Файл: Морозов, В. А. Регулярные методы решения некорректно поставленных задач-1.pdf

Банья-Лука (Югославия, 7—8 баллов) искривление в горизонталь­ ной плоскости испытало стальное трехпролетное неразрезиое про­

со сплошной стенкой); деформация была вызвана остаточным по­ перечным смещением верхних точек промежуточных опор соответ­ ственно на 2 и 2,5 см [206].

Сдвиг пролетных строений по отношению к верху опор (вдоль или поперек моста) является одним из наиболее распространен­ ных повреждений балочных разрезных мостов. Такая деформация вызывается действием горизонтальных сил инерции от веса пролет­ ного строения и ее развитие облегчается направленными вверх вер­ тикальными силами инерции. Сдвиг сопровождается заклинивани­ ем или разрушением опорных частей и их креплений, повреждением оголовков опор; при сильных сотрясениях он может достигать су­ щественной величины вплоть до падения пролетных строений с опор одним или обоими концами. При высоком расположении цент­ ра тяжести пролетного строения причиной его падения с опор мо­ жет быть и опрокидывание поперек моста.

Повреждения опорных частей разнообразны. Часто наблюдают­ ся заклинивание катков подвижных опорных частей вследствие зна­ чительного смещения пролетных строений, разрушение неподвижных опорных частей, вырывание или срез крепящих их анкерных болтов. На рис. 1.4 показано заклинивание подвижной опорной части моста Банкоку (Япония, 1923 г.). Аналогичное повреждение испытала опорная часть упомянутого выше моста через р. Врбас (Банья-Лука). Разрушение неподвижной опорной части стального пролетного строения со сквозными фермами железнодорожного моста в районе Ланкиху показано на рис. 1.5 (Чили, 1960 г., сила землетрясения до 10 баллов) [168]. Как видим, верхний балансир значительно сдви-

28

тате трех последовательных смещений упало вбок железобетонное пролетное строение длиной 14 м и шириной около 5 м. Оно не было закреплено на опорах [208]. Опрокидывание и падение поперек мос­ та стальных пролетных строений с ездой понизу показано на рис. 1.8 (Индия, 1934 г., 9— 10 баллов) [200]. Падение с опор неразрезных пролетных строений маловероятно и практически не наблюдалось. При фукуйском землетрясении 1948 г. описан случай поворота не­ разрезного железобетонного пролетного строения в горизонтальной плоскости вокруг неподвижной точки на устое. На другом конце крайние главные балки пролетного строения вышли за пределы под­ ферменной площадки опоры и нависли над ее гранью [208].

Повреждения опор балочных мостов можно подразделить на две группы [59]:

а) перемещения опор относительно первоначального положения (сдвиги, осадки, наклоны, опрокидывание);

б) нарушения целостности конструкции опор (трещины, раз­ ломы, раскрытие швов и т. д.).

Повреждения обоих видов связаны друг с другом и могут наблю­ даться одновременно.

Для устоев балочных мостов наиболее характерной деформацией первого вида является перемещение (скольжение, сдвиг) в сторону пролета, часто сопровождаемое наклоном и оседанием опоры. Такие повреждения весьма распространены, особенно при слабых грунтах; в единичных случаях они могут наблюдаться уже при силе земле­ трясения в 8 баллов. Они вызываются в основном сейсмическим дав­ лением грунта на заднюю грань устоев, инерционными силами от веса пролетного строения и опоры, скольжением наклонно залегаю­ щих пластов береговой зоны в сторону реки и томуТюдобными явле­ ниями.

Перемещение устоев в сторону пролета часто достигает значи­ тельных размеров и может привести к полному их разрушению. Выше было отмечено, что вследствие этого часто повреждаются пролетные строения, испытывающие сжатие вдоль оси моста. Проти­ водействие пролетных строений, работающих как распорки, в свою очередь, может привести к разрушению шкафной стенки устоев, опрокидыванию тела в сторону насыпи с раскрытием шва у обреза фундамента. Такая деформация наглядно видна на рис. 1.9, а (мост в г. Вальдивия, Чили, землетрясение 1960 г., 9— 10 баллов) [168]. На рис. 1.9, б схематически показана деформация берегового участ­ ка моста через р. Шинано при землетрясении 1964 г. в Ниигате, Япония [185]; опоры моста были заложены на песчаном основании. На мосту Ланкиху, поврежденная опорная часть которого показана на рис. 1.5, шкафная часть устоя была разрушена ударом пролетно­ го строения.

Для промежуточных опор балочных мостов более характерны осадки и наклоны, а также (более редко) горизонтальные переме­ щения. Отмечаются также поднятия опор относительно первона­ чального положения п вращательные перемещения в горизонталь­ ной плоскости.

31

6)

Рис. 1.9. Повреждения береговых опор:

а — мост в г. Вальдивия (Чили); б — мост Щипано (Япония)

Осадки и наклоны опор в большинстве случаев наблюдаются при фундаментах на естественном основании и на висячих сваях, зало­ женных на слабых грунтах (мелкие или пылеватые пески, пластич­ ные или текучие супеси, суглинки и глины). При силе землетрясе­ ния в 9 и более баллов эти деформации носят массовый характер и достигают значительных размеров. Во время японского землетрясе­ ния 1923 г. опоры моста Аракава с фундаментами на естественном основании (чистый песок) осели на 50— 150 см [187]. При этом же землетрясении отмечены осадки висячих деревянных свай до 1,2 м

[201].Такие осадки опор отмечались и при других землетрясениях

[177].Установлено, что в общем случае осадки и наклоны опор уменьшаются с увеличением глубины заложения фундамента [179]. Однако в ряде случаев значительные перемещения испытывают и опоры глубокого заложения. Так, например, промежуточные опоры моста Иошино (см. рис. 1.3), имеющие кессонные фундаменты глу­

биной 21 м, заложенные на суглинках, испытали при землетрясении осадки порядка 3 см\ верх опор сместился за счет их наклона до 14 сж. При землетрясении 1964 г. на Аляске наклонилась на ^ “бе­ тонная мостовая опора, основанная на 30 сваях с глубиной забив­ ки 24 ж; до землетрясения сваи были испытаны на пробную стати­ ческую нагрузку 100 г [202]. Там же отмечены случаи горизонталь­ ного смещения опор без наклона (строящийся мост у Полмера,

32

Канада. Вследствие продольного и поперечного смещений опор пер­ воначальные пролеты между ними длиной 150—200 м изменились на 0,3—0,6 л<).

Поднятия отдельных опор, как результат общей остаточной де­ формации поверхности грунта, большей частью отмечены в несвяз­ ных грунтах, однако в единичных случаях они могут наблюдаться и при заложении фундаментов на коренных породах (Новая Зелан­ дия, мост через р. Инангагуа, землетрясение 1929 г. [184]).

Из повреждений второй группы для опор балочных мостов наи­ более характерны повреждения оголовков и подферменных площа­ док. Они вызваны силами инерции от веса пролетных строений, приложенными к оголовку через крепления опорных частей. Наблю­ даются трещины и разрушение бетона вокруг анкерных болтов, скол углов подферменника, полное его раздробление. Выше было отмечено, что от удара торцов пролетных строений страдают также шкафные части устоев.

Характер повреждений тела опоры зависит от ее конструкции. Для надводной части массивных (бетонных или каменных) опор наиболее типичны сдвиг тела опоры по горизонтальному шву и из­ лом тела с односторонним раскрытием шва. Для устоев часто отме­ чаются также вертикальные трещины в лицевых и обратных стенках, расчленяющие кладку.

Сдвиг тела промежуточной опоры по горизонтальному шву мо­ жет происходить как вдоль, так и поперек моста; в некоторых слу­ чаях он сопровождается вращением вышележащей части опоры в горизонтальной плоскости. Плоскость сдвига обычно располагается в средней части высоты тела опоры, в швах кладки. Отмечены сдви­ ги кладки опор больших мостов на величину до 1 м. В устоях обычно сдвиг кладки происходит вдоль моста в сторону пролета.

Одностороннее раскрытие шва кладки и излом тела опоры наи­ более характерны для промежуточных опор и происходят, как пра­ вило, в направлении продольной оси моста. Вышележащая часть опор при этом опрокидывается; в некоторых случаях она удержи­ вается упавшим-и-пролетными строениями.

Типичные повреждения описанного вида показаны на рис. 1.10 (мост Бур-Гандак, Индия, 1934 г. [200]) и рис. 1.11 (мост через р. Куцурью, Япония, Фукуй, 1948 г. [208]).

Разнообразный характер носят повреждения тела опор облег­ ченной конструкции. При столбчатой конструкции тела опоры воз­ никают трещины в сводах или ригеле, объединяющих столбы или разрушения столбов у примыкания к ригелям. Типичные поврежде­ ния в опорах такого вида, отмеченные при японских землетрясени­ ях, схематически изображены на рис. 1.12 [179]. Наблюдались случаи наклона или опрокидывания надстройки тела опор рамного или пластинчатого типа из-за недостаточной заделки в фундаментную подушку или свайный ростверк [168, 179]. Железобетонные опоры рамного типа (или рамные надстройки на опорах) испытывают по­ вреждения, характерные для железобетонных каркасных конструк­ ций: возникают горизонтальные или косые трещины в стойках или