналогічно другій стадії. За рішенням замовника розробка РД на основі затвердженого ІП може бути доручена підрядній організації, що виграла торги. Для нескладних об'єктів допускається включати робочу документацію до складу інженерного проекту.

Мости і інші штучні споруди зазвичай проектуються у складі автомобільної дороги. Окремими об'єктами проектування можуть бути тільки мости через великі річки.

Необхідність і черговість проектування і будівництва доріг і споруд на них повинна визначатися схемами розвитку мереж автомобільних доріг, які необхідно розробляти на тривалу перспективу (не менше 20 років) і уточнюватися через кожних 5 років. У них необхідно обгрунтовувати доцільність і технічну можливість будівництва нових або реконструкції існуючих транспортних споруд з урахуванням перспектив розвитку країни і зростання об'сягів перевезень вантажів і пасажирів.

Для більшості малих і середніх мостів застосовують типові конструкції пролітних будов і опор. Вони розроблені Союздорпроектом для різної ширини проїзної частини і містяться в альбомах. Альбоми містять креслення конструкцій і зведення по витраті на них матеріалів. Завдання проектування в цьому випадку зводиться до вибору найбільш раціональної типової конструкції, відповідної конкретним місцевим умовам, рельєфу місцевості, можливостям виготовлення, транспортування і монтажу.

Проектування мостів в даний час можливо проводити з широким використанням персональних комп'ютерів (ПК). Для цього необхідно розробляти спеціальні програми, що реалізовують дії досвідченого інженера-проектувальника. За такими програмах ПК може детально розглядати задану безліч різних вирішень моста і вибрати найбільш раціональний з них.