Что относится к искусственным сооружениям на железных дорогах
Искусственные сооружения, их виды и назначение
Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.
К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селе-спуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты (рис. 5.6) или трубы (рис. 5.7).
Мост состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт.
Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные — быками. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетное строение включает в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляю^ поперечные балки, а к ним — продольные балки, образующие проезжую часть.
Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, если на уровне нижнего — с ездой понизу; кроме того, может быть конструкция моста с ездой посередине (рис. 5.8). Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады.
Путепроводы (рис. 5.9) строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях.
Виадуки (рис. 5.10) сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.
Эстакады (рис. 5.11) создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.
Трубы применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По виду материала различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы.
Для уменьшения сопротивления потоку воды и предотвращения размывания насыпи на входах и выходах труб создают оголовки, расширяющиеся в направлении от трубы.
Существуют и безоголовочные гофрированные металлические трубы. Они дешевле железобетонных, намного легче их и не имеют фундамента, что позволяет значительно сократить сроки строительства. Их укладывают на подушку из песка, гравия или щебня. С увеличением высоты насыпи возрастает длина трубы и ее стоимость.
При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели (рис. 5.13). Их создают и для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов.
Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению разделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образовавшееся после удаления породы при сооружении тон-
тоннеля, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления, — обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях несущую обделку обычно выполняют из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условиях—из металла.
В скальных породах в зависимости от их прочности разрешается применять вместо несущей обделки облицовочную или сооружать тоннель без обделки и облицовки.
Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены (рис. 5.14), а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом — регуляционные сооружения (рис. 5.15), состоящие из водонаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому их проектируют в расчете на длительный срок службы. Необходимо, чтобы они были простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивали безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшей скоростью, установленной для данного участка.
9.2 Искусственные сооружения
Искусственные сооружения возводятся на пересечениях железных дорог с реками, ущельями, другими дорогами, с обвалоопасными или лавиноопасными участками. К ним относят мосты, виадуки, эстакады, путепроводы, водопропускные трубы, фильтрующие насыпи, лотки, дюкеры, тоннели, подпорные стенки, противообвальные галереи, дамбы, барражи, трансбордеры.
Мосты устраиваются при пересечении железных дорог с реками, каналами, ручьями, ущельями, оврагами. Они бывают каменные, металлические, бетонные, железобетонные и деревянные. Мост (рис. 9.6) состоит из опор и пролетных строений балочной, арочной или висячей конструкции. Они могут быть разводными или подвешенными для пропуска судов на крупных реках. Береговые опоры моста называются устоями, а промежуточные — быками. Нижняя часть устоев, находящихся в земле называется фундаментом, а верхняя часть, на которую устанавливаются пролетные строения, — исходной частью. Конец насыпи вокруг устоев моста называется конусами и обычно тщательно укрепляется от размыва.
Мосты бывают также одно-, двух-, трех- и многопролетными (по числу промежуточных опор). Расстояние в свету между противоположными устоями однопролетного моста называется отверстием моста. В многопролетных мостах отверстием моста является сумма расстояний между отдельными опорами.
Пролетное строение моста состоит из главных ферм, связей между ними, проезжей части и мостового полотна, включающего в себя рельсы, шпалы, балласт, деревянные или металлические поперечины, охранные и противоугонные устройства, боковые тротуары, настил, перила, системы водоотвода, обогрева, освещения. Путь на пролетных строениях укладывается на щебеночном балласте, на деревянных поперечинах или металлических поперечниках (особо крупные металлические мосты), на железобетонных плитах.
При расположении проезжей части моста на уровне верхнего пояса фермы мост называется с «ездой поверху» (рис. 9.6, а); при расположении на уровне нижнего пояса — «с ездой понизу» (рис. 9.6, б). Мост с ездой посередине показан на рис. 9.6, в, а висячий мост — на рис. 9.6, г.
Все железнодорожные мосты подразделяются на классы в зависимости от их грузоподъемности, под которой понимается наибольшая нагрузка, которую может выдержать мост при условии обеспечения безопасности движения поездов.
Для прокладки железнодорожного пути в горной местности строятся тоннели вместо возведения дорогостоящих высоких насыпей или очень глубоких выемок. Тоннели, представляющие собой горизонтальное или наклонное подземное сооружение, строят под один, а иногда под два пути. По значимости они, как и мосты, — наиболее ответственные и дорогие искусственные сооружения в путевом хозяйстве, а по условиям эксплуатации — сложнее мостов. В плане тоннель может располагаться на прямой и на кривой, в ряде случаев строят петлевые и спиральные тоннели. Продольный профиль тоннелей может быть одно- и двухскатным (с уклоном в обе стороны от середины тоннеля). По условиям водоотвода расположение тоннеля на горизонтальных участках не допускается. При большой длине и расположении тоннеля на кривых требуется снижение уклона пути.
Около половины всех искусственных сооружений составляют трубы (рис. 9.7) диаметром от 2 до 6 м, в насыпях при проходе через них малых водотоков, действующих периодически. Наряду с одоноочковыми трубами применяются двух- и трехочковые трубы, а в отдельных случаях — и четырехочковые. Трубы применяют также при прокладке местных дорог через насыпь. Трубы бывают бетонные, железобетонные, каменные и металлические.
На пересечении железной дороги с глубокими оврагами, лощинами, горными ущельями строятся виадуки (рис. 9.8). Виадуки делают многопролетными на высоких опорах, часто на уклонах и криволинейных участках пути вдоль склона горы. Виадуки бывают арочные, балочные и рамные, изготавливаются из камня, бетона, железобетона и металла. Вместо высоких насыпей строятся также мосты-эстакады и акведуки (рис. 9.9), т.е. мосты с лотками под водоток (оросительный канал, водопровод). Для пропуска малых водотоков, например оросительных каналов, под путем в неглубоких выемках делают дюкеры (рис. 9.10) с колодцами по его концам. На крутых косогорах, а также у берегов рек и морей строятся подпорные стенки из камня, бетона, железобетона. Они могут быть монолитными или сборными (из свай, стоек, плит).
В местах пересечения рек для предохранения земляного полотна и искусственных сооружений от размывов устраиваются дамбы и траверсы. Дамбы отводят поток воды от насыпи, предохраняют от подмыва береговые устои и обеспечивают более спокойный проход высоких вод через отверстие моста. Траверсы сооружаются с обеих сторон насыпи для предотвращения течения воды вдоль насыпи.
Рекомендуемая литература: [1, 7, 8, 11]. 
