книги / Проектирование транспортных сооружений

М.Е. ГИБШМАН, В.И. ПОПОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ТРАНСПОРТНЫХ

СООРУЖЕНИЙ

ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

Допущено Министерством высшего

исреднего специального образования СССР

вкачестве учебника для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности "Мосты и транспортные тоннели,г

МОСКВА "ТРАНСПОРТ" 1988

УДК 624.2/.8.001.12.075.8

Гибшман М. Е., Попов В. И. Проектирование транспортных соо­ ружений: Учебник для вузов. — 2-е изд., лерераб. и доп. — М.: Транспорт, 1988. 447 с.

Изложены вопросы конструирования и расчета железобетонных н металлических эстакад, путепроводов, сложных многоярусных пе­ ресечений, пешеходных мостов, монорельсовых дорог и подпорных стен городских набережных, а также многоэтажных надземных ав­ тостоянок и вертолетных площадок. Приведены сведения о город­ ских мостах, связанные с их планировкой и организацией движения на подходах к инм. Отражены особенности архитектуры городских мостов н транспортных сооружений.

По сравнению с первым изданием (1980 г.) учебник дополнен новыми конструктивно-технологическими решениями, отражающими современный уровень проектирования транспортных сооружений.

Для студентов автомобильно-дорожных вузов и факультетов, обучающихся по специальности «Мосты и транспортные тоннели». Ил. 286, табл. 28, библиогр. 31 иазв.

Г 360102000-147 103-88 040(01 )-88

ISBN 5-277-00006-2

t Издательство Транспорт». 1980. Издательство «Транспорт». 1988

с дополнениями

Глава 1

ОБЩ ИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1.ВИДЫ ГОРОДСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Все искусственные сооружения, построенные в городах, можно раз­ делить на четыре основные группы:

1)пересекающие естественные препятствия местности;

2)предназначенные для улучшения условий движения транспорт­ ных средств и пешеходов;

3) обеспечивающие движения специальных видов транспорта;

4) необходимые для непродолжительной стоянки автомобилей. К первой группе сооружений относятся мосты и виадуки *.

Мосты возводят через водные преграды (реки, озера, морские про­ ливы и т. д.), а виадуки — через глубокие лога и ущелья. Мост и виа­ дук обеспечивают движение автомобилей и переходов по улице или автомагистрали. Их конструкция определяется главным образом видом препятствия, его характеристиками, а также транспортными требова­ ниями.

Сооружения всех остальных групп по существу выделились в само­ стоятельный вид, специфичный для городских условий, и поэтому та­ кие сооружения будем в дальнейшем называть городскими транспорт­ ными сооружениями.

Путепроводы и эстакады можно отнести ко второй группе сооруже­ ний. Путепроводом называют мостовое сооружение через автомобиль­ ную или железную дорогу'или улицу (рис. 1.1). Путепроводы, исполь­ зуемые только для пропуска пешеходов над автомагистралью, следо­ вало бы называть пешеходными путепроводами, но их обычно называ­ ют пешеходными мостами.

Под эстакадой понимают сооружение для беспрепятственного про­ пуска автотранспортных средств над поверхностью земли. Если путе­ проводы возводят только на пересечениях транспортных магистралей, то область применения и назначения эстакад значительно шире. Эста­ кады применяют в следующих случаях: на пересечениях двух и более транспортных магистралей, для увеличения пропускной способности улиц, для пропуска скоростных автомагистралей над городской за­ стройкой независимо от сложившейся сети улиц, на подходах к боль­ шим мостам вместо высоких насыпей, на подходах к местам скопления большого числа автомобилей (вокзалам, аэродромам, гостиницам, ста-

1 Эти сооружения рассмотрены в курсах проектирования мостов. Здесь при­ ведены те и х особенности, которые связаны с требованиями условий города.

5

дионам), для уширения набережных и организации движения вдоль рек, на косогорах, болотах и в других сложных условиях взамен насы­ пей и подпорных стен.

По расположению в плане различают прямо-, криволинейные, раз­ ветвляющиеся, кольцевые и спиральные эстакады: по числу уровней движения — одно- и многоярусные. Эстакады предназначены в основ­ ном для пропуска автомобильного и других видов городского транспор­ та. Весьма редко по ним организуют одновременно и пешеходное дви­ жение. По условиям службы эстакады могут быть постоянными, обес­ печивающими движение на весь срок их эксплуатации, и временными (сборно-разборными).

Сложные транспортные пересечения, основными составляющими ко­ торых являются многоярусные эстакады под различные направления движения (рис. 1.2), распространены в городах со сложной уличной сетью и на подходах к крупным мостам.

В тех случаях, когда существующая улица не обеспечивает необ­ ходимую пропускную способность, вдоль них устраивают эстакады с одним или несколькими уровнями движения. В условиях сформиро­ вавшейся городской застройки это практически единственный способ обеспечения пропуска необходимой интенсивности движения. При ор­ ганизации движения вдоль городских набережных увеличение их про­ пускной способности достигается сооружением эстакад в пределах рус­ ла рек. В ряде случаев возникает необходимость пропуска больших

6

транспортных потоков в определенном направлении, не совпадающим с сетью улиц. Тогда возможен вынос движения на эстакаду, проходя­ щую иад городскими строениями в избранном направлении. Эта эста­ када может быть транзитной или иметь ответвления для связи с ули­ цами пересекаемого района.

Необходимость в возведении эстакад возникает у аэропортов, крупных гостиниц, стадионов, в речных и морских портах. Эс­ такады в таких местах должны соответствовать их общему архитектур­ ному облику и поэтому часто имеют достаточно сложную форму. В го­ родах, расположенных в сильно пересеченной или гористой местности, возможно устройство эстакад вдоль склонов.

К сооружениям второй группы можно отнести и подпорные стены городских набережных, так как они обеспечивают проезд транспорта вдоль рек. играя одновременно роль регуляционных сооружений ре­ ки и элементов архитектурного ансамбля города.

К третьей группе городских транспортных сооружений следует отнести эстакады монорельсовых дорог, по которым перемещаются ва­ гоны с пассажирами. В эту группу входят и вертолетные площадки, обеспечивающие как эстакады монорельсовых дорог транспортную связь центра города с его окрестностями. Вертолетные площадки рас­ полагают как на поверхности земли, так и на крышах высоких зда­ ний.

И наконец, обилие автомобилей в городах требует организации мест их стоянки. В центральных частях города редко можно найти достаточ­ но свободную площадь для устройства наземных стоянок, что приво­ дит к заполнению улиц стоящими автомобилями и ухудшению их про­ пускной способности. Во многих случаях экономически выгодно стро­ ить надземные многоэтажные стоянки, относящиеся к сооружениям

р«с. 1.2. Четырехъярусное транспортное пересечение в Роттердаме (Нидерланды)

четвертой группы. Их располагают в районах скопления большого чис­ ла автомобилей в пределах пешеходной доступности от объектов адми­ нистративного. культурного или бытового назначения. Иногда много­ этажные стоянки занимают несколько этажей зданий.

Все перечисленные выше транспортные сооружения, хотя и разное образны по конструкции, но имеют единое назначение, заключающее­ ся в обеспечении эффективной работы транспорта в условиях города.

1.2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ГОРОДСКИМ МОСТАМ

Городские мосты относятся к ответственным инженерным сооруже­ ниям, и к ним предъявляется ряд требований.

Производственно-эксплуатационные требования сводятся к обеспе­ чению удобного и безопасного движения по мосту и судоходства под ним. Конструкции пролетных строений и опор должны быть рациональ­ ными для изготовления п возведения, а также удобными в эксплуата­ ции.

Расчетно-конструктивные требования направлены на обеспечение прочности, жесткости и устойчивости конструкций моста в течение всего срока службы. Сооружение и его элементы должны быть стойки­ ми против воздействия воды, температуры, льда, вредных примесей, содержащихся в воздухе и воде, и т. д.

Экономические требования состоят в необходимости при проекти­ ровании выбора решения, требующего наименьшей затраты средств и материалов на строительство при возможно меньшей трудоемкости работ по возведению сооружения. Кроме того, к городским мостам предъявляется требование по экономическому обоснованию положе­ ния моста и наивыгоднейшей ширины, которые могут быть решены на основе анализа ожидаемой интенсивности движения с учетом предпо­ лагаемой перспективы развития города.

Помимо перечисленных выше требований, характерных и для авто­ дорожных мостов, к городским мостам предъявляются повышенные архитектурно-планировочные требования.

Архитектурный облик моста должен гармонично сочетаться с ок­ ружающей городской застройкой, которая может влиять как на вид. так и на систему моста. Архитектурные требования в наибольшей сте­ пени удовлетворяются в мостах с ездой поверху. Лишь в исключитель­ ных случаях в городских условиях допускаются мосты с ездой по­ низу.

Мост по своему расположению в плане и профиле должен соответ­ ствовать генеральному плану города и прилегающих к нему районов. Должно быть обеспечено удобное сопряжение подходов к мосту с рас­ положенными вблизи улицами. Положение моста в городе определя­ ется чаще всего не гидрологическими условиями реки, а числом и ин­ тенсивностью подходящих к нему транспортных потоков, направляю­ щихся с прилегающих улиц.

Наличие набережных рек требует расположения опор моста в створе подпорных стен или на таком расстоянии от них, чтобы обеспечивалось неизменное напряженное состояние в грунтах оснований набережных.

8

полагают перпендикулярно или косо по отношению к направлению те­ чения в соответствии с трассой улиц, подходящих к мосту. Располо­ жение мостов в плане, пересекающих узкие реки, полностью подчиня­ ется условиям организации движения транспорта, и они могут быть косыми, криволинейными или более сложного очертания.

Городской мост располагают так, чтобы транспортные расходы про­ ходящих через него потоков движения были наименьшими [31.

Обозначим интенсивности движения транспортных потоков по при­ легающим к мосту улицам Wlt W2, ..., W., = Wm, ..., Wg = Wn, a no t'-й улице через Wt (рис. 1.3, а). Выберем ось у, относительно ко­ торой будем измерять длину пути а, отдельных потоков движения вдоль реки. Расстояние от оси у до места расположения моста обозна­ чим через г. Тогда работа транспорта на пути, проходимом им вдоль реки до моста,

где т — число улиц, расположенных выше оси моста (по течению); п — об­ щее число улиц вдоль рассматриваемого участка реки.

9

Из условия минимума ^ = 0 получим

та

Таким образом, наилучшее расположение моста будет в том случае, когда суммы интенсивностей потоков движения, подходящих к мосту с верховой и низовой стороны, будут одинаковыми.

На практике возникает необходимость определить шаг расположе ния нескольких мостов и их ширину. Предположим вначале, что все сооружаемые мосты имеют ширину, равную В, и расположены на одина­ ковых расстояниях D один от другого (рис. 1.3, б). Тогда стоимость воз­ ведения одного моста

Сс ~с0-\-С1 в ,

аежегодные расходы на его содержание

С= (Д + р) (С0+ С 1 В),

фективности капиталовложений, учитывающий долю участия единовременных затрат на строительство в приведенных ежегодных строительно-эксплуатацион­ ных расходах; р — ежегодные эксплуатационные расходы на мост.

Транспортные расходы на дополнительный пробег автомобилей вдоль реки к мосту определяются зависимостью

Ct ^ r D W m S,

где rD — средняя длина дополнительного пробега транспорта; Wm — интен' снвность движения по одному мосту; 5 — ежегодная себестоимость пробега 1 маш .-км.

Суммарные ежегодные расходы, связанные со строительством и эксплуатацией мостов, а также дополнительным пробегом автомобилей на рассматриваемой длине L участка города можно представить сле­ дующим образом:

где L/D — число сооружаемых мостов; W — суммарная нитенсивиость дви­ ж ения транспорта через реку.

Ширина каждого моста зависит от интенсивности движения по не­

му:

где Ьв — ширина одной полосы движения по мосту; а — интеисивиость движения по одной полосе проезжей части.

Подставляя выражение (1.4) в формулу (1.3), получим наиболее экономичное решение:

10