Обсуждается влияние условий окружающей среды на выбор типа фундамента для мостов через воду. Проектирование фундаментов для мостов над водой является сложной и утомительной задачей, и проектировщик может столкнуться с серьезными проблемами.
Наиболее важным фактором, который может повлиять на проектирование мостов над водой, являются условия окружающей среды, а не состояние грунта, в отличие от проектирования фундаментов мостов на суше, которые определяются состоянием грунта.
Поэтому очень важно понять условия окружающей среды, которые определяют проектирование мостов над водой, и определить их влияние на выбор типов фундаментов и методов их строительства.
Фундамент моста над водой
Влияние условий окружающей среды на фундаменты мостов
Ниже рассматриваются факторы окружающей среды, влияющие на выбор типов надводных фундаментов и методов их строительства:
- Условия воздействия и глубина воды
- Морское или речное течение
- Столкновение судов
- Плавучий лед
- Землетрясения
Условия воздействия и глубина воды в фундаменте моста
Когда мостовое сооружение строится в открытых водах широкого перехода через залив, оно обычно подвергается воздействию сильных течений и ветра. Это агрессивное воздействие приводит к нежелательным последствиям, таким как ухудшение состояния незавершенной конструкции и ограничение срока эксплуатации плавучего строительного завода.
Это нежелательное условие способствует использованию сборных конструкций больших размеров. Например, кессоны для открытых скважин и коробчатые кессоны. Кессонные блоки обычно плавают и транспортируются к месту строительства моста. После этого их погружают в воду и устанавливают на подготовленное основание или сваи.
Открытый кессон, погруженный на подготовленное основание
Коробчатый кессон может применяться в тех случаях, когда морская вода достаточно глубока для всплытия кессона. Погодные условия играют важную роль во время транспортировки кессонного кессона к месту строительства моста, погружения и установки кессонных блоков. Поэтому необходимо учитывать возможную задержку строительства из-за плохих погодных условий.
Что касается кессона с открытой скважиной, то он подходит для мелководья, при котором донная часть с малой осадкой плавает и перемещается к месту строительства и погружается в воду путем извлечения грунта из открытых скважин при постепенном подъеме стенок.
Стоит отметить, что процесс строительства кессона для открытых скважин более чувствителен к влиянию погодных условий по сравнению с процессом установки кессонов коробчатого типа. Строительство кессона может быть выполнено за значительно короткий период времени, если только плохие погодные условия не помешают монтажу.
Влияние морского или речного течения на фундамент моста
Сваи или опоры могут подвергаться воздействию силы сопротивления, создаваемой морским или речным течением. Эта сила создает промоины в местах, где грунт подвержен эрозии на уровне морского дна.
Наличие таких отверстий вокруг перемычек нежелательно, поскольку это создает круговое движение воды в этом месте из-за временных условий, таких как частично забитые шпунтовые сваи.
Текущая сила сопротивления, скорее всего, создаст проблемы во время установки шпунтовых свай или опорных свай. Это связано с тем, что такая сила при высоких скоростях колеблется и, следовательно, повреждает сваю до установки оголовков свай или временной подсыпки, которая предотвращает колебания сваи.
Влияние Столкновение судов на фундамент моста
Столкновения могут произойти из-за судов, которые выйдут из-под контроля и, возможно, вызовут разрушение опор моста. В конкретных широких эстуариях глубоководный канал может колебаться из одной стороны в другую за значительно короткое время, и почти все опоры построенного моста окажутся под угрозой.
Обрушение старого моста Саншайн Скайвей в 1980 году из-за столкновения судна с одной из опор моста является реальным примером риска столкновения судов.
Обрушение старого моста Саншайн Скайвей
Обрушение старого моста Саншайн Скайвей в 1980 году из-за столкновения судна с одной из опор моста
Таким образом, необходимо принять необходимые меры для предотвращения опасности столкновения судов с опорами. Эти меры предосторожности, безусловно, увеличат общую стоимость строительства фундамента.
Примеры мер предосторожности против столкновения судов включают в себя создание искусственного острова вокруг пирса для остановки судна перед столкновением с пирсом моста. Эта мера защиты должна быть рассмотрена для пирсов на мелководье.
Опоры моста на острове Пенанг защищены от столкновения судов с помощью искусственного острова
Детали искусственного острова вокруг мостовых опор для защиты пирса от столкновения судов
Если искусственные острова сооружаются на глубокой воде, то количество камней, используемых для защиты от волн, и матрасов, используемых для защиты от размыва, будет неизбежно большим, и это создаст проблемы для водного судоходства.
Другой мерой защиты является установка свай-крыльев, которые обычно соединяются большими кольцевыми балками. Кольцевые балки должны быть удалены от пирса, чтобы позволить пирсу отклоняться, в то время как они поглощают кинетическую энергию движущегося судна и заставляют его остановиться.
Установка коротких свай вокруг пирсов в качестве защиты от столкновения судов, мост Саншайн Скайвей
Защита моста с пирсами от столкновения судов
Воздействие плавучего льда на фундаменты мостов
Существует сходство между эффектом воздействия плавучего льда и столкновения судов на опоры моста. Поэтому их конструкция также похожа друг на друга. Однако в первом случае существует дополнительная опасность, которая заключается в постепенном увеличении давления из-за скопления пачек льда.
Направление нарастания давления поперечное по отношению к пирсу моста или вертикальное, когда начинают образовываться гребни давления. Рекомендуется использовать одиночные пирсы моста, а не групповые сваи, поскольку одиночные сваи изменяют направление движения льдин и предотвращают образование торосов.
Для конструкции с гравитационным основанием наилучшей формой фундамента моста в районах, подверженных плавучим льдам, является применение тонких пирсов с массивным основанием. Это связано с тем, что последние обеспечивают сопротивление силам скольжения и опрокидывания, в то время как первые не создают большого сопротивления силе плавающего ледяного покрова.
Более того, если использование свай необходимо из-за грунтовых условий, то вокруг групповой сваи следует установить кольцо из близко расположенных свай-“юбок”.
Наконец, в случае, когда движение воды параллельно берегу реки, внедрение срезанных вод в сваи обеспечит удовлетворительное противодействие силам плавающего льда. Это связано с тем, что подрезанные воды будут резать и ломать льдины и, следовательно, избегать воздействия и давления плавающих льдин.
Влияние землетрясений на фундаменты мостов
Землетрясения оказывают разрушительное воздействие на опоры мостов, особенно на глубокой воде, поскольку сила, действующая на надстройку моста, объединяется с нагрузкой на пирс и, следовательно, возникает значительный опрокидывающий момент в основании пирса. Масса воды, вытесняемой пирсом, добавляется к массе пирса.
Эксцентрическая нагрузка, поддерживаемая пирсом, очень велика на глубокой воде, что делает выбор тонкого пирса и массивного основания желательным вариантом. Рекомендуется использовать круглые колонны, так как сейсмические силы не имеют определенного направления и могут быть направлены в любую сторону.
Другой проблемой является разжижение рыхлого или среднеплотного грунта в результате сотрясения грунта. Эта проблема может быть решена путем использования свайного фундамента для уплотнения грунта до такой степени, чтобы он мог надежно поддерживать опоры. Глубина разжижения может быть рассчитана по гранулометрическому составу и плотности грунта на месте.
Наконец, разжижение может вызвать цунами или развитие подводных оползней течения, в результате чего возникнет горизонтальная сила в основании пирса.
Читать далее:
Как защитить фундаментные конструкции от воздействия грунтов и грунтовых вод?
Планирование строительства мостов, включая последовательность и этапы планирования
Компоненты мостов – детали и узлы бетонных и стальных мостов
Опоры мостов – типы опор для мостовых конструкций и детали
Башни подвесных и вантовых мостов – функции и концептуальный дизайн
- Кессонный (пирсовый) фундамент – типы, конструкция и преимущества.
- Мост Саншайн Скайвей: Уникальный вантовый мост во Флориде.
- Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта.
- Плавучие кессоны.
- Типы морских сооружений – их конструктивные особенности и применение.
- Макинакский мост: Строительство самого аэродинамически стабильного подвесного моста.
- Подводный плавучий тоннель: Принцип, особенности и проблемы.