ОАО "Институт Гипростроймост" © 1945-2017

Международная конференция «Мостостроение Евросоюза и России: проекты, тенденции развития»

  • С 9 по 11 февраля 2011 года в Праге прошла международная конференция, в которой приняли участие ведущие проектные и подрядные организации, а также ряд международных специалистов в области мостостроения. В день открытия конференции с докладом и презентацией на тему «Конструкции мостовых переходов на совмещенной автомобильно-железнодорожной линии Адлер – “Альпика-сервис”» выступили генеральный директор ОАО «Институт Гипростроймост» Андрей Витальевич Бобриков и главный инженер проекта института Сергей Николаевич Корнев.


  • С 9 по 11 февраля 2011 года в Праге прошла международная конференция, в которой приняли участие ведущие проектные и подрядные организации, а также ряд международных специалистов в области мостостроения. В день открытия конференции с докладом и презентацией на тему «Конструкции мостовых переходов на совмещенной автомобильно-железнодорожной линии Адлер – “Альпика-сервис”» выступили генеральный директор ОАО «Институт Гипростроймост» Андрей Витальевич Бобриков и главный инженер проекта института Сергей Николаевич Корнев.


  • Общие сведения

    Начиная с 2009 года  ОАО «Институт Гипростроймост» активно включилось в проектирование мостовых сооружений совмещенной автомобильно-железнодорожной линии Адлер – «Альпика-сервис». Строительство этой линии ведется в рамках подготовки к зимней олимпиаде 2014 г. в Сочи.


  • Данная трасса является одной из важнейших транспортных артерий олимпийского кластера. Общая протяженность участка составляет около 48 км. Дорога проходит вдоль горной реки Мзымта, что накладывает ряд особенностей, в том числе необходимость устройства большого количества искусственных сооружений (более 70 мостовых сооружений и 9 тоннелей - 3 автодорожных и 6 железнодорожных комплексов), общая протяженность которых составляет около 2/3 длины участка строительства. Протяженность отдельных мостовых сооружений достигает двух и более километров.

    Сейсмичность площадки строительства – 9 баллов.


  • В рамках принятых на себя обязательств ОАО «Институт Гипростроймост» разработало концепции единого архитектурного облика железнодорожных и автодорожных мостов.


  • Учитывая значительную протяженность транспортного объекта, был выполнен ландшафтно-визуальный анализ, задачей которого было определение возможностей и путей адаптации проектируемых сооружений в уникальную природную среду. На основе данных натурного обследования были выделены основные цвета окружающего ландшафта, которые являются фоном для восприятия мостов, а также определены точки максимально-визуального раскрытия.

    Эти материалы стали исходной информацией для разработки генеральной схемы, в которой заложены мероприятия по колористке, архитектурному освещению, монументально-художественному оформлению, информационной навигации, а также ландшафтному оформлению конусов устоев мостов.


  • В рисунке перил ассоциативно был предложен орнаментальный мотив «Меандр», который пришел к нам из Древней Греции – родины Олимпийских игр. Кроме того, выбранный орнамент отвечает архитектонике проектируемых железнодорожных мостов.


  • Конструкция железнодорожных мостов

    Железнодорожная линия на участке Адлер – «Альпика-сервис» запроектирована под однопутное движение скоростного пассажирского транспорта с организацией нескольких двухпутных вставок.

    Для железнодорожных мостов институт разработал линейку унифицированных опор и пролетных строений.


  • Фундамент опор – свайного типа из буронабивных столбов диаметров 1,50 м, объединенных сверху монолитным железобетонным ростверком. В верхней части буронабивных столбов, в зоне потенциального размыва с учетом высоких скоростей водного потока реки Мзымта, предусмотрены обечайки из металлических труб для защиты свай от истирания. По этой же причине увеличена величина защитных слоев бетона свайного ростверка и тела опор.


  • Тело опоры представлено в виде комбинированной монолитной конструкции с массивной нижней частью и рамной верхней частью. Стойки рамы имеют размеры поперечного сечения 2,5×4 м. Следует отметить, что данное поперечное сечение, повернутое на 90° в плане, является основным для опор под однопутные балочные пролетные строения. Благодаря этому удалось достигнуть высокой степени унификации опалубки. Расстояние между стойками совпадает с расстоянием между фермами пролетного строения.

    Поверху стойки объединены в рамную конструкцию монолитным железобетонным ригелем.

    На стойке опоры под однопутные балочные пролетные строения устроен оголовок с железобетонной консолью для размещения опоры контактной сети.


  • В качестве железнодорожных пролетных строений была разработана линейка, в состав которой вошли балочные пролетные строения с ездой поверху пролетами 18,2 м, 23,0 м и 33,6 м и фермы с ездой понизу пролетами 55,0 м, 66,0 м, 88,0 м и 110,0 м. Все пролетные строении – цельнометаллические со стальной ортотропной плитой, образующей балластное корыто.


  • Пролетные строения в виде ферм запроектированы с жестким нижним поясом и с креплением поперечных балок вне узлов главных ферм. Решетка главных ферм – треугольная без стоек и подвесок. Для пролетных строений пролетами 88,0 м и более решетка дополняется треугольными шпренгелями, уменьшающими длину панели нижнего пояса и свободную длину раскосов.


  • Езда на балласте имеет преимущества, которые становятся определяющими особенно в условиях скоростного движения:

    • постоянная жесткость пути на подходах и на мостовых сооружениях, как следствие – большая комфортность езды;
    • меньшая шумность езды;
    • возможность использования щебнеочистительных комплексов непрерывно как на подходах, так и на мостовых сооружениях;
    • возможность применения пролетных строений с ездой на балласте на больших уклонах;
    • возможность устройства мостовых сооружений на кривых в плане.

    Условия прохождения железнодорожной линии Адлер – горноклиматический курорт «Альпика-Сервис» являются наилучшей иллюстрацией для применения пролетных строений с ездой на балласте. Практически все мосты расположены на продольных уклонах до 40‰ и на кривых радиусом до 1200 м, а на переходных участках радиусом до 600 м, что делает невозможным использование типовых пролетных строений с ездой на БМП.


  • Учитывая стесненные природным рельефом условия прохождения трассы, было принято решение для сокращения междупутья на двухпутных участках трассы запроектировать пролетные строения под два пути с единым балластным корытом.

    При проектировании всех пролетных строений на линии была принята следующая идеология:

    • увеличена ширина балластного корыта для установки пролетных строений на кривых;
    • конфигурация балластного корыта принята единой на балочных пролетных строениях и на пролетных строениях со сквозным фермами. Это решение позволило обеспечить стыковку различных пролетных строений по длине мостовых сооружений независимо от их исполнения.

    Увеличенный габарит балластной призмы в совокупности с повышенной толщиной балласта под шпалой позволит применить высокопроизводительные комплексы путевых машин для обслуживания и ремонта верхнего строения пути с сохранением без повреждений системы защиты балластного корыта от коррозии.


  • Стыки главных балок и элементов главных ферм (элементов, несущих основную нагрузку) – фрикционные на высокопрочных болтах.

    Стыки настильных листов ортотропных плит, образующих балластное корыто, выполняются на сварке, что совместно с применением водонепроницаемых резинометаллических деформационных швов обеспечивает полную герметичность балластного корыта. Разработаны решения по организованному отводу воды из балластного корыта.


  • Всего на железнодорожной линии Адлер – «Альпика–Сервис» будет установлено около 400 пролетных строений: более 341 – балочных и около 59 – в виде сквозных ферм. Общая масса металлоконструкций пролетных строений – 72500 тонн.


  • НИИ мостов (Санкт-Петербург) совместно с ОАО «Институт Гипростроймост» был разработан нормативный документ, утвержденный впоследствии Министерством регионального развития РФ,– специальные технические условия на проектирование унифицированных конструкций железнодорожных пролетных строений по объекту «Совмещенная (автомобильная и железная) дорога Адлер – горноклиматический курорт «Альпика–Сервис». Данные СТУ содержат требования к проектированию, отражающие специфику трассы и нормативно закрепляющие прогрессивные конструктивные и технологические решения, успешно внедренные в практику строительства мостов в последние годы.

    Совместно с Воронежской лабораторией сварки ОАО ЦНИИС были разработаны режимы и подобраны материалы для выполнения монтажной сварки, отработаны конструкции и технологические особенности изготовления отдельных узлов ферм. По результатам этой работы в состав проектной документации включен раздел «Конструктивно-технологические указания по проектированию сварных и болтосварных соединений пролетных строений со стальной ортотропной плитой».


  • Разработка пролетных строений под два железнодорожных пути привела к необходимости модификации схемы их опирания. Это было вызвано тем, что при нагружении двухпутных пролетных строений подвижной нагрузкой только с одного пути происходит искривление конструкции в плане, что при наличии на одной опоре двух неподвижных опорных частей вызывает «паразитические» продольные силы, сопоставимые с возникающими при продольном сейсмическом толчке.

    Применить на опоре одну продольно-неподвижную опорную часть, а другую всесторонне-подвижную также оказалось нецелесообразно, так как в этом случае продольные реакции (особенно при сейсмическом воздействии) передавались бы на опору несимметрично.

    В результате было принято решение – каждый торец пролетного строения опирается не на две опорные части как обычно, а на три, из которых две воспринимают только вертикальные реакции, а третья воспринимает поперечную силу (на одной из опор) и поперечную и продольную реакцию (на другой из опор). Для этих целей на опорах установлены устройства, называемые подвижным и неподвижным сдвиговыми упорами.

    Аналогичное решение было применено и для однопутных ферм, поскольку для них эффект искривления пролетного строения был вызван несимметричным расположением пути на кривых в плане и воздействием центробежных сил.


  • На сегодняшний день строительно-монтажные работы развернуты по всей длине трассы.

    Смонтировано около 200 пролетных строений общей массой более 28000 т.

    На участке от Адлера до тоннельного комплекса №1 (ПК147+80) открыто рабочее движение.


  • Конструкция автодорожных мостов

    Основным конструктивным решением для автодорожных мостов дороги Адлер – «Альпика-Сервис», продиктованным условиями прохождения трассы являются балочные многопролетные сооружения, где в качестве пролетных строений используются сталежелезобетонные и цельнометаллические неразрезные коробчатые пролетные строения.


  • Наиболее интересным искусственным сооружением на автодорожной части трассы является мостовой переход в районе северного портала тоннельного комплекса №3.


  • Данный участок трассы был скорректирован с целью обойти оползневой склон. В результате автодорожный тоннель выходит на левом берегу р. Мзымта в узкое ущелье. Далее трасса автомобильной дороги три раза пересекает извилистое русло реки. Скорость воды при расчетном паводке достигает 5 м/с, а «устойчивая ширина русла» больше чем бытовая. В этих условиях, чтобы избежать дальнейшего стеснения, опоры были размещены в уширенных местах русла. В результате максимальное расстояние между опорами составило более 300 м и будет перекрыто вантовым пролетным строением по схеме 120+312+120 м.

    Мостовой переход расположен в плане на S–образной кривой радиусами R=2400 м и R=600 м. В пределах переходной кривой к кривой R=600 м происходит уширение габарита проезда с 10,00 до 10,75 м и изменение двухстороннего поперечного уклона величиной 2% на односторонний величиной 4%.

    Между порталом тоннельного комплекса №3 и вантовой частью мостового перехода через р. Мзымта предусмотрен двухъярусный эстакадный участок длиной около 40 м. Сначала сооружается нижний ярус, на который выкатывается, посекционно демонтируется и вывозится проходческий щит общей массой более 1400 тонн. Для его демонтажа предусмотрено использование портального крана грузоподъемностью 320 тонн и массой 400 тонн.

    После вывоза всех конструкций щита происходит добетонирование промежуточных опор эстакады до проектного уровня и сооружение монолитного железобетонного пролетного строения.


  • Учитывая сейсмичность площадки строительства, с целью снижения собственного веса и, как следствие, уменьшения сейсмических нагрузок пролетное строение запроектировано цельнометаллическим. Количество полос движения – по одной в каждом направлении. С каждой стороны пролетного строения предусмотрены служебные проходы шириной 0,75 м.

    Поперечное сечение пролетного строения состоит из двух коробчатых блоков, объединенных ортотропной плитой проезжей части. В местах крепления вант коробчатые блоки объединяются жесткими коробчатыми диафрагмами. Высота главных блоков пролетного строения около 2,40 м.


  • А-образная форма пилонов наиболее эффективно воспринимает поперечные сейсмические нагрузки. Тело пилонов – монолитное железобетонное. Верхняя часть пилона (в зоне анкеровки вант) – стальная из сборных коробчатых блоков массой до 25 т.

    Комбинированная конструкция пилонов также продиктована желанием снизить собственный вес с целью уменьшения сейсмических нагрузок.


  • Вантовая система моста состоит из двух наклонных плоскостей вант с анкеровкой на внешней стенке коробчатых блоков. Такое решение позволяет уменьшить ширину пролетного строения, а также увеличить жесткость на кручение, по сравнению с вариантом расположения вант по оси моста.

    Плоскости вант – веерные по 7 пар в каждую сторону от пилонов. Ванты состоят из системы параллельных оцинкованных семипроволочных прядей – монострендов (диаметром 15,7 мм класса прочности 1860 МПа с индивидуальной оболочкой) –, расположенных внутри внешней полиэтиленовой трубы.


  • Для оценки правильности назначенных основных параметров на стадии «Проект» был выполнен численный аэродинамический анализ поведения вантового моста в ветровом потоке, благодаря которому были определены:

    • аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления, подъемной силы и момента тангажа и их производные;
    • критическая скорость ветра и амплитуда колебаний при вихревом возбуждении;
    • критическая скорость образования флаттера.

    Исследование упругого поведения балки жесткости при вихревом возбуждении выявило умеренный отклик по перемещениям (пиковые вертикальные перемещения доходили до 100 мм, угол закручивания – до 0.7°).

    Критическая скорость горизонтального ветра при возникновении флаттера находится в районе 90 м/с, что говорит о том, что флаттер практически недостижим.

    В настоящее время идет подготовка к продувке масштабной модели вантового моста в аэродинамической трубе, включающая в себя исследования отдельно стоящего пилона. Учитывая сложный рельеф в зоне строительства мостового перехода, отдельно будет выполнена продувка модели местности для оценки влияния рельефа на характеристики ветрового потока (профили скорости ветра, интенсивности турбулентности). В результате исследований следует убедиться в том, что принятая конструкция моста безопасна в отношении всех типов аэроупругих явлений (резонанс, галопирование, флаттер и т.д.).

    Для увеличения стабильности пролетного строения в ветровом потоке предусмотрена установка обтекателей с обеих сторон пролетного строения, а также возможность устройства нижних продольных связей с целью увеличения крутильной жесткости пролетного строения.

    Вышеуказанные исследования будут проведены в сотрудничестве с аэродинамической лабораторией FORCE Technology (Дания). Динамический расчет вантовой системы на ветровое воздействие производится нами совместно с коллегами из ЗАО «Институт Гипростроймост-СПб»

    Поперечные сейсмические усилия, возникающие при землетрясении, передаются посредством жесткого закрепления на всех опорах; продольные усилия воспринимаются пилонами. На одном пилоне установлена неподвижная опорная часть, а на другой пилон усилия передаются при помощи гидравлических шок-трансмиттеров.

    Опорные части предусмотрены шаровые сегментные.


  • Монтаж металлоконструкций пролетного строения предусмотрен методом конвеерно-тыловой сборки на стапеле вблизи пилона опоры N6 c осуществлением продольной надвижки смонтированных секций пролетного строения в две стороны к опорам N4 и N7 с использованием временных опор и аванбека. Такой способ монтажа принят для уменьшения сроков строительства, т.к. монтаж пролетного строения происходит одновременно с сооружением пилонов. Сборка на подмостях в данном случае экономически нецелесообразна из-за большого количества временных опор и подмостей в русле реки. Навесной монтаж также малоэффективен из-за невозможности подачи на монтаж цельных блоков пролетного строения и расположения мостового перехода на S–образной кривой в плане.

    В соответствии с современными тенденциями на данном мостовом переходе предусмотрена система мониторинга, позволяющая оперативно отслеживать состояние конструктивных элементов вантового моста в период эксплуатации.


  • В заключение хочется отметить, что совмещенная автомобильно-железнодорожная линия Адлер – «Альпика-сервис» безусловно является уникальным транспортным сооружением, как по условиям прохождения трассы (геологическим и сейсмологическим характеристикам площадки строительства), так и по совокупному набору технически сложных искусственных сооружений, проектируемых и сооружаемых в рекордно короткие сроки.


ОАО "Институт Гипростроймост" © 1945-2017