Все о проектировании и строительстве мостов

Обновлено: 11.01.2025

Все о проектировании и строительстве мостов

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2016 г. N 1000-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33384-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 8 сентября 2016 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2019 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

1 Область применения

Настоящий межгосударственный стандарт распространяется на проектирование новых и реконструкцию существующих мостовых сооружений постоянного типа, расположенных на автомобильных дорогах общего пользования, в том числе при прохождении автомобильных дорог общего пользования по территории населенных пунктов, а также пешеходных мостов.

Нормы стандарта не распространяются на проектирование:

- мостовых сооружений уличной сети городов и населенных пунктов;

- мостовых сооружений на внутрихозяйственных дорогах промышленных, сельскохозяйственных и лесозаготовительных предприятий;

- механизмов разводных мостов;

- коммуникационных мостов, не предназначенных для пропуска транспортных средств и пешеходов.

Требования стандарта применяются при проектировании мостовых сооружений, предназначенных для эксплуатации в любых климатических условиях и в районах с расчетной сейсмичностью до 9 баллов включительно.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 9238 Габариты железнодорожного подвижного состава и приближения строений

ГОСТ 10060 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 26775 Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. Нормы и технические требования

ГОСТ 33390 Дороги автомобильные общего пользования. Мосты. Нагрузки и воздействия

ГОСТ 33391 Дороги автомобильные общего пользования. Мостовые сооружения. Габариты приближения мостов

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 динамический прогиб дорожного ограждения: Наибольшее горизонтальное смещение продольной оси балки ограждения в поперечном направлении при наезде транспортного средства на ограждение.

3.2 длина мостового сооружения: Расстояние, измеренное по оси сооружения, между точками пересечения линий, соединяющих концы открылков крайних опор или других видимых конструктивных элементов опор или пролетного строения с осью мостового сооружения, без учета переходных плит.

Примечание - По длине мостовые сооружения подразделяются на малые - длиной до 25 м, средние - длиной более 25 м до 100 м и большие - длиной более 100 м или имеющие пролет длиной более 60 м.

3.3 долговечность: Свойство сооружения сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе содержания и ремонта.

3.4 живучесть: Способность сооружения выполнять свои основные функции при повреждении или разрушении отдельных элементов.

3.5 коэффициент общего размыва: Отношение средних глубин потока в сечении под мостом при расчетном уровне воды после и до размыва.

3.6 мост: Мостовое сооружение через водное препятствие.

3.7 мостовое сооружение: Инженерное сооружение, состоящее из опор и пролетных строений, предназначенное для пропуска через препятствие разных видов транспортных средств, пешеходов, водотоков, селей и коммуникаций различного назначения (мосты, путепроводы, пешеходные мосты, виадуки, эстакады, акведуки, селедуки); часто подменяется термином "мост".

3.8 надежность: Свойство сооружения выполнять свои функции в течение всего проектного срока службы.

3.9 обследование предпроектное: Детальное обследование сооружения выполняется для разработки проекта его реконструкции. Включает выявление дефектов, обмер деталей, определение необходимых отметок, разбивку осей, привязку к трассе автодороги и другие работы, необходимые для оценки технического состояния сооружения.

3.10 опора обсыпная: Крайняя опора мостового сооружения, большая часть которой находится в грунте конуса насыпи, выступающего за переднюю стенку опоры.

3.11 плита проезжей части: Элемент пролетного строения железобетонный, стальной или деревянный, непосредственно воспринимающий нагрузку от транспортных средств, пешеходов, элементов мостового полотна и передающий ее несущей части пролетного строения.

3.12 подферменник: Железобетонный выступ на оголовке опоры, предназначенный для установки опорной части пролетного строения.

3.13 полотно мостовое: Обобщенное наименование всех элементов, расположенных на несущих конструкциях пролетного строения, предназначенных для нормальных условий и безопасности движения транспортных средств и пешеходов, включает одежду проезжей части, деформационные швы, тротуары, ограждение проезжей части, перила, устройства для водоотвода и освещения.

3.14 проектный срок службы: Период, на протяжении которого сооружение может выполнять предусмотренные проектом функции при условии выполнения работ по содержанию и ремонтам.

3.15 путепровод: Мостовое сооружение через автомобильную или железную дорогу, или улицу.

3.16 сейсмическое воздействие: Воздействие на мостовое сооружение инерционных сил, возникающих при колебательных движениях масс сооружения и временной нагрузки на нем, вызванных колебанием грунта при землетрясениях.

3.17 сель (селевой поток): Поток, состоящий из воды и значительного количества взвешенных продуктов разрушения горных пород (глина, песок, дресва, обломки горных пород, каменные глыбы).

3.18 слой защитно-сцепляющий: Элемент дорожной одежды на стальной ортотропной плите моста, обеспечивающий защиту металла от коррозии и сцепление покрытия проезжей части с ортотропной плитой.

3.19 ширина мостового сооружения: Расстояние между наружными гранями плиты проезжей части.

4 Общие положения

4.1 Разработку проектов строительства и реконструкции мостовых сооружений следует производить на основе результатов детального предпроектного обследования сооружения и инженерных изысканий, выполненных в соответствии с требованиями межгосударственных и национальных стандартов, и других официальных нормативных документов.

4.2 Мостовое сооружение должно быть проектировано так, чтобы при выполнении нормативных требований по ремонту и содержанию в течение расчетного срока службы были обеспечены его несущая способность, эксплуатационная пригодность и долговечность.

Технические решения, принимаемые при проектировании, должны обеспечить сооружению:

- доступность для ремонта;

- доступность для маломобильных групп населения;

4.3. Проектные сроки службы мостовых сооружений и их элементов должны быть не менее указанных в национальных нормативных документах.

4.4 В зависимости от экономических, социальных и экологических последствий при повреждении или разрушении мостовых сооружений устанавливается два уровня ответственности и соответствующие им минимальные значения коэффициентов надежности по ответственности, предусмотренные в таблице 1.

Минимальные значения коэффициентов надежности по ответственности,

1 Мостовые сооружения с пролетами длиной 200 м и более

1 Мостовые сооружения с пролетами длиной менее 200 м

Примечание - Коэффициент надежности по ответственности учитывается при расчетах на основные сочетания нагрузок по первой группе предельных состояний путем умножения на них внутренних усилий, напряжений, перемещений, деформаций.

4.5 Основные технические решения, принимаемые при проектировании, должны быть аргументировано обоснованными.

Архитектурные требования к мостовому сооружению устанавливаются заданием на проектирование.

Проектирование мостов: от расчетов до строительства

Проектирование мостов невозможно без проведения предварительных изысканий. Это необходимо для выявления наиболее подходящих условий для возведения. Если же особенности местности не позволяют выбрать оптимальный вариант, в проект вносятся изменения, которые гарантируют необходимые прочностные характеристики.

В большинстве случаев применяются типовые проекты мостов, содержащие все нормативные данные. И основная задача проектирования в данном случае состоит в выборе наиболее подходящей конструкции. Но нередко требуется внесение изменений в типовой проект. Обо всех особенностях проектирования мостов мы поговорим далее.

Разновидности мостов

Проектирование мостов осуществляется с учетом особенностей каждого отдельного объекта. Именно поэтому проекты таких конструкций зависят от ряда факторов (эксплуатационные характеристики, предназначение, пиковые нагрузки и т.д.), которые влияют на выбор строительных материалов и технологий моделирования.

По предназначению объекта различают:

автомобильные мосты;
совмещенные мостовые конструкции (габаритные сооружения, включающие дороги различного назначения);
ЖД мосты – для поездов;
инженерные мостовые сооружения для прокладки коммуникаций (к примеру, газовых труб, электрокабеля и др.);
пешеходные мосты.

Проектирование опорных частей мостов зависит от типа опор, которые могут быть:

жесткими – сваи устанавливают на твердом основании;
плавучими – размещаются на водных объектах, что влечет за собой осадку, определяющуюся уровнем воды в водоеме.

В зависимости от расположения элементов моста проектами предусматриваются:

неподвижные конструкции;
раздвижные мостовые конструкции над судоходными водными артериями.

Мостовые конструкции в зависимости от используемого материала:

сооружения из дерева (проектирование деревянных мостов сегодня редкость, но их элементы иногда встречаются);
металлические мосты;
мостовые конструкции из бетона;
железобетонные мосты;
мосты из камня;
комбинированные мостовые конструкции (чаще всего основа таких мостов возводится из бетона, на котором устанавливаются металлоконструкции).

В зависимости от того, как проходит проезжая часть по отношению к пролету моста:

Проектирование мостов через реку выполняется с учетом уровня воды. Различают:

высоководные конструкции (мосты не затопляются при весеннем паводке);
низководные мосты (конструкции могут затапливаться лишь при некоторых условиях);
подводные мостовые конструкции обеспечивают возможность проезда транспортных средств вброд.

В зависимости от размеров конструкции выделяют:

малые мосты (длина не превышает 25 метров);
средние мостовые конструкции длиной до 100 метров;
длинные мосты (длина до 500 метров);
проекты с индивидуальной планировкой, как правило, предусматривают длину моста свыше 500 метров.

Проектирование автодорожных мостов зависит и от ширины транспортной магистрали, которая определяется количеством полос. В отдельную категорию стоит отнести конструкции общего назначения. Такие мосты имеют как автомобильные трассы, так и железнодорожные линии, а также пешеходные дорожки.

Проектирование мостов и путепроводов производится с учетом планируемого срока эксплуатации. По этому критерию различают:

временные мосты – сооружения, устанавливаемые на период стройки, ремонта или реконструкции;
постоянные мостовые конструкции.

Каждый вид моста имеет свои конструкционные и другие особенности, которые нужно учитывать при расчете проекта.

Мостовые переходы над транспортными артериями

Для составления проекта такого объекта необходимо получить данные по характеристикам грузопотока, загруженности транспортной магистрали и габаритам транспорта. Проектирование мостовых переходов над транспортными магистралями направлено не только на безопасность пешеходов. Такие мосты не должны создавать препятствия передвижению автомобилей, поэтому проектировщики увеличивают их высоту, что влечет за собой дополнительные требования к расчету конструкции.

Переходы над естественными препятствиями

Работа по проектированию мостов пешеходного типа производится с учетом ландшафтных особенностей и характеристик почвы. Такая конструкция должна быть безвредной для окружающей среды, но устойчивой к воздействию природных факторов.

Мостовые переходы между городскими зданиями и другими постройками

К таким конструкция выдвигают более высокие требования. Помимо надежности, безопасности и эксплуатационных характеристик, подобные переходы должны иметь интересный дизайн. Часто они становятся изюминкой архитектурного ансамбля. При подборе стройматериалов для сооружения переходов между городскими зданиями руководствуются общей концепцией. Сегодня для данных конструкций все чаще используются новейшие технологии и материалы, но существует и такая проблема, как внесение в техзадания на проектирование параметров, используемых ранее для стандартных решений.

Проектирование мостов в зависимости от конструкции

Основной критерий, по которому можно классифицировать задания по проектированию мостов – их конструкция.

Эту технологию использовали еще в древности. Она проверена временем и довольно хорошо изучена. Схема конструкции достаточно проста: с двух берегов реки устанавливают балки и соединяют их пролетами, которые крепятся на специальных основаниях. Проектирование опор мостов такого типа осуществляется с использованием небольших опорных конструкций или изделий свайного типа. Задача опорных элементов состоит только в поддержке основания снизу, не выходя за его габариты.

Основой геометрической концепцией балочного моста является прямая линия. Для его обустройства выбирают наиболее узкое место реки, при условии что почва здесь не подвержена размыванию, так как это будет способствовать разрушению конструкции.

Конструктивными элементами балочного моста выступают фермы и балки. С их помощью создают пролеты длиной 33 или 42 метра, для которых обустраивают основания высотой 1,7 и 2,1 метра. Такие размеры считаются классическими.

Для каждого пролета устанавливается отдельная опора. В зависимости от технологии соединения этих элементов мостовые конструкции могут быть разрезными, консольными и неразрезными.

Для укрепления моста используются продольные и поперечные балки. Конструкции с поперечными балками применяются для мостов с длиной пролетов свыше 33 метров. Количество таких балок определяется шириной моста.

При проектировании ЖД или автомобильных мостов с балочной конструкцией учитывают следующие основные факторы: вертикальные нагрузки, горизонтально приложенные силы сжатия, растяжения и скручивание. Расстояние между опорами балочного моста уменьшается с увеличением планируемых нагрузок на балки.

Арка – свод установленный через водную артерию или другие препятствия. В древние времена для изготовления арочных мостов применялась каменная кладка, позволяющая построить монолитную конструкцию.

Упрощенно можно сказать, что при невысоких нагрузках у сооружений небольшой протяженности основные нагрузки принимают на себя две опоры, установленные на разных берегах реки. Если же мост будет достаточно длинным или необходимо обеспечить его более высокую несущую способность, обустраиваются дополнительные основания в форме колонн посередине конструкции. В этом случае создаются соединения в виде символа «Т», а арочная конструкция уже не будет монолитной.

Чем обусловлена повышенная прочность арки? Для такой конструкции характерно особое распределение приложенных сил, которые действуют по касательной к снованиям. Чтобы мост не расползся под воздействием нагрузок, с двух концов свода моста устанавливаются сдерживающие блоки.

Если особенности местности не позволяют обустроить необходимый упор для пролетов моста с помощью промежуточных колонн, используются подвесные конструкции. К примеру, подвесные мосты будут оптимальным решением для переправ через глубоководные водные артерии или очень большие препятствия.

Для их строительства нужно по стороны реки или другого препятствия установить пилоны (высокопрочные конструкции, которые обычно производят из высокопрочной стали). Высота таких опор намного превышает уровень моста. Их должно быть не менее 4. Для мостов с многополосной проезжей частью пилон потребуется гораздо больше. Между каждой парой опор натягиваются толстые стальные тросы, которыми крепятся более тонкие крепежные элементы, для соединения с дорожным полотном. Чем больше вертикальных подвесных опор предусмотрено при проектировании моста, тем более стабильной будет конструкция.

Жесткость переправы, так же как и в балочной конструкции, обеспечивают соединительные балки и пролеты.

Эта конструкция во многом напоминает подвесной мост. Проектирование вантовых мостов отличается только особой конструкцией металлических тросов – вантов. В данном случае они разделяются на вертикальные и горизонтальные элементы, а устанавливаются диагонально к пилонам и крепятся по их бокам. Угол натяжения вантов определяется их расположением к дороге.

Проектировщики считают вантовые мосты более надежными конструкциями, так как в этом случае целостность покрытия уже не зависит исключительно от состояния двух горизонтально расположенных цепей.

Строительство понтонных мостов

Такие конструкции не отличаются высокой надежностью. Это обусловлено их высокой подвижностью, возможностью подтопления и низкой устойчивостью к высоким нагрузкам. Понтонные мосты чаще всего используют в следующих ситуациях:

нет условий для постройки мостов других типов (к примеру, болотистые или подтапливаемые берега);
необходимо установить временную или аварийную конструкцию на период до того момента, когда появится возможность обустроить основания из железобетона.

Понтонные мосты состоят из нескольких секций, которые соединены с помощью подвижных креплений. Здесь нельзя использовать монолитную конструкцию, так как природные факторы могут привести к полному разрушению переправы.

Кроме того, жесткое крепление к берегу понтонного моста невозможно, так как нельзя установить стабильный уровень расположения конструкции.

4 этапа проектирования и строительства мостов

Мостовые переправы играют важную роль в транспортной инфраструктуре России. Еще с древних времен мосты позволяли развивать торговлю и обеспечивали доступность удаленных регионов. Современные мосты представляют собой более сложные инженерные конструкции, которые возводятся с применением новейших технологий и материалов.

Проектирование переправ осуществляется с учетом их функционального назначения. Для расчета таких конструкций инженеры должны учитывать множество факторов, которые и определяют, каким будет мост по конструкции и внешнему облику. Проектирование железнодорожных мостов, автомобильных или пешеходные конструкций осуществляется по особым «алгоритмам», которые характерны для каждого из перечисленных вариантов.

Чтобы построить надежную переправу, нужно знать все особенности такого процесса от разработки проекта до ввода в эксплуатацию готового объекта. Проектирование и строительство мостов – сложные работы, которые отличаются трудоемкостью и высокой стоимостью.

Этап 1. Подготовка к расчету и проектированию мостов

На этапе подготовки к разработке проектной документации для сооружения моста необходимо собрать все исходящие данные. Для этого следует провести не только точные замеры местности, но и углубленное исследование территории и почв. На этом этапе проводятся геодезические, гидрологические, геологические и экологические изыскания. Необходимо сделать анализ сейсмической активности и воздействия на сооружение всех природных факторов. После сбора всех данных можно переходить к работам по проектированию моста.

Этап 2. Производство расчетов и оформление проектной документации

После того как все необходимые данные собраны, проводят их тщательный анализ и определяют основные параметры будущей конструкции. Профессиональное исследование местности – важный этап, позволяющий определить оптимальное расположение конструкций моста и подобрать материалы для их изготовления.

Функциональное назначение и тип мостовой конструкции сильно влияют на работы по проектированию, поскольку каждый вариант моста имеет определенный набор специфических характеристик. К примеру, ширина переправы зависит от того, будет ли она использоваться только для пешеходов или также и для разных транспортных средств. Разные типы мостов могут сильно отличаться по уровню предельных расчетных нагрузок, что влияет на подбор стройматериалов, численность опор и т.д.

Этап 3. Государственная экспертиза

После разработки проекта на строительство мостовой переправы вся документация проходит этап согласования в специализированных государственных инстанциях. Без экспертного заключения эксплуатация мостов не допускается. Чтобы получить согласование, к проектированию таких объектов следует привлекать квалифицированных специалистов.

Этап 4. Авторский надзор

Чтобы обеспечить четкое соответствие выполняемых строительных работ действующим нормам и требованиям проекта, применяется авторский надзор. Нередко встречаются ситуации, когда подрядчики допускают изменение технологии или неточно соблюдают нормативные требования к строительству мостов, описанные в проектной документации. Такие случаи являются грубыми нарушениями, так как готовый объект не сможет пройти этап согласования экспертной комиссии.

Нередко встречающееся стремление подрядчика неправомерно экономить на стройматериалах, а иногда и сократить численность опор не только приводит к хищениям средств путем «раздувания сметы», но и ставит под угрозу надежность моста, а также снижает безопасность людей и транспортных средств, которые будут двигаться по такой переправе.

Малые и средние мостовые конструкции часто сооружаются по типовым проектам, составленным для объектов с разной шириной и нормативной нагрузкой, которая рассчитывается исходя их характеристик используемых стройматериалов. Типовая проектная документация включает рабочие чертежи пролетов, опорных элементов и данные по необходимым объемам материалов для строительства. В такой ситуации работа проектировщиков сводится к выбору оптимального варианта моста, который должен учитывать особенности местности, возможности производства на ближайших к переправе предприятиях конструкционных элементов объекта, условия их транспортировки, монтажные требования, тип грунта и др.

Расчет типовых мостовых конструкций выполняется с применением автоматизированных систем проектирования. Такие системы анализируют множество вариантов, после чего представляют самые подходящие типы мостов в форме таблиц со списком составных элементов и чертежной документации. Окончательный выбор оптимального варианта происходит после анализа всех конструкций. Затем типовые чертежи, техническая документация по привязке к местности и объемам необходимых материалов передаются строительной компании подрядчику.

Таким образом, проектирование мостов с типовыми конструкциями осуществляется в один этап – формирование рабочих чертежей.

Проектирование средних и больших мостовых конструкций чаще осуществляется в индивидуальном порядке. Такие работы разбивают на два этапа. На первом этапе разрабатывается технический проект моста.

Второй этап проектирования включает решение задач по определению места расположения объекта, системы перехода, конструкции пролетов и опорных элементов, методов ведения строительных работ, а также формирование сметы. В ходе разработки технической документации рассчитываются параметры арки таким образом, чтобы был обеспечен безопасный пропуск под переходом высокой воды. Вместе с тем, проводится анализ вероятного размывания дна, расчет среза сечения русла реки, определяется необходимость проведения работ по укреплению береговой линии и дна, а также установки струенаправляющих приспособлений.

Требования к проектированию мостов и мостовых сооружений

При проектировании мостов согласно СП руководствуются современной технологией расчета строительных конструкций, которая носит название «метод предельных строений». Сооружения разбивают на две подгруппы:

Первая называется 1А и обладает следующими признаками: невозможность эксплуатации и продолжения строительства, поскольку происходит разрушение некоторых деталей конструкции, потеря устойчивого положения, движение грунта.
Вторую обозначают 1Б – абсолютная непригодность к использованию. Требуется полная остановка строительных или эксплуатационных работ из-за возникновения опасных колебаний или других недопустимых силовых действий, крупных необратимых изменений (деформаций) и сдвигов, локального неустойчивого положения (однако без масштабных повреждений), отрицательного влияния природы.

Если строение достигает максимального положения группы 1Б, невозможно проводить эксплуатацию объекта. Наблюдаются серьезные нарушения в опорах и навесах конструкции, образуются прогибы и прочие деформации сооружения. Опасное явление, когда на бетонных поверхностях появились трещины и раскрытые щели.

Для предотвращения различных аварийных ситуаций вводятся коэффициенты. Допустимые показатели регулируются нормами и правилами. Например, чтобы учесть воздействие на сооружение нескольких типов нагрузок в одно время, а также несовпадение их значений, вводят коэффициент сочетаний.

Также планируемые расчеты не всегда точно соответствуют действительным работам, проводимым на объекте. Чтобы учесть возникшие отклонения и минимизировать потери, потребуется коэффициент условий работы.

Еще один важный показатель – коэффициент надежности по материалу – позволяет определить уровень крепости используемых на сооружении строительных материалов.

Для определения положения объекта по второму предельному состоянию необходимы нормативы нагрузок, чтобы рассчитать коэффициент надежности по нагрузке. Его значение приравнивают к 1. При вычислении перемещений в подвижных элементах или швах конструкции значение определяют выше 1.

Чтобы исключить неожиданные отрицательные происшествия при последующей эксплуатации сооружения, при проверке готовности объекта выбирают сложные нагрузки для отдельных деталей, частей и для всей конструкции в целом.

Мосты находятся под постоянным воздействием динамических сил, что необходимо учитывать при создании проекта сооружения. Поэтому важную роль отводят выносливости объекта. Уже на начальном этапе вычисляют срок проекта, который формируется исходя из качества бетонных и стальных элементов, соединительных узлов. По результатам проведенного исследования определяют периоды профилактических осмотров и реконструкций. Элементы, требующие сварки, должны проходить ультразвуковую проверку.

Стараются уменьшить степень концентрации посредством проведения особых конструктивных действий. Сюда относятся полировка швов, уменьшение количества сварных пакетов большой толщины, болтовых и сварных соединений и т.д.

Печальные последствия ошибок в проектировании мостов

Конструкция была сделана по решетчатой структуре, используя чугун. Изначальный план проектировщика был немного видоизменен, в связи с чем расстояние между пролетами вынужденно увеличили, а число опор уменьшили. 28 декабря стояла очень плохая погода, ветер достигал скорости 140 км/ч, водяные смерчи спровоцировали обрушение центральной части конструкции и некоторых металлических опор. Хотя мост и мог противостоять вертикальным препятствиям, на сильный ветер он рассчитан не был. Перед введением его в эксплуатацию опыты проводились с давлением 47 кгс/м 2 , однако в момент обрушения показатель был превышен в 3 раза. Все 75 пассажиров погибли в холодной воде.

После катастрофы были проведены исследования, чтобы исключить повторение трагедии. Главными причинами, которые спровоцировали падение моста, стали недостаточное число испытаний в суровых погодных условиях, низкая прочность элементов, плохая устойчивость опор, минимальное количество чугунных пролетов. Сооружение было спроектировано неверно, поэтому оно неизбежно должно было разрушиться при порыве ветра в 120 кгс/м 2 . Поэтому никакие достоинства (прочность при вертикальной нагрузке, профессиональная работа строителей, качество материалов) не уберегли бы от катастрофы.

Как сказали специалисты, причиной инцидента стал сильный ветер. Конструкция комбинированной системы с арками и вантовой ж/б балкой не выдержала напора.

Днем случилась авария, при которой центральная часть конструкции обрушилась в воду. К счастью, транспортное движение тогда было слабым, никто не пострадал. Выясняя причину произошедшего, специалисты пришли к выводу, что поднявшийся ветер привел в движение балки. Их жесткость была низкая (2,44 м), что и спровоцировало опускание несущей конструкции с одной стороны и поднятие ее с другой. Проезжая часть стала наклоняться, отчего образовались аэродинамические колебания.

Специалисты подтвердили, что это и стало главное причиной аварии. На момент катастрофы ветер обладал скоростью 65 км/ч. Мощная вертикальная сила показала, что конструкция чересчур гибкая и не обладает способностью выдерживать динамические нагрузки. Пилоны и боковые опоры наклонились и провисли, поскольку разорвались подвески в центре моста. Инженеры верно спроектировали конструкцию, рассчитали статические нагрузки, однако забыли о силе аэродинамики. Ветер на дороге спровоцировал динамические крутильные колебания, которые привели в движение канаты моста.

Проводились работы в суровых климатических условиях. Сначала была разрушена опора, а затем более 40 метров установленного путепровода. Главной причиной катастрофы был признан мощный ветер, который своим боковым движением повлиял на устойчивость опорных конструкций. Помимо этого, на участке был отмечен ряд серьезных нарушений при проведении процедур строительства. Один из рабочих погиб, поскольку падающие конструкции повредили грузоподъемный кран, в котором находился человек.

Мост строили в течение 15 лет с 1994 года. Лишь в конце 2009 года он был введен в эксплуатацию. Использовали современную конструкцию опорных элементов при проведении строительных и монтажных работ, задействуя ростверк для разделения нагрузки несущих вертикальных и горизонтальных элементов.

После данного события местные жители стали называть мост танцующим. Метеорологическая служба объявила 20 мая, что ветер в городе сильный, достигает 16 м/с. Никаких сейсмических изменений не предполагалось. Изначально специалисты пришли к выводу, что движение и сильные колебания моста были спровоцированы мощным ветром, который не резонировал с амплитудными колебаниями. После тщательного осмотра моста не было отмечено никаких деформаций и нарушений на проезжей части и на опорных элементах.

Мостовой переход комбинированного типа (подвесная конструкция с металлической фермой жесткости) протяженностью 180 метров крепился на пилонах из трубчатых деталей. Он имел систему крепежных кабелей с цельной конструкцией, стоящей из стальных стержней.

Факторами, которые привели к разрушению моста, были названы погодные условия (сильные морозы, порывистый ветер, скорость которого превышала 20 м/с) и недостатки конструкции перехода.

На начальной стадии проектирования мостовых конструкций проводится анализ исходящих данных и архитектурной идеи. Очень часто архитектурная концепция совершенно не соответствует реальной ситуации, так как она базируется на возможностях производителей конструкций, имеющейся монтажной техники и строительного оборудования, а также не учитывает доступные технологии строительства и варианты доставки. Проектировщики должны найти оптимальные и экономически оправданные решения, способные обеспечить длительную, надежную и безопасную эксплуатацию моста. Профессионально составленная проектная документация позволяет гармонично вписать мостовую конструкцию в местный рельеф с учетом особенностей городской застройки.

Технологии строительства мостов

Технологии сооружения мостов постоянно совершенствуются, но редко кто задумывается, какую роль играют дорожно-транспортные сооружения и сколько времени затрачивается на преодоление различных преград объездными дорогами.

Мост - это искусственное инженерное сооружение, которое возводится в местах пересечения дорог с различными водными преградами.

Тщательный и продуманный проект, точные расчёты и предварительная подготовка – это залог успешного строительства мостов.

На конструкцию моста действует достаточно большое количество сил с которыми, в свою очередь, борятся проектировщики и строители. Благодаря их совместному труду и профессионализму с особой точностью определяется нагрузка на мост (сооружение), противостояние климатическим условиям и многие другие показатели.

Монтаж пролетных строений

Существуют различные виды монтажа пролетных строений: навесной и полунавесной монтаж пролетных строений, сборка пролетного строения на стапеле и далее перевоз его на плавучих средствах или при помощи крана (если на суше), сборка пролетного строения на берегу с продольной надвижкой его в пролет.

Технологию монтажа пролетных строений проектировщики закладывают, учитывая тип конструкции, условия для ее монтажа и наличие техники и оборудования у строителей.

Об этом мы подробно говорили в статье: «Монтаж металлоконструкций».

Сооружение мостов включает в себя следующие этапы:

освоение площадок;
возведение опор;
монтаж пролетных строений;
ликвидация строительной площадки;
испытание моста и др.

Для каждого из имеющихся видов мостов, существует своя технология строительства, которая наиболее лучше подходит для возведения конкретного моста.

Технологии по возведению мостов

1. Подготовительные работы

Каждый раз сооружение нового моста начинается с подготовительных работ (инженерные и инженерно-геодезические работы по выносу оси моста на местность).

Подготовительные работы должны обеспечивать точное расположение мостов на местности в соответствии с проектной документацией.

Выбор места для моста предпочтительно выбирают с минимально возможным расстоянием между берегами реки, пролива и др.

Иногда для сокращения расстояния специалисты пользуются методом создания искусственной насыпи навстречу к противоположному берегу. Однако выгоднее природные острова , во-первых, они существенно уменьшают длину моста, а во-вторых, это экономично.

2. Возведение опор

При сооружении конструкции моста наиболее сложным и объемным процессом считается – устройство опор. Достаточно много существует способов по установки мостовых опор.

Фундаменты опор моста могут быть как под водой, так и не берегу, т.е к ним будут применяться разные способы сооружения:

1 способ – с использованием котлована, в который в дальнейшем погружаются сваи. Далее сооружается опалубка, внутри которой устанавливается каркас из стальной арматуры, и затем она заливается бетоном, принимая нужные формы и размеры.

2 способ – с использованием шпунтового ограждения. В случае строительства русловых опор, котлован огораживается шпунтом с обеспечением откачки воды. Далее погружаются сваи, устанавливается опалубка ростверка с арматурным каркасом и заливается бетоном.

К малым и средним мостам, часто применяют призматические железобетонные сваи, которые с помощью парового и дизельного молота, погружаются в грунт.

Большой мост в свою очередь сооружается чаще всего с применением буронабивных столбов.

На опорах могут надстраивать высокие пилоны для поддержания основных (несущих) тросов в висячих мостах.

3. Сооружение пролетов

Технологии сооружения пролётов зависят от форм мостов. Конструкции определяется задачами и условиями, которые стоят перед специалистами.

Большая часть мостов представляют следующие типы пролетов:

Для сооружения мостовых пролетов, используется ряд тяжелой техники. Например, подъемные краны, толкающие устройства (для надвижки), передвижные подмости, гидродомкраты и др.

При сооружении моста расширяется горизонт использования новых сталей, применение сварки взамен болтовых фрикционных соединений, а также совершенствуются конструктивные формы пролетных строений за счет применения жестких листовых коробчатых конструкций.

Активное участие проектного института в исследовании новых технологий и методов строительства, а также проектирования мостов, дает огромное преимущество перед конкурентами на рынке.

ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» - это проектный институт, ключевой деятельностью которого является современное и качественное мостостроение.

Высококвалифицированные специалисты в своей работе используют только инновационные методы, подходы и технологии.

Доверяя Нам, Вы можете быть спокойны за свой объект. Мы разработаем для Вас уникальный проект, соответствующий мостовым нормам и Вашим пожеланиям в рекордно короткие сроки.

Перспективы проектирования металлических мостов

Современный мир мостостроения находится в постоянном развитии и не стоит на месте. В свою очередь, новые требования потребительских свойств предъявляемые к мостовым сооружениям задают новые ориентиры на пути эволюции конструктивных форм и инженерных подходов, открывая новые горизонты и перспективы для инженеров-мостовиков. Умение анализировать ситуацию и находить актуальные инновационные решения всегда являлось отличительной чертой коллектива специалистов ТРАНССТРОЙПРОЕКТ.

В настоящее время металлическое мостостроение приобретает всё большую популярность. И это не случайно, поскольку именно сталь в наибольшей степени удовлетворяет требованиям работы конструкций пролётных строений по всем параметрам. Это и прекрасная работа материала, как на растяжение, так и на сжатие; высокая долговечность и надёжность конструкции; возможность монтажа в любой климатической зоне независимо от времени года, и по этой же причине сокращение сроков строительства сооружения.

Современное развитие транспортной инфраструктуры мегаполисов влечёт за собой изменение в подходах и методах работы во всех составляющих компонентах отрасли: проектирование – заводское изготовление – монтаж на строительной площадке.

В условиях современной городской застройки и сложившейся улично-дорожной сети конструктивные решения транспортных сооружений принимают всё более сложные формы. Ещё большую остроту в данный вопрос вносят «нормативные» сроки строительства, которые определялись в советское время и не могли на тот момент отражать степень сложности нынешних транспортных объектов.

Современные особенности проектирования мостов

Три десятилетия назад запроектировать криволинейное в плане металлическое пролётное строение требовало колоссальных трудозатрат. Более того технологии заводского изготовления конструкций стальных мостов не позволяли реализовывать такие решения.

Выходом из этой ситуации для проектировщиков в последние годы стал переход на использование 3D технологий. Инженером проектировщиком создаётся твердотельная модель конструкции, из которой в дальнейшем программными средствами в автоматическом режиме создаются чертежи. Любой проектировщик знает, что времени на оформление рабочих чертежей уходит порой больше, чем на проработку самой конструкции. В этом плане автоматизация процесса перехода от 3D модели к традиционному 2D чертежу, автоматически оформленному по действующим нормам – настоящий прорыв. Именно автоматизация процесса проектирования современных сооружений позволяет нам выдерживать «старые» сроки не в ущерб качеству проекта, а порой выполнять его даже быстрее. Технология проектирования конструкций в 3D также позволяет избегать конструктивных ошибок, поскольку инженер наглядно видит создаваемую конструкцию.

Ярким примером применения технологии 3D проектирования из последних наших работ служит объект, которым мы особенно гордимся – это железнодорожная подходная эстакада к новому вокзалу в Астане.

Менее чем за год, был разработан рабочий проект 2,5 километровой железнодорожной эстакады под 3 пути. Металлические коробчатые пролётные строений с ортотропной плитой балластного корыта и переменной высотой стенки общим весом около 27 тысяч тонн. Считаю, что за такой короткий срок даже при максимальной унификации монтажных блоков, учитывая, что 2/3 эстакады расположено на кривых – это выдающийся показатель.

Новые материалы в строительстве мостов

Атмосферостойкая сталь

Ещё один перспективный вопрос, заслуживающий внимания на сегодняшний день - это применение новых современных материалов при проектировании транспортных сооружений на законных основаниях.

К сожалению, в наших современных действующих нормах не отражено большое количество вопросов. Важнейшими из которых например, являются новые стали. В современной практике мирового мостостроения давно известны высокопрочные низколегированные и атмосферостойкие стали. В нашей стране разработки в этом направлении велись, но ввиду того, что время их апробации и внедрения совпало с политической нестабильностью, процесс этот затянулся на долгие годы. И только совсем недавно начались предпосылки к возрождению тех самых идей, которые разрабатывались в переломное время.

Современное мостостроение располагает, на сегодняшний день, высококоррозионно устойчивыми сталями, такими как российская 14ХГНДЦ или зарубежная Corten, которые сопоставимы по цене с традиционными, но не требуют окраски на весь срок службы сооружения.

При применении таких атмосферостойких сталей в конструкциях мостов вдали от мегаполисов, где нет каких-либо архитектурных требований - это идеальное инженерное решение, с которым не конкурентоспособна по материалу никакая другая конструкция. Более того, такую сталь без ограничений можно применять в железнодорожных и автодорожных мостах, в том числе и внеклассных. Сталь марки 14ХГНДЦ прошла весь комплекс испытаний в ЦНИИС и ВНИИЖТ, а несколько экспериментальных мостов отработали без нареканий уже более трех десятков лет.

Для этой отечественной атмосферостойкой стали отработаны все технологии для заводского и монтажного сварочного производства, подобраны и апробированы сварочные материалы.

Применение этой стали сэкономило бы значительные бюджетные государственные денежные средства при эксплуатации пролетных строений металлических мостов.

Цинкосодержащая защита от коррозии

Важный перспективный вопрос, заслуживающий внимания - современные цинкосодержащие системы защиты от коррозии , как на эпоксидной, так и на полиуретановой основе. По сравнению с применением алюминиевой конструкции, развитие направления защиты от коррозии имеющихся низколегированных сталей гораздо более перспективно и экономически выгодно. Обуславливается это отличной способностью низколегированной стали сопротивляться динамическим знакопеременным нагрузкам. Показатели усталости алюминия значительно отличаются от низколегированной мостовой стали и, причем не в лучшую сторону. При этом алюминий гораздо дороже традиционной стали.

Учитывая высокую надёжность и долговечность стальной конструкции пролётного строения, срок службы которого 80…100 лет в зависимости от режима эксплуатации, именно стальные пролётные строения ещё долгие годы будут занимать лидирующие и перспективные позиции в мостостроении.

Как проектировщики, мы очень надеемся на включение в нормативные документы новых марок сталей, позволяющих расширить границы применяемости стальных конструкций. Умение анализировать ситуацию и находить инновационные решения всегда являлись отличительной чертой наших специалистов, и мы по прежнему будем стремиться к самосовершенствованию. Мы любим свою работу и выполняем её профессионально и с душой, для этого у нас есть всё: специалисты высокого класса, инженерный опыт, техническое оснащение, а главное – преданность своему делу.

Читайте также: