Восстановление мостов

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Техническое прикрытие и восстановление железных дорог и искусственных сооружений на них занимают важное место в транспортном обеспечении операций. Успех мостовых восстановительных работ во многом зависит от объемов и качества проведения подготовительных мероприятий.

Организация восстановления мостов на железных дорогах, являясь составной частью подготовки к техническому прикрытию и восстановлению железных дорог, включает комплекс мероприятий, осуществляемых управленческими структурами транспортных войск. Планирование технического прикрытия и восстановления, железных дорог (объектов), как составная часть организации представляет многоступенчатый процесс, охватывающий все стороны деятельности войск в боевой обстановке. Результатом работы планирующих и проектных подразделений транспортных войск являются проектные соображения (обосновывающие материалы) при подготовке операций и проекты восстановления объектов и мостов, в том числе в ходе ведения боевых действий.

Чертами современных войн являются поражение войск (сил), объектов тыла, экономики, транспортных коммуникаций на всей территории каждой из противоборствующих сторон, проведение воздушных компаний и операций в начальный период, катастрофические последствия поражения (разрушения) предприятий энергетики (в том числе гидроэлектростанций), атомных, химических и других опасных производств способных определять ход и исход войн.

Угрозу разрушения для транспортных коммуникаций – составной части тылового обеспечения, представляют не только крупномасштабные войны, но и локальные вооруженные конфликты, которые ведутся с применением высокоточного оружия.

Подготовка, техническое прикрытие, восстановление, строительство новых и повышение живучести и пропускной способности отдельных объектов транспортных коммуникаций страны возложено на транспортные войска.

В современных условиях требования к техническому прикрытию и восстановлению транспортных коммуникаций и искусственных сооружений на них постоянно возрастают. Увеличение объемов восстановительных работ на транспортных коммуникациях при вооруженном воздействии на них повышает роль транспортных войск.

Объемы и характер разрушений искусственных сооружений на железной дороге зависят от характера войны (вооруженного конфликта).

В современных вооруженных конфликтах, отличающихся широким применением диверсионных и террористических методов, массовых разрушений искусственных сооружений на железных дорогах, как правило, не производится. Разрушению, почти с одинаковой вероятностью, подвергаются большие и средние мосты, путепроводы, эстакады, реже мосты и трубы под высокими насыпями.

В локальных войнах, ведущихся в границах противоборствующих государств, преследующих ограниченные военно-политические цели, широкомасштабных разрушений на железных дорогах также не производится. Группировки войск, участвующие в боевых действиях, помимо высокоточного вооружения, будут иметь обычные средства для разрушения наиболее важных искусственных сооружений на железных дорогах. В первую очередь будут разрушаться большие и средние мосты, эстакады.

Дальнейшее развитие средств разведки и доставки боеприпасов, повышение точности наведения на цель, всевозрастающая надежность поражения, требуют от мостовых подразделений и частей быть готовыми к обеспечению живучести восстанавливаемых и эксплуатируемых искусственных сооружений на железной дороге.

Основным видом восстановления железнодорожных мостов является краткосрочное восстановление. Оно предполагает строительство нового моста на обходе разрушенного или восстановление последнего по старой оси. Временное восстановление моста по старой оси может производится с подъемкой обрушенных пролетных строений или с расчисткой русла и пойм и с последующей заменой обрушенных конструкций новыми. В современных войнах, учитывая большую технологическую сложность самого процесса отсутствие высокопроизводительных средств подъемки пролетных строений, узость фронта работ и невысокие темпы возведение моста, первый способ восстановления по оси будет иметь ограниченное применение.

Важнейшим требованием к восстановлению мостов является срок восстановления. Восстановление барьерных объектов, к которым относятся ИССО, и (или) устройство обходов по краткосрочному варианту, должно осуществляться в минимальные технологические сроки. Восстановительные работы могут производиться в два этапа. На первом производятся работы, необходимые для открытия движения поездов в кратчайшие сроки, на втором – работы, обеспечивающие доведение пропускной способности до заданной.

Мосты могут восстанавливаться временно, краткосрочно или по комбинированной схеме - одна часть временно, другая краткосрочно. В особо трудных условиях с разрешения командования допускается восстановление искусственных сооружений для пропуска поездов по частям и повагонно.

Одной из основных задач, решаемых транспортными войсками по техническому прикрытию важнейших объектов на железной дороге страны, является строительство низководных мостов, наводка и эксплуатация наплавных мостов и паромных переправ, строительство подходов к ним – работы первого этапа. Известно, что ряд мероприятий по обеспечению живучести действующих мостов осуществляется в мирное время (строительство новых железнодорожных линий, устройств обходов).

В период Великой Отечественной войны при восстановлении больших и средних мостов на первом этапе восстановления широкое применение находило строительство низководных мостов. Эти мосты строились по облегченным нормам и в пониженном уровне, что существенно сокращало сроки открытия движения поездов.

Вопрос сооружения низководных мостов на первом этапе восстановления не утратил своей актуальности и в послевоенное время, что подтверждено опытом ряда учений. В ходе учений продолжалось совершенствование конструкций и механизмов, применяемых для сооружения мостов, отрабатывалась организация и технология работ.

В настоящее время сооружение низководных мостов на обходах рассматривается как один из основных способов краткосрочного восстановления. Проектируются и строятся такие мосты на основе типовых решений.

Низководные мосты предназначены для краткосрочного восстановления и их применяют в случаях, когда по условиям рельефа местности, гидрогеологическим и другим условиям не применимо имущество НЖМ-56 или РЭМ-500. Основными техническими требованиями сооружение низководных мостов предусмотрено на I этапе восстановления с целью быстрейшего открытия движения.

Срок службы их ограничен 1 годом. Ограниченный срок службы краткосрочного моста позволяет значительно облегчить как эксплуатационные, так и технические требования к сооружению.

В дипломе основное внимание сосредоточено на представлении конструкций, технических средств, описании технических приемов, способов производства работ, имеющих широкое применение при восстановлении мостов на обходах и по старой оси без использования обрушенных конструкций.

 

 

 

1. Характеристика объекта

Общие сведения о сооружении

 

 

Схема 1-фасад моста

 

Тип искусственного сооружения – большой однопутный металлический мост, с береговыми железобетонными пролётами. Опоры моста массивные.

Место расположения сооружения – участок Вендриж-Друть на 92 км. Линия однопутная, не электрифицированная.

Пересекаемое препятствие – река Друть. В районе мостового перехода течение реки слева направо, считая по ходу километров. Река судоходная. Судоходным является пролёт №2.

Мост расположен на прямой – в плане, на площадке – в профиле.

Ближайшая станция – ст. Друть (5,4 км).

Эксплуатирующая организация – Могилёвская дистанция пути, Могилёвское отделение Белорусской железной дороги (г. Могилёв).

Формула сооружения – 7,50м +2х55,10,м+7,5м (по расчётным длинам).

Полная длина моста – 132,07 м.

Пролётные строения №№ 1,4 (железобетонные) под нагрузку – H-7;

Пролётное строение №2 (металлическое) под нагрузку -  Н-8;

Опоры под нагрузку – Н7

Габарит – 4,96 м (между перилами на пролётных строениях №№2,3); 5,40м (между перилами на пролётных строениях №№1,4).

Мост был построен 1927г. Пролётные строения опирались на массивные опоры, построенные из бутовой кладки с облицовкой из гранитного камня.

Нумерация элементов сооружения

Нумерация опор моста принята по ходу километров со стороны Могилёва от №0 до №4.

Правая и левая сторона моста ориентированы по ходу километров.

Нумерация пролётных строений (ПС) моста принята по ходу километров со стороны Могилёва – ПС №1÷ПС №4. Пролётные строения №2 и №3 металлические.

Подходы и конуса названы, соответственно, примыкающие к опоре №0 (Могилёвский) и примыкающие к опоре №4.

 

Опоры и опорные части

Опоры моста были возведены в 1929 году, восстанавливались в 1948 году.

Все быки и правобережный устой заложены на кессонных основаниях, левобережный устой – в открытом котловане за шпунтовым ограждением.

Первоначально, при строительстве моста в 1929 году, опоры были сооружены из бутовой кладки, камень для кладки употреблялся исключительно гранитных пород. Облицовка была выполнена тоже гранитом в грубый прикол. В период Отечественной войны опоры были разрушены.

При капитальном восстановлении моста все опоры моста, за исключением опоры №2, восстановлены в основном, в прежнем виде, но с применением уже не бутовой кладки в гранитной облицовке, а из бутобетона с защитной металлической сеткой.

 

Путь и мостовое полотно

Подход со стороны ст. Елизово представляет собой насыпь высотой 10 м, расположенную в плане на прямой. Земляное полотно под один путь, отсыпано из песчаных грунтов, укрепление откосов насыпи – естественная одерновка.

Рельсы типа Р-65, длиной 25 м.

Водоотвод естественный.

Перильные ограждения – металлические по всей длине моста. Имеют механические повреждения креплений.

 

 

Эксплуатационные обустройства

 

В качестве эксплуатационных обустройств есть металлические лестницы для спуска на опоры №1,2,3.

А так же для осмотра состояния пролётных строение имеются люльки, под пролетными строениями №2,3.

 

 

Грузоподъемность моста

 

Грузоподъемность русловых пролетных строений определяется классом продольных балок, который по данным классификации выполненной мостоиспытательной станцией Белорусской железной дорогой составляет 5,81. Класс продольных балок рассчитан с учетом выколов горизонтальных полок уголков верхнего пояса и с учетом коррозии.

Дефектов существенно понижающих грузоподъемность опор не обнаружено. По грузоподъемности мост относится к 4 категории.

 

 

Гидрологические условия

 

Долина реки Друть в основном трапециевидная, русло реки извилистое, преимущественно неразветвленное. Прибрежная часть его часто поросшая травой.

Река Друть относится к рекам смешанного питания с преобладанием снегового. В весенний период питание реки происходит за счет таяния зимних снегов, в летне-осенний период преобладающую роль играют дождевые осадки, в холодный – грунтовые воды. Летне-осенняя и зимняя межень сравнительно устойчива, однако в некоторые годы вследствие выпадения большого количества осадков в теплый период и оттепелей в холодный наблюдались значительные колебания уровней воды.

Ширина реки у моста 127 метров, глубина 6,8 метра, скорость течения – 0,7-1,2 м/сек. Дно русла реки песчаное. Толщина льда зимой достигает 0,4-0,65 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Характер и  объемы разрушения железнодорожного  моста через реку Друть у станции Друть.

Выбор наиболее вероятных вариантов прицеливания, для разрушения железнодорожного моста через реку Друть у станции Друть.

 

 

 

 

Схема 2- наиболее вероятные места для прицеливания

При попадании расчетного боеприпаса в точку 3 разрушение моста будет максимальным, поэтому для расчетов я выбираю этот вариант.

 

 

 

Перевод боевой части расчетного боеприпаса в тротиловый эквивалент

Для перевода расчетного ВВ в тротиловый эквивалент используются зависимости:

 

где, Сэкв. – масса заряда в тротиловом эквиваленте, кг.;

Срасч. – масса боевой части расчетного боеприпаса, УР AGM-130A, Цинтонол, 453 кг.;

kэ – коэффициент перевода массы боевой части расчетного боеприпаса в массу в тротиловом эквиваленте из таблицы 2.1.

Переводим ВВ в тротиловый эквивалент.

 

Таблица 2.1 – Характеристики взрывчатых веществ в тротиловом эквиваленте

Взрывчатые вещества боевой части боеприпасов	kэ
Тротил	1,0
Гексаген	1,3
ТЭН	1,39
Тетрил	1,12
Амматол	0,99
Нитроглицерин	1,46
Тринитротолуол	1,01
ТГ 50/50 (литой тротил-гексоген)	1,13
Цинтонол	1,5
Тетранитрометан-бензол (87,5/12,5)	1,63

 

 

 

 

 

Вычисление радиусов (полного, слабого) разрушения i-го пролетного строения моста (верхнего строения пути) на котором произойдет взрыв.

 

Для определения радиуса разрушения Ri. от взрыва обычного ВВ используется зависимость:

 

где,.  Rпр – приведенное расстояние, являющееся функцией избыточного давления во фронте ударной волны (км), представленное в таблицах 2.20, 2.21;

Сэкв. – масса заряда в тротиловом эквиваленте, кг.

 

Определяем полный радиус разрушения металлического пролетного строения.

 

Определяем частичный радиус разрушения металлического пролетного строения.

 

 

 

Таблица 2.20 – Приведенные расстояния, Rпр

№ п.п.	Rпр, м	Δ Pф, кг/см2	№ п.п.	Rпр, м	Δ Pф, кг/см2	№ п.п.	Rпр, м	Δ Pф, кг/см2
1	1,0	19,4	13	1,8	4,21	25	4	0,743
2	1,1	15,0	14	1,802	4,2	26	4,15	0,7
3	1,18	12,6	15	1,97	3,5	27	4,5	0,602
4	1,2	12,0	16	2,0	3,35	28	5,0	0,496
5	1,24	11,0	17	2,13	3,0	29	6,0	0,36
6	1,3	9,73	18	2,5	2,0	30	7,0	0,281
7	1,37	8,4	19	2,7	1,7	31	8,0	0,227
8	1,4	7,94	20	2,75	1,63	32	9,0	0,19
9	1,53	7,0	21	3,0	1,35	33	10,0	0,163
10	1,58	6,0	22	3,34	1,1	34	12,0	0,126
11	1,6	5,75	23	3,5	0,981	35	15,0	0,094
12	1,63	5,5	24	3,88	0,8	-	-	-

 

Примечание:

Δ Pф, – избыточное давление наземного взрыва при распространении ударной волны по поверхности земли.

Таблица 2.21 – Значения избыточного давления, вызывающие различные степени разрушения объектов и конструкций на железных дорогах (Δ Pф, кг/см2)

 

Наименование железнодорожного объекта и конструкций	Степени разрушения и их значения  Δ Pф, кг/см2
	полное	среднее	слабое
Железнодорожный путь:
на железобетонных шпалах	12,6	8,4	5,5
на деревянных шпалах	11,0	7,0	4,2
Металлические пролетные строения длиной:
до 45 м	3,5	2,0	1,1
45-100 м	3,0	1,7	0,8
более 100 м	2,0	1,1	0,7
Железобетонные конструкции:
железобетонные пролетные строения до 20 м	3,5	1,7	0,8
железобетонные опоры	6,0	3,0	-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение длины бреши в схеме моста

 

Длина бреши в схеме моста расчитывается по формуле:

       

где LPi - расчетная длина i-го обрушенного пролетного строения, м;

LЗi - длина межпролетного заполнения примыкающего к обрушенному пролетному строению, м;

 

Длина бреши

Вычисление радиусов (полного, слабого) разрушения 2-й опоры моста над которой произойдет взрыв.

 

 

 

 

 

 

 

Для определения радиуса разрушения Ri. от взрыва обычного ВВ используется программа. Вывод результатов разрушений производится в табличной форме, где выдаются радиусы полного и частичного разрушения опор от расчетного боеприпаса в зависимости от характеристик опоры и насыпи по материалу и объемам разрушения каждой части (элемента) конструкции, как отдельно, так и в целом

 

 

 

 

 

 

 

Тип разрушения	Масса боеприпаса в тротиловом эквиваленте, кг	Радиус поражения, м	Координаты центра взрыва относительно опоры, м			Объемы основных частей опоры						Объем разрушения опоры, куб.м
						Подферменная плита		Тело опоры, куб.м		Фундамент, куб.м
			X	Y	Z	Полный объем, куб.м	Объем разрушенной части, куб.м	Полный объем, куб.м	Объем разрушенной части, куб.м	Полный объем, куб.м	Объем разрушенной части, куб.м
полное	457	15	3,5	0	3	54	54	750	565	165	0	619
частичное	457	18	3,5	0	3	54	0	750	175	165	0	175

 

 

 

Характер разрушения железнодорожного моста.

 

 

Схема 3 -  вид разрушенного моста

При данном варианте воздействия противника, разрушению подвергается промежуточная опора №3 и два опирающихся на неё, русловых, пролетных строения L=55,1м каждое.

Промежуточная опора разрушается следующим образом: подферменная плита и опорные тумбы на ней – полностью, тело опоры – частично, до уровня воды, при этом на глубину до 0,5 м могут образоваться трещины. Обломки разрушенных частей могут находиться вокруг сохранившейся части тела опоры. Фундамент опоры останется невредимым. Дальнейшее использование опоры для восстановления возможно, так как сохранившаяся часть опоры не потеряет несущую способность.

Воздействие ударной волны от взрыва боеприпаса, вызовет разрушение пролетных строений на опоре в пределах от четырех до пяти панелей. Обломки разрушенной части будут находиться у опоры вдоль оси моста. Уцелевшие части пролетных строений, обрушатся на дно реки. От двух до четырех панелей уцелевших частей, значительно деформируются во время падения. Масса уцелевших частей составит от 536 до 585 т. Обрушение пролетных строений и опоры вызовет значительное загромождение русла реки, тем самым остановит судоходство и произведет стеснение водотока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Варианты восстановления железнодорожного моста по старой оси и на ближнем обходе.

 

Выбор вариант восстановления моста

Выбор варианта восстановления моста (временное или краткосрочное) определяется в основном характером разрушения и заданным сроком восстановления, наличием сил, средств технического вооружения и конструкций, а также общей оценкой сложившейся обстановки. В первом приближении выбор обуславливается требуемым темпом восстановления моста, который определяется исходя из возможного срока начала работ непосредственно на переходе после его освобождения (разрушения) с учетом затрат времени на дезактивацию, ожидание спада уровня воды, разминирование, изыскания и проектирование, изготовление и доставку конструкций и т.п. Если временное восстановление не обеспечивает заданного темпа, мост восстанавливается краткосрочно.

При выборе варианта восстановления моста, располагаемого на обходе, следует учитывать вероятный объем земляных работ по устройству подходов и возможный срок их выполнения имеющимися силами и средствами. На ближних обходах низководные мосты строить не рекомендуется.

При выборе варианта восстановления следует учитывать также следующие особенности краткосрочного восстановления:

1. Срок службы краткосрочных мостов ограничен тем, что они не       рассчитываются на пропуск паводка и ледохода;
2. Из-за ограниченного срока службы для краткосрочных мостов допускаются меньшие расчетные временная вертикальная нагрузка и нагрузки, производимые от нее (торможение и т.п.); облегченные технические условия проектирования конструкций и обходов; пониженные требования к материалам; ограничение скорости движения поездов, в связи с чем уменьшается динамическое воздействие временной нагрузки;
3. Длина краткосрочного моста может быть примерно в 1,5 – 1,7 раза меньше длины временного моста, а общая трудоемкость строительства  краткосрочного моста на свайных опорах на обходе примерно в 2 – 2,5 раза меньше, чем временного моста;
4. Для устройства эстакады РЭМ-500 глубина воды при рабочем уровне не должна превышать 7 м, а дно водотока должно быть сложено грунтами с допускаемым давлением на них не менее 1,2 кГ/см2, не подвергающимися размыву за период службы эстакады.

 

Выбор расположения оси временного моста

 

Восстанавливаемый переход может быть расположен:

• на прежней (старой) оси (восстановление на оси);
• на ближнем обходе;
• на дальнем обходе.

При разрушении моста ядерным оружием временный или краткосрочный мост, как правило, строится на дальнем обходе. Выбор варианта трассы мостового перехода производится по результатам оценки радиационной обстановки. Так как согласно условию воздействие противником ядерным оружием мы не рассматриваем , то варианты восстановления на дальнем обходе мы не рассматриваем

 

 

         Проектирование моста по старой оси

Схема моста по старой оси

Восстановление на прежней оси позволяет использовать уцелевшие конструкции моста. Затрудняется или даже невозможно восстановление на прежней оси при стойком радиоактивном заражении разрушенного моста.

Производится вытаскивание на берег или кантование конструкций в целом виде или отдельными блоками (трудозатраты показаны в таблице №2).

Восстановление железнодорожного моста по старой оси сводится к замене разрушенных пролетных строения новыми пролетными строениями и поднятием обрушенных. Для перекрытия бреши, образованной в результате взрыва, используются имеющееся пролетные строения L=23 в количестве двух штук.

Предлагается следующая схема низководного моста на старой оси:

7,9+30+2х23+30+7,9

 

 

 

Схема 5 – временный мост по старой оси

 

При выборе типа пролетных строений и порядка их расположения на оси моста учитываются наличие материалов и конструкций.

Все имущество находится в 80 км севернее восстанавливаемого моста, в городе Шклове Могилевской области.

Высота временного моста на старой оси будет соответствовать высоте капитального моста.

Пролётные строения будут опираться на инвентарные опоры из имущества ИМИ-60 которые в свою очередь будут устанавливаться на свайный фундамент. Зная высоту моста и строительную высоту пролетных строений можно перейти к выбору конструкций свайных фундаментов.

Фундаменты под опоры принимаем типовые свайные. При определении схемы фундамента учитывается длинна пролетного строения, глубина воды. С учетом данных показателей выбираем по типовому проекту блочных свайных оснований сборных деревянных опор под пролетные строения с ездой поверху пролетами до 23м (глубина воды до 6,0 м) схему свайного фундамента № 44 под пролетные строения Lр=23+23 м.