Путепроводы

Путепроводы, мосты, устраиваемые в местах пересечения сухопутных дорог. В соответствии с назначением путей, проходящих по мосту и под мостом, можно различать следующие виды Π.: 1) под ж. д. через другую железную или автогужевую дорогу, 2) под автогужевую дорогу через железную или автогужевую. К П. в широком смысле можно отнести и пешеходные мостики над путями ж. д. В виду того, что П. представляют собой частный случай мостов, конструкция их мало чем отличается от обычной мостовой конструкции (смотрите Деревянные мосты, Железобетонные мосты, Каменные мосты, Металлические мосты). Однако выбор конструкции и системы П. определяется теми особыми требованиями, которые предъявляются к П. и выделяют их в особый вид мостов. Эти требования в свою очередь зависят от местных условий пересечения путей. Путепроводы под железную дорогу через железную дорогу приходится устраивать преимущественно около крупных жел.-дор. узлов, где сходятся несколько ж.-д. линий (наир. Москва, Ленинград, Харьков), а также при устройстве крупных сортировочных станций. Продольный профиль пути, проходящего по II., зависит от высоты последнего и подходов к нему. Для улучшения профиля необходимо высоту П. делать по возможности наименьшей. Пересечение ж. д. с автогужевой в разных уровнях при помощи П. производится обычно проведением автогужевой дороги поверху, а железной понизу. Такое расположение целесообразно потому, что, во-первых, пролетное строение под автогужевую дорогу получается легче и дешевле, чем под железную, а, во-вторых, благодаря большим допускаемым уклонам подходы к П. для автогужевой дороги устраиваются дешевле и проще, чем для ж. д., и эксплуатонных затруднений от переломов продольного профиля меньше. Исключение из этого общего правила представляют городские П., когда приходится проводить ж. д. над улицами. Так же как и в ж.-д. П., здесь в большинстве случаев основным является требование наименьшей высоты П. Пересечение двух автогужевых дорог обычно происходит на одном уровне, однако в последнее время в связи с развитием автомобильного движения устройство П. в местах пересечения двух автогужевых дорог становится необходимостью. Для тяжелого и интенсивного автомобильного движения с большими скоростями устраиваются особые магистрали, называемые автострада-м и. Пересечение одной автострады с другой или с обычной автогужевой дорогой не может производиться в одном уровне во избежание катастроф с экипажами. В таких случаях устраиваются П., подходы к которым располагаются так, что возможно и пересечение путей и переход с одного пути на другой

без скрещивания автомобилей (фигура 1). Очевидно и здесь основным является требование наименьшей высоты П. Кроме автострад устройство шоссейных или уличных П. встречается также в городах при подходе к высоким мостам через судоходные реки, однако эти случаи достаточно редки.

Из всего изложенного ясно, что типичным устройством П. для настоящего времени будет то, когда внизу проходит ж. д., а над ней тоже железная или автогужевая дорога, причем нижняя ж. д. двухпутная, т. к. если она в момент постройки имеет один путь, то П. часто устраивают сразу для двух путей с тем, чтобы не переделывать его впоследствии. Наименьшая возможная высота П. является характерным признаком, отличающим П. от других видов мостов малых пролетов. Для последних высота задается трассой дороги, в то время как для П., наоборот, профиль дороги зависит от высоты подходов. В отдельных частных случаях, когда одна из пересекающихся дорог проходит в глубокой выемке или по большой насыпи, высота П. определяется не ее минимумом, а разностью отметок дорог. В таких случаях П. теряет свой основной отличительный признак возможной наименьшей высотыипроектируется, как и другие виды мостов. Второе основное требование по отношению к П.— отсутствие промежуточных опор в пределах пересекаемого пути. На перегонах ж. д. расстояние между осями смежных путей, равное 4,1 м, не позволяет поставить столб в междупутьи, т. ч. при устройстве промежуточной опоры пришлось бы отклонять пути для обхода быка, что сопряжено и с удорожанием и с эксплуатонными неудобствами. В пределах станций быки П. препятствуют возможной перекладке путей и укладке стрелок. Точно так же постановка быков в пределах шоссе или улицы существенно ухудшает движение по ним. Кроме этих двух основных требований имеет значение для системы и конструкции П. еще и то обстоятельство, что быки не подвергаются действию воды или ледохода и потому м. б. сделаны из любого строительного материала и таких только размеров, какие необходимы для поддержания пролетного строения. По своему расположению в плане П. могут быть прямые, когда дороги пересекаются под прямым углом, и косые, когда этот угол острый. Прямые П. наиболее простые и дешевые; по-

этому к устройству их надо стремиться, если это не сопряжено с большими неудобствами для трассирования дороги.

В качестве материала для П. применяются дерево, железо (сталь), железобетон и камень. Деревянные И. устраиваются преимущественно подкосно-ригель-ной системы, очертание которой наилучшим образом соответствует габариту приближения строений. Но для соблюдения рационального угла наклона раскосов приходится все же при пересечении двух путей поднимать мост больше, чем требуется по габариту. Схе-

(фигура 2а) не отличается большой жесткостью благодаря высокому расположению пят подкосов, поэтому применим только для автогужевой дороги. Если же сверху расположена ж. д., то необходимо увеличить жесткость пролетного строения, понижая пяты и переходя к треугольно-подкосной системе в боковых пролетах (фигура 26 слева). Для автогужевой дороги и при этом типе боковые пролеты могут быть перекрыты нодкосно-ригельной системой (фигура 2в). Высота П., считая от подошвы рельс нижнего пути до уровня ыроезда верхнего пути, в этих двух типах получается 8,2—8,5 метров П. над однопутной ж. д. применяются более жесткой балочно-подкосной системы, дающей наименьшую высоту П. (фигура 2г). Те же типы деревянных П. применимы и при пересечении автогужевой дороги. Основные размеры П. определяются габаритом проезда. В жел.-дор. П. наименьшая высота просвета по габариту приближения строений назначается 6,4 м, ширина просвета 4,9 метров для одного пути и 9,0 метров для двух путей. Для пропуска под П. автогужевой дороги наименьшая высота просвета 4,5 м, ширина в зависимости от числа автогужевых путей и интенсивности движения по габаритам Цудортранса, а именно: для однопутного движения ширина проезда назначается 4 метров с двумя предохранительными полосками по бокам по 0,25 м; для двухпутного движения в зависимости от различной интенсивности ширина проезда назначается соответственно 4,5 м, 5,5 м, 6,0 метров и 6,5 метров с предохранительными полосками по бокам также по 0,25 метров При наличии пешеходного движения устраиваются тротуары шириной по 0,75 метров для движения одного ряда пешеходов или по 1,5 метров для двух рядов. Конструкция деревянных П. ничем существенным не отличается от конструкции деревянных мостов.

Различные схемы наиболее употребительных типов металлических П. показаны на фигуре 3. Первый тип (фигура За) с массивными каменными устоями и минимальным отверстием м. б. назван П. туннельного типа. Для уменьшения конструктивной высоты пролетного строения и связанной с ней высоты подходов здесь применяются фермы с ездой понизу, причем наименьшая конструктивная высота получается ири применении клепаного волнистого настила (смотрите Металлические мосты). В виду того, что последний требует много железа и неудобен в эксплуатации, в последнее время он заменяется железобетонной плитой между фермами. Массивные устои требуют много материала и значительно удорожают мост; поэтому указанный туннельный тип П. пельзя признать целесообразным. Значительно экономнее II. с трехпролетными неразрезными балками и промежуточными металлическими стойками (фигура 36). Наиболее удобно расположение с ездой поверху, но высота подходок при этом получается несколько больше, чем в П. первого типа. Упраздняя промежуточные стойки и сохраняя обсыпные устои, переходим к следующему типу П. (фигура Зв). Отверстие здесь перекрывается сквозными фермами с ездой понизу. Если число путей под П. значительно, например на станциях, то применение сквозных ферм является почти единственным решением вопроса. Указанные типы металлических П. применяются как для железных, так и для автогужевых дорог. Возвышение низа пролетного строения по габариту приближения строений для этих П. должно быть 5,81 м, то есть меньше, чем для деревянных. На автогужевых дорогах размеры габаритов те же, что и для деревянных П. Наиболее распространенными в настоящее время являются железобетонные П., которые в общем повторяют те же типы П., что и металлические. II. туннельного типа (фигура 4а) получается при минимальном отверстии и устоях с обратными стенками или откосными крыльями, исполненными в виде ребристых плит. Многопролетные П. строят рамной конструкции (фигура 46 и 4в). Если поверху проходит ж. д., то ригель рамы лучше применять в виде неразрезной балки, как более жесткой (фигура 4в). Для автогужевой дороги наиболее дешевым является П. с двухконсольной рамой (фигура 4в). Наравне с рамными П. применяются и арочные. Для автогужевых дорог применяется более легкая конструкция с отдельными арками (фигура 4г), для ж. д. более целесообразны сплошные или ребристые своды.

Каменные П. отличаются массивностью и наиболее удобны при пересечениях улиц, т. к. движение по ним поезда не вызывает шума. Примеры таких П. показаны на фигуре 5. Здесь применены в первом случае устои с обратными стенками, во втором—с откосными крыльями. Оба эти вида можно отнести к туннельным П. При применении обсыпных устоев, когда конусы выпускаются в пролет, длина последнего увеличивается. Каменные П. обычно обходятся дороже других и имеют наибольшую конструктивную высоту, то есть требуют более высоких подходов и поэтому в последнее время применяются редко.

Все рассмотренные случаи П. относятся к прямым пересечениям дорог, однако в крупных ж.-д. узлах, где сходятся несколько дорог, а также на сортировочных станциях проектировать пересечение двух линий под прямым углом не всегда возможно и рационально. Для этого пришлось бы развивать

линию, увеличивая пробег поездов. Приходится поэтому оставлять косое пересечение. По техническим условиям 1931 года проектирования магистралей косое пересечение рекомендуется производить под углами косины 15, 20, 30, 45 и.60° с целью использования типовых проектов. а

Wmm

ЩШЩжт

Под углом косины (фигура 6) разумеется угол а между направлением одного пути и нормалью к другому пути. Для прямого пересечения угол косины равен 0. В виду того, что устройство косого П. сопряжено с усложнением конструкции, в простейших случаях ограничиваются применением прямого П. увеличенного отверстия. Для того, чтобы конусы в острых углах пересечений не заходили на полотно, в устое одна

из обратных стенок удлиняется (фигура 6 справа) или же заменяется откосным крылом (фигура 6 слева). Обозначая (фигура 6) через В₂ ширину нижнего пути, В₀— ширину устоя для верх чего пути, получим при угле косины а величину отверстия в свету:

£=— +B₀-tga.

COS a

Из этой ф-лы устанавливается, что при увеличении косины, то есть угла а, отверстие П. значительно возрастает, а вместе с тем возрастает и стоимость пролетного строения. Т. о. при большой косине устройство прямого П. становится невыгодным, и он заменяется косым. Косые П. применяются преимущественно железные и железобетонные, причем последние оказываются более удобными. При небольшом угле косины передняя стенка и подферменная площадка устоя располагаются параллельно нижнему пути (фигура 7а). Пролетное строение получается в виде параллелограма, причем крайние поперечные балки прикрепляются к ферме под острыми и тупыми углами, точно так же как и продольные к поперечным по концам пролетного стро- Ось верхнего пути ения. Для средних балок сохраняют нормальное положение, что сопряжено однако с неодинаковыми прогибами концов поперечных балок и перекосами пролетного строения. Для железобетонных П. косые пересечения балок не вызывают особых усложнений конструкции, но для металлических они неудобны. Кроме того на последних путь устраивается обычно без балластного слоя, поэтому при косой передней стенке устоя крайние шпалы на устое и на пролетном строении должен быть уложены веером, что сопряжено с большими неудобствами при значительной косине моста. Тогда переходят к следующему типу по фигура 76. Здесь передняя стенка располагается нормально к верхнему пути, а подферменная площадка устраивается в плане в виде трапеции или ступенчатой. На нее вместе с фермами опираются также и продольные балки. Этим достигается прямое пересечение балок и нормальная укладка поперечин. При дальнейшем увеличении косины подферменная площадка становится очень вытянутой и тогда ее заменяют нормальной прямоугольной и отдельной дополнительной опорой А, выдвинутой вперед (фигура 7 в). При этом полное отверстие моста пере крывается длинной и короткой балками, т. ч. на протяжении коротких балок каждая поперечина одним концом опирается на короткую балку, а другим—на длинную. При проходе поездов это вызывает перекосы пролетного строения. Для избежания этого при большей косине, если нижний путь имеет сравнительно небольшую ширину, промежуточные опоры относят на середину отверстия, причем их раздвигают за пределы нижнего пути и перекрывают поперечной бй, на которую и опираются фермы (фигура 7г). Легко видеть, что этот тип по существу представляет собой прямойП.увеличенного отверстия. Если наконец упразднить промежуточные опоры, то придем к исходному типу прямого П. Все рассмотренные виды можно назвать косыми П. мостового типа.

Во всех них главные фермы, перекрывающие отверстие, располагаются параллельно верхнему пути, однако в нек-рых случаях выгоднее перекрывать отверстие балками или фермами, расположенными нормально к нижнему пути и косо к верхнему (фигура 8). Такие П. носят название П. туннельного типа. Они исполняются обычно из железобетона. В случае применения металлического пролетного строения необходимо устройство на пролетном строении балластного слоя. Основным достоинством П. туннельного типа является уменьшение перекрываемого пролета, а вместе с тем и конструктивной высоты пролетного строения; основным недостатком—увеличение ширины перекрытия и устоев. Вопрос об экономичности их сравнительно с обычными путепроводами может быть решен только путем сравнения вариантов, запроектированных для каждого частного случая.

Для общих суждений можно исходить из следующих формул, характеризующих главные размеры основных типов П. Для прямого П. с увеличенным отверстием площадь пролетного строения в плане, считая его длину в свету между устоями, равна по фигура 6:

^ir=^LB»=f^ ^{+ B}o-^tga:

длина передней и двух обратных стенок:

А=В $ + ϊΗ + 0,5 -|— --1-0,5;

“ COSa

здесь Н—высота подходной насыпи, г—уклон откоса конуса, обычно равный 1 : 1 при мощеных откосах,

Фигура 6.

0,5 м—величина, на которую обратные стенки заходят в насыпь. Для косого путепровода по фигура 7а: отверстие в свету:

L =

В₂

COS a

площадь плана пролетного строения: В%В§

COSa *

F =

длина передней и обратных стенок устоя: А=-^- + гЯ + 0,5 + -^ + 0,5

C®Sa COSa

Сравнивая на основании этих ф-л косые П.с прямыми, устанавливаем, что в первых площадь пролетного строения получается-меньше на величину Bo-tga. При малых углах косины и малой ширине верхнего пути В₀ эта величина не имеет большого значения и не оправдывает усложнения конструкции при устройстве

косого И. Но кроме величины площади пролетного строения имеет еще значение величина пролета, т. к. •стоимость 1 п. м. увеличивается пропорционально пролету. Поэтому в общем надо сказать, что пролетное строение косых мостов дешевле. Устои же благодаря большей длине передней стенки получаются дороже для косых мостов, причем эта разница тем

-больше, чем больше В₀.^тДля П. туннельного типа {фигура 8) ширина пролетного строения:

S=B₂· tgd + -^B°

3Q. COSa’

площадь:

F=BR · tga +

ВпВг длина стенок устоя, передней и одной обратной: A=B₂-tga + -^Bo

Ж. _{Λ в}- -J- -—h 0,5.

COSa COSa

•Сравнивая с обыкновенным косым П., устанавливаем, что площадь пролетного строения в туннельном И. больше на величину в - tga. Т. о. чем больше ширина нижнего пути, тем дороже пролетное строение туннельного П. Устои получаются дороже по двум причинам: во-первых, обычно B₂.tga >гН + 0,5, во-вторых,

в туннельных П. удлиняется более грузная передняя стенка. Т. о. вообще туннельные П. дороже и смысл их применения заключается только в том, что при малой ширине нижнего пути пролетное строение имеет малую конструктивную высоту.

Лит.: Митропольский Η. М., Мосты, общий курс, 2 изд., М., 1931; его ж е, Примеры проектирования мостов, М.—Л., 1930; Передерни Г. П., Курс мостов, ч. 1, Мосты малых пролетов, 4 изд., М.—Л., 1929; его же, Курс ж.-б. мостов, М,—Л., 1М0; .Стрелецкий Н. С., Курс мостов, ч. 2, .11.—Л., 1930; Образцов В. К., Туннельные путепроводы при проектировании узлов и станций, «Труды МИИТ», М., 1926, вып. 2. Н. Митропольский.