Cвайные дорожные сооружения безостановочного движения

Легковые автомобили могут въезжать по соответствующим въездам-пандусам на первый этаж и перемещаться по нему вместе с грузовыми автомобилями, а также переезжать на второй и последующие этажи, предназначенные большей частью для них, последовательно по внутренним переездам с применением волнообразной полосы с уплощением или по межэтажным подвесным переездам-пандусам, а в случае заполненных транспортом полос движения первого этажа въезжать сразу на второй или последующие этажи магистрали-эстакады и съезжать с них соответственно по въездам и съездам-пандусам с наземных дорог и на наземные дороги. Рядом с обеими, как минимум, полосами движения для автомобилей второго и последующих этажей размещены резервно-технические полосы, служащие для обеспечения безостановочного движения автомобилей по основным полосам движения без пробок и заторов, поскольку резервно-технические полосы используются только для въезда на полосы движения, съезда с них, переезде на другие этажи, а также при объезде мест аварий или ремонта [5,6].

Пропускная способность магистрали-эстакады зависит от числа полос движения на каждом этаже и от числа этажей, а конструкция с внутренними и/или внешними переездами обеспечивает быстрое распределение автомобилей по этажам. При этом в процедуре перемещения легковых автомобилей, и до некоторой степени – грузовых автомобилей по КТТМ имеется выбор: они могут перемещаться не только, как это было сказано выше, по выделенным для этого полосам движения, но и въезжать при остановке поездов на прицепленные к составам открытые платформы для транспортировки автомобилей на расстояния, определяющиеся только местом остановок поездов.

КТТМ в виде многоуровневой магистрали-эстакады характеризуется еще и возможностью согласования притока автомобилей с боковых подъездов к ней с ее пропускной способностью и предварительного согласования оттока автомобилей с магистрали-эстакады с пропускной способностью отходящих от магистрали-эстакады трасс, что при максимальной загрузке магистрали-эстакады, например, в часы пик или на перегруженной трассе не приведет к приостановке въезда автомобилей на магистраль-эстакаду и приостановке съезда автомобилей с нее.

Однотипность секций эстакады, возможность изготовления всех ее элементов в промышленных условиях в основном из сравнительно недорогого металлопроката обеспечивают быструю сборку и установку эстакады, а также ее низкую себестоимость.

Возможность размещения всех полос движения эстакады в закрытом объеме с использованием вытяжек с нейтрализаторами вредного выхлопа позволяет понизить шум и загрязненность воздуха вне эстакады, а также защищает полосы движения от воздействия окружающей среды, удлиняя срок ее службы без капитального ремонта в несколько раз по сравнению со сроком службы дорожных покрытий обычных открытых магистралей [1].

Подобные КТТМК в виде многоуровневых магистралей-эстакад для вновь прокладываемых дорожных трасс делают ненужным строительство обычных наземных магистралей с формированием дорогостоящего многослойного дорожного полотна и его последующий дорогостоящий ремонт, причем устанавливать магистрали-эстакады можно и на низкой высоте над самой поверхностью земли, поднимая их уровень только при пересечении с другими магистралями и сооружениями. Малоэтажная магистраль-эстакада к тому же дешевле аналогичной по числу полос движения наземной дорожной магистрали, имеет большую пропускную способность по сравнению с наземной магистралью той же ширины и может устанавливаться при сравнительно небольших затратах в местах, где дороги строить крайне затруднительно и чрезвычайно затратно.

Рассматриваемая конструкция магистрали-эстакады позволяет также въезды-пандусы, съезды-пандусы и подвесные переездные участки для автомобилей между этажами монтировать так, как это диктуется обстановкой и на любых расстояниях друг от друга, например, достаточно часто для густонаселенной местности и достаточно редко для междугородних трасс.

Возможность монтажа въездных и съездных участков с внешних сторон эстакады не только от наземного дорожного покрытия до первого этажа, но и, например, от наземного покрытия до одного из средних этажей или верхнего этажа, обеспечивает быстрый въезд и съезд транспортных средств, а также быстрое перемещение их на менее загруженные транспортными средствами полосы движения эстакады верхних этажей [1,3].

Использование подобных компактных конструкций на больших расстояниях очевидно многократно дешевле как по прокладке, так и по эксплуатации, чем прокладка и эксплуатация автомагистралей, железных дорог, ЛЭП, линий связи, трубопроводов и т.п. в разнесенном виде

Кроме того, замкнутое пространство магистрали-эстакады позволяет организовать с применением уже известных средств движение автомобилей и поездов без участия водителей.

Компактные транспортно-транспортирующие коридоры этого типа можно проводить в зависимости от условий в обе стороны в виде отдельных магистралей одностороннего движения или в виде единых магистралей двустороннего движения

КТТМ в виде многоуровневой магистрали-эстакады на основе стального каркаса и металлических пролетов включает в себя вертикальные и горизонтальные опоры, дорожное полотно с полосами движения, въездные участки и участки съезда, выполненные для автомобилей в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты, как минимум, сверху и напоминают изогнутые рукава. Этажи магистрали-эстакады соединяются между собой с внешней стороны переездами в виде дугообразных наклонных полос движения, причем в предпочтительном варианте эти полосы, закрытые сверху и по бокам, напоминают изогнутые рукава. Однако в данной конструкции двустороннего движения более целесообразно использование для автомобилей внутренних переездов с одного уровня на другой за счет использования уплощенных волнообразных полос, регулярно совпадающих с одноуровневыми полосами движения.

Магистраль-эстакада в условиях холодного или дождливого большую часть года климата выполняется, как минимум, в виде крытого двухэтажного сооружения. При двустороннем движении она, как правило, содержит по две полосы движения для автомобилей в одну сторону на нижнем уровне и по одной железнодорожной линии в одну на этом же уровне. Наряду с полосами движения на нижнем уровне предусмотрены две буферные (резервно-технические) полосы для автомобилей в виде волнобразных уплощенных полос, то есть имеется, как минимум, по одной резервно-технической полосе в каждую сторону движения, выполняющих роль буфера и применяющиеся на магистрали-эстакаде только для въезда, съезда автомобилей и объезда ими мест аварий или ремонта. Также на нижнем уровне имеется по одной резервной полосе в каждую сторону движения по краям платформы для поездов. На верхнем уровне имеется по три полосы движения в каждую сторону для автомобилей и по одной буферной полосе. Внешние въезды (съезды) с наземного уровня на второй уровень магистрали-эстакады, использующиеся для въезда (съезда) автомобилей, имеют ширину не менее 4 метров.

Полосы движения и буферные полосы в виде пролетных участков проложены на вертикальных и горизонтальных опорах. Безостановочное автомобильное движение, даже при возникновении препятствий на отдельных участках магистрали-эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства на буферную полосу или на другой этаж эстакады по межэтажному переезду. Въездные участки и участки съезда, а также возможные межэтажные внешние переезды размещены по бокам эстакады.

Сборка магистрали-эстакады осуществляется, как правило, с применением длинномерных конструкций с малым числом вертикальных опор. Каждый этаж эстакады опирается на продольные и поперечные опоры, крепящиеся на вертикальных опорах. На опоры укладываются пролетные участки из металлических листов-плит. На них в качестве дорожного покрытия на полосы движения автомобилей и буферные полосы наносится сравнительно тонкий слой сталефибробетона (не менее 50 мм). Стальные листы-плиты пролетных участков упрочняются ребрами жесткости (ортотропные плиты). Рельсы для железнодорожных путей укладываются на балочно-неразрезные фермы.

Пролетные участки нижнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000 м и шириной 30 метров в виде стальных листов-плит (6х3х0,01) метра укладываются на стальные двутавровые балки – продольные и поперечные опоры, высотой по сечению 200 мм, шириной – 100 мм, которые закрепляются на вертикальных опорах – металлических колоннах – средней высотой от наземного уровня до уровня первого этажа 3 метра, диаметром 50 см, толщиной стенки 30 мм. Колонны располагаются на расстоянии 30 метров друг от друга продольно и 15 метров поперечно в три ряда. Каждая колонна устанавливается на основе из нескольких свай длиной три метра, диаметром 15 сантиметров.

Площадь пролетных участков нижнего уровня с учетом внутренних переездов составляет порядка 30000 м?. Если по нижнему уровню допускается проезд автобусов и большегрузных автомобилей, то стальные листы-плиты усиливаются. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше цены плоского стального листа из металлопроката. Железнодорожные пути при их наличии монтируются на балочно-неразрезных фермах.

Масса пролетных участков нижнего уровня протяженностью 1 км и шириной 30 метров при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м? составляет: 1000м х 30м х 0,01м х 7,8т/м? = 2340 тонн. С учетом рельсов на двух действующих железнодорожных путях и двух резервных колеях (их масса из расчета 50 кг на 1 метр составляет 400 т) масса пролетного участка нижнего уровня составит 2740 тонн. Площадь пролетных участков – порядка 30000м?.

Пролетные участки верхнего уровня магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1000 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,01) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры, высотой по сечению 200 мм, шириной – 100 мм, которые закрепляются на продолжении вертикальных опор высотой 4 метра над первым уровнем эстакады.

Площадь пролетных участков верхнего уровня составляет 30000 м?. Масса пролетного участка верхнего уровня протяженностью 1 км и шириной 30 метров при толщине стальных листов-плит 0,01 м и плотности стали 7,8 т/м? составляет: 1000мх30мх0,01мх7,8т/м? = 2340 тонн. Площадь пролетного участка – 30000м?.

Масса обоих пролетных участков протяженностью каждого 1 км и шириной каждого 30 метров составляет 5080 тонн. Площадь обоих пролетных участков – 60000м?.

Масса пролетных участков автомобильного межэтажного переезда протяженностью 150 м, шириной 4 метра, толщиной стальных листов-плит 0.008 м и плотности стали 7.8 т/м? составляет: 150 м x 4 м x 0,008 м x 7,8т/м? = 37 тонн. Площадь пролетных участков переезда составляет 600 м?. Масса восьми металлических консолей – стальные балки длиной 4 м каждая, высотой в поперечном сечении 200 мм, шириной 100 мм – составляет 0,7 тонны, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью 44,7 м составляет 1 тонну. Масса продольной балки длиной 150 м составляет 3 тонны. Общая масса стальных межэтажных переездов составляет 41т. Масса двух переездов составляет 82т, и площадь – 1200 м?. Однако, для протяженных дальних КТТМ (сто и больше километров) внешние межэтажные переезды приходятся в среднем по два на каждые пятьдесят километров, или доля одного километра составляет 1,6т по массе и 24 м? по площади.

Масса автомобильного въезда (съезда) с наземного уровня на второй этаж магистрали-эстакады протяженностью 300 м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м? составляет: 300м х 4м х 0,008м х 7,8т/м? = 75 т. Площадь пролетного участка – 1200 м?. Уклон – не более 4%. Масса шести поперечных опор – стальных двутавровых балок длиной 4 м каждая, высотой по сечению 200 мм, шириной 100 мм – составляет 0,6 т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью 44,7 м составляет 1 тонну. Масса продольных балок общей длиной 600 м составляет 12 тонн. Масса шести опор-колонн – порядка 2 тонн. Общая масса стального въезда (съезда) – 90 т. Масса двух въездов (съездов) составляет 180 т, а площадь – 2400 м?. В среднем для протяженных КТТМ на основе двухуровневых магистралей-эстакад автомобильные въезды (съезды) на второй этаж монтируются не чаще чем через десять километров, то есть по два на каждые десять километров. Масса двух участков въезда (съезда) составляет 180 т, а площадь – 2400 м? и если учесть, что на 1 км приходится десятая часть их массы и площади, то эти части составляют по своим удельным показателям соответственно 18 т и 240 м?.

Масса железнодорожного въезда (съезда) с наземного уровня на первый этаж магистрали-эстакады протяженностью 300 м и шириной 4 метра при толщине стальных листов-плит 0,008 м и плотности стали 7,8 т/м? составляет: 300м х 4м х 0,01м х 7,8т/м? ? 94т. Площадь пролетного участка – 1200м?. Уклон – порядка 1%. Масса шести поперечных опор – стальных двутавровых балок длиной 4м каждая, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм составляет 0,6т, поскольку для данного типа двутавровой балки масса балки протяженностью 44,7м составляет 1 тонну. Масса продольных балок общей длиной 600 м составляет 12 тонн. Масса двенадцати опор-колонн – порядка 4 тонн. Масса рельсов из расчета, что 1 метр рельса весит 50 кг, составляет 30 тонн. Общая масса стального въезда (съезда) – 140т. Масса двух въездов (съездов) составляет 280т, а площадь – 2400 м?. В среднем для протяженных КТТМ на основе двухуровневых магистралей-эстакад железнодорожные въезды (съезды) на первый этаж монтируются не чаще чем через пятьдесят километров, то есть по два на каждые пятьдесят километров. Масса двух участков въезда и двух участков съезда составляет 560т, а площадь – 4800 м? и если учесть, что на 1 км приходится пятидесятая часть их массы и площади, то эти части составляют по своим удельным показателям соответственно 11т и 96м?.

Диаметр вертикальных опор-колонн – 500 мм, толщина стенки – 30 мм, сечение – 44300 мм?. Число опор-колонн – 100 и их высота от наземного уровня до уровня второго этажа (6,5 м) составляет порядка 10 м. Общая длина колонн составляет 1000 м. Их общая масса – 230 т. Их общее сечение – 4430000 мм.

Число свай, являющихся фундаментом 112 опор-колонн, если их на каждую колонну приходится 3, составляет 336. Диаметр стальной сваи 15 см, толщина стенки 8 мм, длина 3 метра. Сечение сваи – 2000мм?, объем металла трехметровой сваи – около 0,006 куб. метра, масса – 0,046 тонны. Масса 336 свай – 15 т.

Протяженность двутавровых балок – продольных опор нижнего уровня магистрали-эстакады – составляет 11 рядов общей длиной 11000м, протяженность 100 поперечных тридцатиметровых опор-балок – 3000 м, общая длина балок – 14000 м. Их масса из расчета, что вес 44,7 м составляет 1 тонну – равна 310 т. Общая масса нижнего уровня вместе с горизонтальными опорами составляет 3050 т.

Для обоих уровней магистрали-эстакады протяженность балок составит 28000 м. Их масса из расчета, что вес 44,7 м составляет 1 тонну, равна 620 т. Общая масса обоих уровней вместе с горизонтальными опорами составляет 5700 т.