facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

ОПОРЫ ЭСТАКАДНЫХ И МНОГОУРОВНЕВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОДОРОГ

ОПОРЫ ЭСТАКАДНЫХ И МНОГОУРОВНЕВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОДОРОГ
Евгений Травников, гранд-конструктор впк, кандидат технических наук, доцент

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина

Участник конференции

Решение опор не наземных дорог,

Дал для прогресса нам сам Бог.

ЕНИТ

В статье рассматривается различные виды опор эстакадных и многоуровневых железных и автодорог, применение и перспективы построения.

Ключевые слова: Опоры и дороги

Describes the different types of bearings èstakadnyh and multi-level rail and road networks, application and prospects of building.

Keywords: Streetandroad

 

Опора - часть сооружения, воспринимающая нагрузку от одних элементов его и передающая её сосредоточенно другим элементам или его основанию. Опоры часто имеют вертикальную ориентацию в пространстве, наклонную или другую, вызванную общей геометрией силовой конструкции, сопроматом и дизайном. Не наземные сооружения, а именно железные дороги появились в дореволюционной России в начале ХХ века для многопролетной эстакадной железной дороги для левобережного подхода Финляндского железнодорожного моста через реку Неву. Она была построена в 1911-1913 гг. по проекту фирмы «Христиани « (Дания) (рис1.).

Рис. 1. Железобетонная эстакада левобережного похода Финляндского железнодорожного моста через р. Неву (1911-1913 г.г.).

Железная дорога в этом месте проходила по зоне довольно плотной фабрично-заводской застройки, где стоимость земельных участков была очень высока, а применение вместо наземной насыпи с выкупом этих участков, не наземной железобетонной эстакады оказалась экономически выгодным. Длина эстакады составила 600 м. и состояла из однопролетных четырехстоечных железобетонных рам с пролетами по 13,8 м., на консольные выступы которых опирались железобетонные балки-подвески. В целях повышения поперечной устойчивости эстакады стойки (опоры) рам были наклонены и раздвинуты (расширены) в стороны. Расширение стоек (опор) в направлении снизу вверх, закругленные вуты их сопряжения с ригелями, поперечные диафрагмы, обеспечивающие пространственную жесткость системы - все эти особенности эстакады, непосредственно связанные с сущностью рамной конструкции, создали своеобразный образ, в котором правдиво отразилась функциональная и техническая специфики сооружения. Эти конструктивные решения были применены в одноколейной эстакадной железной дороге подхода поездов к Финляндскому вокзалу Петербурга.

Исторически второе применение подобных опор было предложено и реализовано в сверхскоростной ( до 430 км/ час) бесколесной дороге Маглев (магнитная левитация), защищенное патентом Германией в 1935 г. (рис.3). Была построена кольцевая одноколейная эстакадная дорога, где демонстрационные вагоны поднимались на электромагнитной подушке на высоту 10 мм. В вагонах были расположены по бокам вдоль вагонов постоянные мощные магниты с восьмью разнополярными и разнонаправленными намагниченностями (через 450 ), а в колее неподвижном железобетонном основании (плоских плитах) располагаются мощные электромагниты (электрические обмотки), переключаемые от коммутатора так, что определенному полюсу постоянных магнитов в вагонах соответ-ствует одноименные полюс , создаваемый электромагнитными полюсами обмоток неподвижного железобетонного полотна, что создает силу отталкивания (одноименные полюса отталкиваются) и подъем вагонов. Частота переключения намагниченности обмоток определяет скорость движения вагонов, т.е. эта система представляет собой самый настоящий линейный электродвигатель постоянного тока бесколлекторный.

Рис. 3. Опоры экспериментальной одноколейной кольцевой дороги в Германии.

В конце ХХ века по проекту английского главного архитектора (рис.2) была построена эстакадная железная дорога для скоростных поездов Британик от берега пролива Ла-Манш до Лондона, уникальная по своей конструкции и архитектуре. Холмистая поверхность во многих местах была красиво проведена на вертикальных эстакадных опорах с монолитными железобетонными плитами, размещенными горизонтально. Высота мощных железобетонных опор имела изменяемую высоту в зависимости от глубины холма и максимальную в середине его, что обеспечивало горизонтальный уровень этих участков дороги. Расстояние между опорами было выбрано на основании достаточной жесткости и прочности. Сами железобетонные горизонтальные плиты имели ровную часть с отдельными арочными элементами, под которыми потом при необходимости могли в будущем проходить наземные дороги (расчет на перспективу).

Немецкая экспериментальная демонстрационная эстакадная дорога Маглев (рис.4,б) по конструкции отличалась от эстакадной дороги на Финляндский вокзал дореволюционной России выполнением отдельно опор и горизонтальных железобетонных плита в Российской дороге они с плитами выполнялись монолитно. А расположение «ног» у опор было такое же расходящееся к низу типа «козел». Такой же вид опор применяется в китайской эстакадной дороге, имеющей одноколейную конструкцию (рис.4, г, рис.6,в), когда одна колея располагается на своей горизонтальной железобетонной несущей плите. Кроме того, в китайских эстакадных дорогах типа Маглев для опор одноколеек применяются сейчас и опоры мощные четырехгранные монолитные (рис.5,в, рис., рис.6,а).

Такие же опоры применяют в США (рис. 6,г) для автомобильных пригородных дорог. Больше всего для китайских эстакадных дорог для сверхскоростных поездов типа Маглев применяются опоры двухколейного назначения (туда и назад), выполненные монолитно для расположения на них общих горизонтальных железобетонных несущих плит (рис.4,а,в, рис.5,а, б, в, рис.6,б). Они представляют собой мощные монолитные конструкции с двумя вертикальными ветвями, соединенными между собой горизонтальными двумя участками (переборками). На этих опорах располагаются общие для двух колей несущие горизонтальные железобетонные плиты.

Даже по фотографиях чувствуется внушительная мощь такой конструкции опор и их архитектурная строгость. Причем, такие опоры для эстакадных дорог отлично показали себя как при установке на земле, так и при установке в воде при переходе дорог через реки (рис.4,а, в). Теперь перейдем к двухуровневым эстакадным дорогам через водные преграды, а именно к построенной дороге между такими государствами как Дания и Швеция через пролив Балтийского моря (рис.7), которая очень умно решила проблему самой близкой связи между двумя государствами.

Протяженность этой дороги через пролив составила 90 км. и показала, что можно так строить и в похожих случаях в других местах. Губина пролива Балтийского моря в зоне этого участка составляет 80-100 м. Надводная часть двухуровневой дороги для железнодорожного транспорта располагается на нижнем уровне, а на верхнем (втором этаже) для автомобильного (потом будет добавлен и троллейбусный) (рис.7,в). Для решения преодоления самой глубокой части пролива был намыт примерно посередине промежуточный остров (рис.7,а) и установлены на нем высокие железобетонные опорытак называемые пилоны для подвесной части дороги. Против пилонов на острове на прибрежной части пролива были установлены со стороны Дании еще пилоны .Расстояние между пилонами составляло около 2000м., что позволяло свободно проходить всевозможным морским судам. Остальные части моста располагались на бытовых вертикальных железобетонных опорах, установленных в морском дне пролива, расстояние между которыми было около 40 м. (рис.7,б), недостаточных для нормального прохождения крупного морского транспорта. Кроме того, возле береговых частей двухэтажной дороги применяются также круглые наклонные опоры, хорошо поддерживающие двухъярусный мост (рис.7,г).

Двухъярусная дорога представляет собой фермовый стальной каркасный прямоугольник (рис.8,а, б), в котором на нижнем ярусе располагаются две ветви железнодорожных рельс для поездов, а на втором верхнем ярусе выполнена заасфальтированная дорога для автотранспорта с боковыми перилами ограждения. Фермовая конструкция каркаса обладает минимально возможной массой и очень высокой прочностью и хорошо самоустанавливается на быковых железобетонных опорах и подвесной части мостовой дороги.

 

На рис.9 показаны отдельные фрагменты постройки и монтажа стальных фермовых боковых сторон двухуровневой мостовой дороги, опоры пилонной подвесной части, конечно, впечатляет мощность строительно-монтажной техники этой уникальной дороги.

На рис.10 представлена модернизация обычной типовой железной дороги, например, Киев-Одесса под скоростную типа Маглев, которая представляет самый дешевый вариант предложенный авторами уже неоднократно. Эта модернизация, а не новое строительство дороги, представляет собой установку по боковым сторонам вдоль существующей железной дороги (возможно для любой, авторы выбрали самую популярную в весенне-осенний сезон для поездки на отдых на Черное море) железобетонных прямоугольных вертикальных опор, аналогичных китайским эстакадным дорогам (рис. 10,в). На опоры на высоте выше электропроводов дороги (поездов и электричек) устанавливаются общие цельные горизонтальные железобетонные несущие плиты длиной, равной расстоянию уста- вертикальных опор. Ширина несущих плит может быть равна достаточной для размещения двух колей сверхскоростной дороги Маглев или шире для размещения двух дополнительных дорог для только легковых автомобилей или троллейбусов (рис.10,б). Во втором варианте плиты опираются на раскосы, создающие дополнительную прочность для нормальной нагрузки от автомобилей. На этой дороге необходимо выполнить ряд разъездов для на крупных железнодорожных станциях (Фастов, Козятин, Винница, Жмеринка, Котовск) для удобства поездок пассажиров, которые могут заходить---сходить на обозначенных станциях или скоростные поезда Маглев могут изменять направление (реверс) движения. Кроме того на конечных станциях (Киев-Одесса) поезда переходят на обратной движение с помощью специальных разъездов параллельно - прямолинейных как это выполнили китайские конструкторы (рис.10,г) на своих дорогах Маглев: Шанхай-аэропорт, Шанхай-Ханчжоу, Шанхай - Пекин. Эта конструкция обладает минимальными размерами площади земли и простотой. В каждом скоростном вагоне размещается по сто сидячих пассажира (рис.10,д), а число вагонов в китайских Маглев составляет 5 единиц. Есть вариант применения своей украинской конструкции опор второго этажа дороги, а именно, установку двутавровых железобетонных опор (рис.11,б), где опора имеет более изящную форму и очень высокую жесткость.

При этом ориентация вертикальной перепонки опоры может иметь продольную или поперечную относительно направления дороги. Но есть вариант, когда можно использовать верхнюю несущую железобетонную плиту, расширив её, для добавления по обеим сторонам одну-две автомобильные (только для легковых или троллейбусов) дороги. При этом, чтобы обеспечить достаточную жесткость и прочность опор, выполнить их с дополнительными раскосами (рис.11,а). При этом ориентацию опор выполнить раскосами поперек расположения основной железной дороги (и также автомобильной). Наверное, этот вариант будет лучшей модернизацией дороги, ибо грех не воспользоваться просто вторым этажом только для дороги Маглев, когда не надо дополнительного землеотвода, а просто расширить второй этаж с укреплением опор дополнительными раскосами.

Обычная железная дорога благодаря горизонтальным несущим плитам сверхскоростной дороги Маглев хорошо защищается от снегопадов (не надо заниматься снегоочисткой, так характерной для обычных не модернизированных железных дорог). А если еще добавить легкие полупрозрачные крыши для дороги Маглев, то вообще получаем сверх закрытую дорогу. Макет двухуровневой дороги Киев-Одесса представлен на рис.12, на котором уже выполнены две боковые двухполосные авто (только для легковых) или троллейбусные колеи с применением боковых раскосов на вертикальных железобетонных опорах, о чем авторы упоминали выше.

Выводы:

1.        Для модернизации сверхскоростной дороги Киев-Одесса как наиболее популярной в отпускной период населения Украины можно использовать идеи конструкций прямоугольных железобетонных опор и разъездов (последнее будет выполняться по китайской идее).

2.        В Киеве начинать дорогу можно со станции Караваевы дачи, что разгрузило бы основной вокзал и имеет хорошие подъезды транспорта для пассажиров.

3.        Строительство навесной сверхскоростной дороги не мешает функционированию основной дороги (не надо что-то перекрывать, останавливать движение и т.п.)

4.        В ненагруженное осенне-зимнее время в части вагонов можно перевозить из Одессы скоропортящиеся продукты и фрукты (апельсины, бананы и др. ) из африканских стран и др.

5.        Стоимость билетов для окупаемости не должна превышать стоимости купейных билетов обычных железных дорог.

6.        Украина, имея такую модернизированную сверхскоростную дорогу получила бы допол-нительных пассажиров с ближайших соседних стран (России, Польши, Чехии и др.).

7.        Украина как минимум автоматически при предлагаемой модернизации получает великолепную снеговую и дождевую защиту основной железной дороги.

8.        Кроме того, если добавить дополнительные две полосы асфальтированной автомобильной не имеющейся сейчас дороги , Украина получит долговременную бетонную не нуждающейся в ежегодном ремонте (нечему вымываться галечно-асфальтированному типичному для современным).

9.        Кроме того, имея предлагаемую двухуровневую дорогу можно получить значительную экономическую выгоду от использования этой дороги во время различных международных спортивных соревнований, когда спортсмены в свободное от состязаний время посещали Черное море для загорания, отдыха и др. Или пользовались ею во время различных международных симпозиумов, конференций и т.п., зная , что в Киеве есть такая дорога иностранцы чаще бы отдавали предпочтение Киеву для проведения подобных мероприятий.

 

Литература:

  1. Травников Е.Н. , Травников Н.Н. Будущее за многоуровневыми железными и автодорогами. МАНВО, 25-30 апреля., 2013г. стр.64-69.
  2. Травников Е.Н.,Травников Н.Н. Архитектура в модернизации и создании дорог будущего.
  3. Х11. Конференция МАНВО, 10-14 ноября, 2012 г.
  4. А.Л. Пунин. Архитектура отечественных мостов. Л., Стройиздат 1982 г.
  5. Материалы из Интернета.
  6. 14:30. 13.09.2013 г. На октябрь 201 г. Дополнение: 20.09.13.
Комментарии: 6

Nelia Soroka

Не совсем экономический доклад

Алване Хассан

Оригинальная работа, заслуживает высокой положительной оценки.

Романович Людмила Геннадьевна

Интересная работа. Четко виден личный творческий вклад автора в исследуемые проблемы. Успехов в дальнейших исследованиях!

Татьяна Долина

В работе раскрыты актуальные проблемы, сделаны выводы, которые могут быть применены на практике. Работа заслуживает высокой положительной оценки.

Расулова Саодат

Данная Работа несомненно вызывает особый интерес т.к. высококачественное проектирование, строительство, переустройство, реконструкции, переоснащение, ремонт и др. виды строительных работ эстакадных и многоуровневых железных и автодорог, промышленного, трубопроводного пассажирского транспорта и их безопасность являются стратегической прерогативой государства.

Зульфугарзаде Теймур Эльдарович

Проблемы строительства дорог известны на мировом и национальных уровнях, в результате чего проблемные вопросы, поднятые автором рассматриваемой работы, не потеряют актуальности, практически, никогда. Работа заслуживает высокой положительной оценки.
Комментарии: 6

Nelia Soroka

Не совсем экономический доклад

Алване Хассан

Оригинальная работа, заслуживает высокой положительной оценки.

Романович Людмила Геннадьевна

Интересная работа. Четко виден личный творческий вклад автора в исследуемые проблемы. Успехов в дальнейших исследованиях!

Татьяна Долина

В работе раскрыты актуальные проблемы, сделаны выводы, которые могут быть применены на практике. Работа заслуживает высокой положительной оценки.

Расулова Саодат

Данная Работа несомненно вызывает особый интерес т.к. высококачественное проектирование, строительство, переустройство, реконструкции, переоснащение, ремонт и др. виды строительных работ эстакадных и многоуровневых железных и автодорог, промышленного, трубопроводного пассажирского транспорта и их безопасность являются стратегической прерогативой государства.

Зульфугарзаде Теймур Эльдарович

Проблемы строительства дорог известны на мировом и национальных уровнях, в результате чего проблемные вопросы, поднятые автором рассматриваемой работы, не потеряют актуальности, практически, никогда. Работа заслуживает высокой положительной оценки.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.