Конструктивные формы железобетонных пролетных строений. Железобетонная балка моста

Строительство балочных железобетонных мостов - stroyone.com

Разновидности железобетонных автодорожных мостов

При сооружении больших и внеклассных железобетонных автодорожных мостов русловую судоходную часть реки перекрывают, как правило:

балочно-консольными,
рамно-консольными,
рамно-подвесными
арочными
неразрезными пролетными строениями большой длины.

Пример строительства рамно-консольного железобетонного моста

Строительство рамно-консольного железобетонного автодорожного моста - stroyone.com

Балочные железобетонные разрезные пролетные строения

Пойменные и несудоходные участки реки с одного или двух берегов перекрывают балочными в большинстве случаев разрезными пролетными строениями.

Балочные мосты являются наиболее простыми по конструкции и удобными в постройке благодаря несложным формам пролетных строений, малым размерам опор и возможности применения экономичных типов оснований.

Разрезная конструкция позволяет наиболее полно удовлетворить основным требованиям, предъявляемым к сборным балкам индустриального изготовления. Пролетные строения такого типа обычно используются при сооружении автодорожных мостов с пролетами до 42 и реже 65 — 70 м. При строительстве железнодорожных мостов балочные железобетонные разрезные пролетные строения имеют преимущественное применение при пролетах величиной до 33 м.

Разновидности поперечных сечений автодорожных мостов

Разнообразие условий сооружения автодорожных мостов, связанное с необходимостью обеспечить различные ширину проезда и строительную высоту конструкций, привело на практике к созданию многочисленных вариантов поперечных сечений пролетных строений.

При проектировании балочных пролетных строений уделяется большое внимание выбору оптимальной высоты балок и расстоянию между ними в поперечном сечении. Проектными и научно-исследовательскими институтами рассмотрены и проанализированы различные варианты унифицированных пролетных строений.

На основе проведенного анализа в дальнейшем балки автодорожных мостов рекомендуются для пролетов 33 м высотой 170 см и для пролетов 42 м — 210 см. Расстояния между балками дифференцированы в зависимости от величины пролетов.

Балочные ребристые пролетные строения автодорожных мостов для возможности их индустриального изготовления, перевозки и установки в пролет членятся продольными швами на отдельные монтажные блоки. В пролетных строениях длиной более 33 м, как правило, применяется также и поперечное членение балок на транспортабельные блоки.

В поперечном сечении пролетное строение автодорожного моста состоит из балок различной формы:

Двутавровых
Тавровых
Коробчатых
П-образных, соединяемых между собой посредством стыкования поперечных диафрагм и плиты или путем поперечного натяжения высокопрочной арматурой.

На выбор поперечного сечения влияют и архитектурные требования. Количество главных балок в поперечном сечении пролетных строений назначают в зависимости от ширины и конструкции проезжей части, а также от величины перекрываемого пролета.

Типовые балочные железобетонные конструкции мостов

Основным типом железобетонных конструкций мостов являются конструкции индустриального изготовления. Их изготовляют на специальных заводах МЖБК (мостовые железобетонные конструкции) или централизованных механизированных полигонах, перевозят к месту строительства по железной дороге или автотранспортом и устанавливают на место кранами.

С целью сокращения количества типов пролетных строений мостов, обеспечения технологичности их изготовления разрабатываются унифицированные пролетные строения. При этом проведена унификация поперечных размеров блоков пролетных строений так, чтобы при изготовлении нескольких типоразмеров блоков могла быть применена одна и та же металлическая опалубка. Кроме того, стандартизованы различные детали — арматурные пучки и сетки, тротуары и перила, опорные части и водоотвод.

В унифицированных пролетных строениях ребристые пролетные строения делятся на балки таврового сечения, форма которых учитывает требования заводской технологии. Пролетные строения автодорожных мостов запроектированы без диафрагм с распределением нагрузки посредством плиты, работающей на изгиб. Расстояние между осями соседних блоков принято для пролетных строений под железную дорогу равным 180 см, для мостов под автомобильную дорогу — 210 см.

Предварительно напряженные пролетные строения под один железнодорожный путь пролетами 22,9; 20,9 и 32,9 м выполняются из двух Т-образных блоков весом соответственно 82,9; 107,6 и 130 т. Блоки соединены между собой диафрагмами — торцевыми и промежуточными и не имеют ребер жесткости.

Виды балок по условиям изготовления и монтажа

По условиям изготовления и монтажа балки пролетных строений применяются двух типов:

Цельно перевозимые пролетные строения. Цельноперевозимые балки применяются обычно для перекрытия пролетов длиной до 33 м. При постройке мостов через крупные реки в практике имело место изготовление цельноперевозимых балок длиной до 70 м. В этих случаях балки изготовляли на припостроечных полигонах и устанавливали в пролет на плавучих опорах.
Поперечно члененные пролетные строения. Для сооружения балочных пролетных строений длиной 42 м, а в отдельных случаях до 50 м, применяют поперечно члененные балки. При этом балка собирается из блоков длиной от 3 до 6 м весом от 7 до 12 т. Блоки изготовляют на заводах и доставляют на строительную площадку обычными видами транспорта.

На заводах МЖБК и централизованных механизированных полигонах цельноперевозимые балки длиной до 33 м изготовляют с натяжением пучков на упоры до бетонирования. Изготовление балок, как правило, осуществляется на передвижных стендах по поточно-агрегатной технологии.

В зарубежной практике для перекрытия пролетов средней длины широкое распространение получили комбинированные сборно-монолитные пролетные строения, состоящие из двутавровых балок, объединенных по верху монолитной железобетонной плитой, включенной в работу на временную нагрузку.

Монтаж разрезных балочных пролетных строений длиной от 33 до 70 м в зависимости от местных условий, наличия кранового оборудования и сроков строительства осуществляется различными способами.

Распространенные методы монтажа

К числу наиболее распространенных методов монтажа относятся следующие:

Монтаж пролетных строений железнодорожных мостов при помощи консольных кранов, наиболее совершенным из которых является электрифицированный кран ГЭПК-130 с поворотной стрелой.

Монтаж пролетных строений при помощи козловых и портальных кранов, охватывающих конструкцию моста и пути подачи элементов. Этот метод монтажа применим при сооружении пойменных участков мостов высотой до 15—20 м. При помощи этих же кранов в таких случаях сооружаются и опоры моста. К недостаткам метода монтажа пролетных строений при помощи козловых и портальных кранов следует отнести необходимость большого расхода материалов на устройство подкрановых эстакад. На реках с большой глубиной, каменистым дном, на судоходных реках и в период ледохода, паводка применение этого метода становится затруднительным, а иногда и невозможным.
Монтаж пролетных строений автодорожных мостов при помощи консольно-шлюзовых кранов различного типа. В Советском Союзе широкое применение нашли консольно-шлюзовые краны грузоподъемностью 60 т для сборки пролетных строений длиной до 33 м и консольно-шлюзовой кран грузоподъемностью 100 т для установки балок длиной 42 м. За рубежом известны случаи применения уникальных кранов консольно-шлюзового типа грузоподъемностью около 170 т для установки балок длиной 53,5 м.

Метод сборки пролетных строений путем сочетания продольной передвижки балок на перекаточных тележках с двухребордчатыми колесами по эстакадам, смонтированным из элементов УИКМ, и последующей их поперечной надвижки по опорам моста в пролет. Этот метод встречается в практике сравнительно редко.
Монтаж пролетных строений методом установки на плавучих опорах или при помощи плавучих кранов различной грузоподъемности.

Особенности применения наиболее распространенных методов монтажа рассмотрены на приводимых ниже примерах из опыта строительства балочных мостов.

stroyone.com

Железобетонные мосты

План лекции

4.1. Область применения, основные системы, материалы

4.2. Конструкции пролетных строений балочных мостов

4.3. Балочно-неразрезные мосты

4.4. Общие сведения о рамных и арочных мостах

4.5. Основные положения проектирования железобетонных балочно-разрезных пролетных строений

4.1. Область применения, основные системы и материалы

На железных дорогах России применяют в основном малые и средние железобетонные мосты.

По своим конструктивным особенностям пролетные строения железобетонных мостов подразделяют на два вида: с ненапрягаемой арматурой и с предварительно напряженной арматурой главных балок.

Они бывают однопутными и двухпутными, но предпочтение отдают пролетным строениям с одной веткой железнодорожного пути.

К основным системамжелезобетонных мостов относят балочные (разрезные, неразрезные и консольные), рамные, арочные.

Балочныеразрезныежелезобетонные пролетные строения получили наиболее широкое применение (рис. 4.1,а).

Рис. 4.1. Основные системы железобетонных мостов: а – балочные разрезные; б – балочные неразрезные; в – балочные консольные; г – рамные; д – арочные

Они используются преимущественно для малых и средних мостов. Балочные неразрезныеконструкции применяют для перекрытия больших пролетов (рис. 4.1,б). По расходу материала они более экономичны по сравнению с простыми разрезными системами, но имеют ограничения в применении из-за чувствительности к неравномерным осадкам опор, усадке и ползучести бетона, а также температурным деформациям.Рамные системы железобетонных мостов характеризуются жестким соединением ригеля и стойки, работающих совместно (рис. 4.1,г). Их преимущество перед простыми балочно-разрезными системами заключается в повышенной жесткости конструкции и меньшем расходе материала, но в то же время они обладают такими же недостатками, что и неразрезные пролетные строения.Арочныепролетные строения применяют для перекрытия больших и гигантских пролетов. Их преимущество перед разрезными пролетами заключается в том, что арки, работающие в основном на сжатие, в наибольшей степени обеспечивают прочностные свойства железобетона (рис. 4.1,д). Находят применение арочные распорные и безраспорные мосты, а также бесшарнирные и шарнирные системы. Арочные мосты долговечны, но весьма трудоемки и являются дорогостоящими объектами.

Применяются комбинированные железобетонные мосты, в которых совмещена работа двух и более систем. К ним относят мосты с арочными пролетами с ездой посередине, а также вантовыми и висячими пролетными строениями (рис. 4.2).

Такие мосты отличаются своими архитектурными достоинствами и более экономичными показателями и, как правило, используются для перекрытия больших, гигантских и супергигантских пролетов. Вантовые и висячие пролеты находят применение преимущественно в системе автодорожных и городских мостов.

Железобетон – это комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стальной арматуры (1–4 %), работающих совместно под нагрузкой. При распределении функций между бетоном и арматурой предусматривают условие, при котором бетон обеспечивает работу конструкций в основном в сжатой, а стальная арматура – в растянутой зонах.

К достоинствам железобетонных мостов относят высокую прочность, долговечность, огнестойкость, способность к сопротивлению при воздействии природно-климатических факторов, низкие эксплуатационные затраты.

Бетон. Для элементов железобетонных мостов применяют конструкционный тяжелый бетон со средней плотностью 2200–2500 кг/м3.

К основной характеристике, определяющей прочностные свойства, относят класс бетона по прочности на сжатие. Класс бетона по прочности на сжатие выражают нормативным сопротивлением осевому сжатию кубов размером 151515 см с обеспеченностью 0,95, измеряемым в мегапаскалях. Зависимость между классом бетонаВ по прочности на сжатие и определяемой на кубах прочностью бетона выражают [13] зависимостью

, (4.1)

где – коэффициент вариации прочности бетона, который согласно нормативным документам для тяжелого бетона принимают= 0,135;– среднеквадратическое отклонение значений прочности бетона в серии испытываемых образцов;– среднее значение прочности бетона в серии образцов.

Для конструкций железобетонных мостов применяют бетон классов В20; В22,5; В25; В27,5; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Бетон является упругопластичным материалом, в котором под действием нагрузки одновременно развиваются упругие и пластические деформации. Отношение напряжения в бетоне к упругим относительным деформациям определяет упругие свойства материала, характеризуемые модулем упругости бетона. Модуль упругости бетона имеет одинаковое значение при сжатии и растяжении и зависит от класса бетона по прочности и условий твердения, его определяют по СНиП 2.05.03-84*[12] в зависимости от класса бетона.

К бетону мостовых конструкций предъявляют требования по морозостойкости в зависимости от климатических условий строительства и эксплуатации. Марку бетона по морозостойкостиопределяют по СНиП 2.05.03-84*[12].

Марку бетона по водонепроницаемости, характеризующую плотность и подвижность бетонной смеси, определяют по СНиП 2.05.03-84*[12].

При строительстве, ремонте или реконструкции мостов к числу значимых характеристик относят скорость набора прочностибетона. Согласно [11] обычный бетон достигает 50 % прочности через 3 суток при температуре плюс 20оС, а при подогреве и пропаривании бетонной смеси он может набрать до 80 % прочности через 2 суток.

Арматура является составной частью железобетона. Требования, предъявляемые к арматуре, заключаются в том, что она должна надежно обеспечивать совместную работу с бетоном на всех стадиях эксплуатации мостовых конструкций, использоваться до физического или условного предела текучести при исчерпании их несущей способности, а также соответствовать условиям механизации при производстве монтажных работ.

Арматуру элементов железобетонных мостов подразделяют на рабочую и конструктивную. Под рабочей понимают арматуру, площадь сечения которой определяют расчетом на действие внешних нагрузок. Кконструктивной относят монтажную и распределительную арматуру, устанавливаемую без расчета по конструктивным или технологическим соображениям.Монтажная арматура обеспечивает жесткость арматурного каркаса.Распределительная арматура предназначена для более равномерного распределения сосредоточенных усилий в стержнях рабочей арматуры. Конструктивную арматуру устанавливают также для частичного восприятия неучитываемых расчетом усилий от усадки и ползучести бетона, температурных напряжений, местных напряжений от действия сосредоточенных сил, случайных напряжений, возникающих при изготовлении, транспортировке и монтаже конструкций.

Арматуру подразделяют на горячекатаную стержневую, холоднотянутую проволочную и термически упрочненную гладкую и периодического профиля, ненапрягаемую и напрягаемую.

Арматурную сталь характеризуют классом и маркой. Класс арматуры определяет прочностные свойства стали. Марка низколегированной стали указывает на ее химический состав, а углеродистой – на сведения о степени раскисления, группе и категории гарантии.

Ненапрягаемую стержневую арматуру применяют классов А-I,A-II,Aс-II,A-IIIдиаметром от 6 до 40 мм. Напрягаемую арматуру используют из проволоки диаметром 3–5 мм классаB-IIв виде пучков, а также стержневой высокопрочной арматуры периодического профиля классовA-IV,A-V,A-VI.

Основной прочностной характеристикой арматурной стали является физический или условный предел текучести. Физический предел текучести характерен для сталей классов, применяемых для ненапрягаемой арматуры, а условный – стержневой повышенной прочности и высокопрочной напрягаемой арматуры. Высокопрочную арматурную сталь характеризуют условным пределом текучести, за который принимают напряжение с остаточной относительной деформацией величиной 0,2 %. Основным показателем прочности твердых сталей является временное сопротивление разрыву.

Для напрягаемой высокопрочной арматуры характерна релаксация напряжений. Она зависит от прочности и химического состава стали, технологии изготовления, температуры, величины натяжения арматуры и других факторов. Релаксация напряжений протекает неравномерно: наиболее интенсивно в первые часы, а затем процесс постепенно затухает.

studfiles.net

Схема балочного железобетонного моста

Основные части и некоторые особенности балочных железобетонных мостов рассмотрим на примере небольшого моста под железную дорогу (рис. 6.1). Нагрузка от веса подвижного состава передается шпалами мостового полотна через балласт на пролетные строения (1). Пролетные строения, работая на изгиб, передают нагрузку в виде опорных давлений через опорные части (2) на опоры и далее на грунт основания. Мост имеет промежуточную опору, или бык, (4) и концевые опоры, или устои, (3). Устои, кроме передачи давлений от пролетных строений на грунт, сопрягают мост с насыпями подходов.

Пролетное строение расчленено на два монтажных блока (10) и (15), соединенных с помощью диафрагм (12). Половины каждой диафрагмы входят в состав разных блоков и после установки блоков на опоры объединяются монтажными швами.

Каждый блок представляет собой балку таврового сечения, имеющего плиту (16), ребро, состоящее из стенки (14) и нижнего пояса (13), а также внутренние (11) и наружные (7) бортики и тротуары (6). Наружные бортики поддерживают балласт (17). Продолжением их служат плиты тротуаров, заканчивающиеся выступом вниз для прикрепления перил (5). В бортиках предусмотрены углубления для заводки гидроизоляции.

Гидроизоляция (9) исключает просачивание воды в бетон, которое может привести к быстрому снижению его прочности. Гидроизоляция состоит из цементной подготовки, с уклонами к трубкам (8), водонепроницаемого эластичного слоя, наклеиваемого на подготовку, и защитного слоя из цементного раствора, армированного стальной сеткой, назначение которого – предохранение изолирующего слоя от повреждений.

Схема балочного моста

Рис. 6.1 – Схема балочного моста

Основные размеры, характеризующие конструкцию моста: полная длина моста L, расчетные пролеты пролетных строений l, полная длина пролетных строений lп, отверстие моста l01 + l02, высота сечения – h и строительная высота hc пролетного строения. Положение конструкции по высоте отражается отметками уровня меженных вод (УМВ), уровня высоких вод (УВВ), подошвы рельса (ПР) или для мостов под автомобильную дорогу уровня проезда (УП), подошв фундаментов опор (ПФ).

На практике применяют конструкции различных типов, однако основные части моста при всем многообразии их форм остаются по своему назначению теми же. Формы отдельных элементов сооружения зависят от местных условий, нагрузки, длины пролетов, условий изготовления и монтажа.

Основные задачи, которые приходится решать при проектировании железобетонного балочного пролетного строения после выбора системы (простая балка) и длины пролета:

назначение типа поперечного сечения пролетного строения, а также способа его членения на монтажные элементы;
установление способа соединения монтажных блоков между собой, в частности необходимости применения поперечных диафрагм;
назначение первоначальных размеров поперечных сечений и частей конструкции, уточняемых затем в процессе расчета;
рассмотрение одного из вариантов армирования главных балок с определением типа рабочей арматуры, схемы ее расположения в бетоне, а также целесообразности предварительного напряжения;
выбор типа деталей конструкции (тротуаров, опорных частей, перил, гидроизоляции и водоотвода, деформационных швов).

Эти задачи должны решаться во взаимосвязи и с учетом условий изготовления монтажных блоков, их перевозки, установки и соединения, а также с учетом эксплуатационных качеств пролетных строений. Следует обеспечивать наименьшие стоимость, трудоемкость изготовления и монтажа и наибольшую долговечность конструкции. Ниже анализируется накопленный опыт и приводятся рекомендации по решению указанных задач при проектировании новых пролетных строений.

vse-lekcii.ru

Конструктивные формы железобетонных пролетных строений

При проектировании пролетного строения необходимо принимать во внимание ряд требований, предъявляемых к его конструкции.

Прежде всего следует обеспечить надежность в эксплуатации и долговечность пролетного строения. При этом большую роль играют технологические факторы – состав бетона, режимы твердения, качество укладки и уплотнения бетона. От этих факторов зависят плотность и морозостойкость бетона, величина деформаций усадки и ползучести, а в итоге способность конструкции противостоять атмосферным воздействиям и ее трещиностойкость. При проектировании формы пролетного строения нужно, чтобы при работе конструкции под нагрузками, при резких изменениях температуры и воздействии усадки бетона не возникали чрезмерно большие местные и другие напряжения, точный учет которых в расчете конструкции затруднителен и которые могут вызвать появление непредусмотренных трещин в бетоне. В стыках монтажных элементов часто возникают трещины и другие расстройства, поэтому надо уменьшать число стыков, применять проверенные экспериментами и опытом эксплуатации конструкции стыков.

Необходимо обеспечить удобную перевозку монтажных элементов пролетного строения и их установку на место кранами. Способ перевозки блоков по железной или автомобильной дороге и сборки должен быть выбран перед проектированием. Если перевозку осуществляют по железной дороге, то прежде всего необходимо правильно назначить габаритные размеры блоков.

Ширина нормального габарита подвижного состава на железных дорогах составляет 325 см. Эту ширину и следует считать предельной для блоков длиной до 14 м. При проектировании блоков большей длины необходимо учитывать смещение оси блока относительно оси пути при проходе по кривым, вследствие чего предельная ширина блока должна быть уменьшена. Так, для блока длиной 34 м. предельная ширина составляет около 270 см. Перевозка блоков в качестве негабаритных грузов может быть допущена только как исключение.

Предельная высота блоков при наибольшей ширине составляет 220–240 см. При меньшей ширине высоту блоков можно увеличить, но не более чем до 340–350 см.

При перевозке по автомобильной дороге предельная ширина блоков обычно составляет 250 см, а высота 350 см.

Перевозка блоков длиной более 15 м. требует применения специальных устройств или приспособлений. Известны примеры перевозки по железным и автомобильным дорогам элементов длиной до 45 м.

Наибольший вес блоков ограничивается грузоподъемностью монтажных кранов и транспортных средств. Специальные монтажные краны обеспечивают установку на опоры блоков весом до 120–125 т. при длине до 34 м. под железную дорогу и до 45 м. под автомобильную дорогу. Максимальный вес блоков зависит также от наличия и состояния дорог в районе строительства. Имеются примеры перевозки по грунтовым дорогам в горной местности блоков пролетных строений длиной до 30 м. и весом до 50 т. на специальных трейлерах. Однако в некоторых случаях максимальная масса блока ограничивается 10–15 т. условиями перевозки и монтажа.

Вес монтажных блоков можно снизить несколькими способами: применением бетона высокой марки, что уменьшает необходимую площадь поперечного сечения элементов; предварительным напряжением конструкций, позволяющим рационально использовать арматуру и бетон высокой прочности и понизить главные растягивающие напряжения, что уменьшает толщину стенки; членением конструкции пролетного строения на отдельные элементы. Эти меры позволяют также выполнить требования, касающиеся габаритности блоков при перевозке.

Из условий заводского производства форма монтажных блоков должна допускать возможность изготовления их на поточных линиях в металлической опалубке с применением современных способов укладки бетона и механизации работ на всех этапах изготовления.

Наиболее простая форма поперечного сечения – прямоугольник с расположением арматуры в растянутой зоне. Такое сечение имеют плитные пролетные строения. Конструкции этого типа весьма просты в изготовлении, стыкование монтажных элементов после установки на опоры также легко осуществляется. Строительная высота плитных пролетных строений небольшая, что особенно важно для путепроводов. В эксплуатации железобетонные плиты служат надежно, при качественном изготовлении дефекты в них появляются редко.

Основным недостатком плит является высокий расход бетона и арматуры. При изгибе простых балок верхняя часть сечения сжата, а нижняя большая часть его попадает в растянутую зону. Бетон этой зоны в работе не участвует, поэтому часть его можно удалить, что предусмотрено в ряде проектов плитных пролетных строений.

Плитное пролетное строение моста под железную дорогу (рис. 6.2, а) разделено продольным швом на два монтажных блока, чтобы при перевозке ни одна часть элемента не выходила за пределы габарита подвижного состава.

Поперечные сечения плитных пролетных строений

Рис. 6.2 – Поперечные сечения плитных пролетных строений

Каждый из блоков имеет две консоли, поддерживающие балластное корыто. Ширина растянутой зоны бетона уменьшена по сравнению с прямоугольным сечением. Блоки не соединяют на монтаже, так как каждый из них обладает достаточной устойчивостью и сопротивлением горизонтальным нагрузкам, а также кручению в случае действия на блок эксцентричной нагрузки. Форма блоков проста и не затрудняет заводского изготовления, однако недостатком ее является сравнительно большая площадь растянутой зоны и, следовательно, перерасход бетона.

Блоки плитного пролетного строения пролетом 15,6 м (рис. 6.2, б) можно соединить между собой после установки на опоры заполнением бетоном продольного паза, образованного углублениями на внутренних боковых поверхностях блоков. В мостах под железную дорогу применяли ребристые пролетные строения с большей строительной высотой без соединения блоков между собой.

Толщина консолей плитного пролетного строения уменьшается к концам в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в этих консолях. Консоли и противоположные края блоков имеют бортики балластного корыта с углублениями, позволяющими укладывать гидроизоляцию на каждом блоке на заводе. Изоляционные работы на монтаже сводятся при этом к укладке на внутренние бортики блоков стального листа, покрытого битумом.

В мостах под автомобильную дорогу стремление к снижению расхода бетона на пролетные строения привело к применению плит с продольными пустотами (рис. 6.3, а). Пустоты устраивают при изготовлении блоков с помощью специальных пустотообразователей, извлекаемых из бетона. В плитах пролетом до 9 м. пустоты могут иметь круглую форму. При больших пролетах применяют пустоты овального очертания. Плиты с пустотами значительно экономичнее сплошных, а также плит с консолями, аналогичных применяемым для железнодорожных пролетных строений. Такие плиты приближаются по экономическим показателям к ребристым пролетным строениям и имеют перед ними преимущество – упрощение работ по соединению блоков в пролетное строение при монтаже.

Плиты с пустотами

Рис. 6.3 – Плиты с пустотами

Плиты с пустотами применяют для перекрытия пролетов до 18 м. Недостатком их является несколько большая сложность изготовления, связанная с применением пустотообразователей, а также недоступность для осмотра поверхностей пустот, что не позволяет обнаружить трещины, появившиеся на внутренних стенках между пустотами, которые могут уменьшить сопротивление блока поперечной силе. Это явилось основной причиной отказа от применения пустотных плит в пролетных строениях мостов под железную дорогу.

Пустотные плиты особенно эффективны в преднапряженных пролетных строениях, в частности, из струнобетона.

В ЦНИИСе предложены плиты с поперечными пустотами, при изготовлении которых используют короткие пустотообразователи, что существенно упрощает технологию изготовления и повышает качество плит (рис. 6.3, б).

Железнодорожные пролетные строения с пролетами более 6–9 м, как правило, делают ребристыми. Такие пролетные строения могут быть цельноперевозимыми или состоять из отдельных монтажных блоков.

Цельноперевозимые пролетные строения требуют для погрузки, перевозки и установки меньшего числа операций. После установки на опоры блоки не надо соединять. Трудность осуществления цельноперевозимых пролетных строений связана с тем, что необходимая минимальная ширина балластного корыта поверху составляет 4 м, а наибольшая ширина перевозимых по железной дороге грузов – 3,2 м. На практике осуществлено несколько видов конструкций цельноперевозимых пролетных строений.

Пролетное строение можно выполнить цельноперевозимым, если отказаться от балластного корыта. В безбалластных пролетных строениях, нашедших применение на практике, плита балластного корыта отсутствует, а путь уложен на мостовых брусьях по верхним поясам главных балок (рис. 6.4, а). Сечение главных балок двутавровое, развитие ширины ребра в верхней его части вызвано необходимостью получения достаточной площади сжатой зоны сечения. Толщина стенки увеличивается к опорам. Главные балки соединены между собой диафрагмами. Для восприятия горизонтальных нагрузок в плоскости верхних поясов устроены продольные связи в виде безраскосной фермы, состоящей из поясов и распорок.

Поперечное сечение безбалластных пролетных строений под железную дорогу

Рис. 6.4 – Поперечное сечение безбалластных пролетных строений под железную дорогу

Поясами фермы служат верхние полки главных балок моста, а распорки представляют собой уширения верхней части диафрагм с вутами в месте примыкания к главным балкам.

Безбалластные пролетные строения по сравнению с цельноперевозимыми с балластным корытом требуют меньшего расхода бетона и арматуры. Недостатком их является различная конструкция железнодорожного пути на мосту и подходах к нему, что усложняет содержание пути. Кроме того, применявшиеся конструкции оказались недостаточно долговечными. В связи с этим безбалластные пролетные строения с мостовым полотном на деревянных поперечинах применяли сравнительно редко.

Предложенная недавно конструкция безбалластных пролетных строений с непосредственным прикреплением рельсов к железобетонной плите может иметь ширину плиты поверху 320 см. при условии устройства на устоях улавливающих приспособлений для направления сошедших перед мостом с рельсов колес подвижного состава (рис. 6.4, б). Такое пролетное строение можно перевозить в качестве габаритного груза.

Широкое распространение получили пролетные строения с членением на монтажные элементы продольными швами. При членении на два П–образных блока (рис. 6.5, а) каждый из них устойчив при транспортировке и при работе в составе пролетного строения. В мостах, расположенных на прямых участках пути, при пролетах до 20 м. блоки после установки на опоры можно не соединять, что позволяет избежать укладки бетона на монтаже.

Пролетное строение членении на два блока

Рис. 6.5 – Пролетное строение членении на два блока

Большим недостатком блоков П–образного поперечного сечения, а также безбалластных цельноперевозимых пролетных строений является их неприспособленность к заводскому производству на поточных линиях. Площадь опалубливаемых поверхностей ребер здесь велика. Работы по сборке внутренней опалубки и в особенности по разборке и извлечению этой опалубки после твердения бетона не поддаются механизации, являются трудоемкими и требуют много времени. Поэтому наиболее широко применяют пролетные строения, члененные продольными швами на блоки Т–образного сечения (рис. 6.5, б).

При членении на два Т–образных блока получается технологическая конструкция, так как опалубка может быть выполнена в виде двух боковых щитов, легко собираемых и удаляемых посредством поворота вокруг шарниров.

Необходимо помнить, что даже простейшее балочное пролетное строение представляет собой сложную пространственную конструкцию и работает в тяжелых условиях, находясь под действием не только вертикальных, но и горизонтальных ударных нагрузок от подвижного состава (удары колес ребордами о рельсы).

Вследствие раскачивания подвижного состава при проходе по мосту или несовпадения оси пути с осью пролетного строения ребра его могут быть нагружены неравномерно, что приводит к их неодинаковому прогибу. Под действием нагрузки, передающейся на плиту через балласт, происходит кручение ребер в разные стороны. Горизонтальная поперечная нагрузка вызывает кручение ребер в одну сторону. Эти деформации (рис. 6.6) сопровождаются дополнительным изгибом (деформации поперечного сечения ребристого пролетного строения показаны в предположении отсутствия диафрагм и весьма малой жесткости плиты).

Возможные искажения формы поперечного сечения

Рис. 6.6 – Возможные искажения формы поперечного сечения

Еще более неблагоприятны условия пространственной работы Т–образных блоков, плита которых изгибается в поперечном направлении как консольная балка, заделанная в ребре. При действии на плиту вертикальной нагрузки, эксцентричной по отношению к оси стенки (рис. 6.7), происходит кручение балки (угол α), а также изгиб стенки и вследствие этого дополнительное кручение плиты (угол β). Особенно опасен изгиб стенки: в месте ее примыкания к плите могут появиться трещины в бетоне, отделяющие стенку от плиты балластного корыта, в которой расположена сжатая зона сечения, и существенно понижающие сопротивление балки изгибу.

Деформации сечения Т–образного блока

Рис. 6.7 – Деформации сечения Т–образного блока

Нежелательные деформации пролетного строения, возникающие вследствие его пространственной работы, могут быть уменьшены устройством поперечных диафрагм между ребрами.

Диафрагмы (1) представляют собой сильно нагруженные элементы пространственной конструкции, поэтому должны иметь в примыкании к ребрам вуты или закругления (рис. 6.8), а также достаточное армирование. Однако ребра жесткости и диафрагмы при заводском производстве пролетных строений нежелательны, так как усложняют конструкцию опалубки и затрудняют механизацию работ по сборке и снятию опалубки.

Форма Т–образных блоков

Рис. 6.8 – Форма Т–образных блоков

В связи с этим ребра жесткости не устраивают, а диафрагмы ставят на больших расстояниях. Изгибающие моменты в стенках П–образных блоков относительно небольшие, поэтому можно объединить Т–образные блоки посредством монтажного стыка между плитами блоков. Однако эта мера обеспечивает лишь уменьшение растягивающих напряжений в бетоне стенки. Для исключения их можно применять поперечное обжатие стенки предварительно напрягаемыми хомутами.

При назначении формы поперечного сечения блоков необходимо учитывать особенности их изготовления и работы в составе пролетного строения. Пренебрежение этим при проектировании может привести к появлению трещин в бетоне при изготовлении и монтаже пролетного строения, а также в период эксплуатации под нагрузками, значительно меньшими, чем расчетные.

Большую роль в трещинообразовании играет усадка бетона. Арматура препятствует свободной усадке, поэтому в бетоне появляются растягивающие напряжения даже при отсутствии внешних усилий. Кроме того, усадка происходит неравномерно: у поверхности, где отдача влаги при твердении бетона наиболее интенсивна, деформации усадки в несколько раз превышают деформации усадки в середине сечения. Поэтому поверхностный слой как бы стягивает среднюю часть сечения и в нем также возникают растягивающие напряжения.

Более массивные части конструкции высыхают медленнее, поэтому и деформации усадки в них протекают медленнее, в результате чего в более тонких частях конструкции появляются растягивающие напряжения. Аналогично влияет охлаждение конструкции после пропаривания, во время твердения бетона или при эксплуатации, так как поверхностные слои бетона охлаждаются интенсивнее, чем бетон в средней части сечения.

Для исключения или уменьшения влияния усадочных деформаций на трещинообразование при изготовлении пролетных строений следует принимать меры, уменьшающие величину этих деформаций. Кроме того, при проектировании нужно по возможности избегать сочетания массивных и тонких частей конструкции. Хорошие результаты дает нанесение на бетон влагонепроницаемых пленок, задерживающих высыхание поверхностного слоя.

Следует избегать конструкций, в которых вследствие деформаций от усадки или охлаждения возможно защемление опалубки и появление растягивающих напряжений в бетоне (рис. 6.9, а). Здесь стенка, стремясь сократиться по высоте, испытывает растягивающие напряжения вследствие сопротивления опалубки, поэтому целесообразнее применять конструкции с другой формой поперечного сечения (рис. 6.9, б) или предусматривать устройство в опалубке упругих прокладок, обеспечивающих свободные деформации конструкции при усадке бетона.

Сечения железобетонного элемента

Рис. 6.9 – Сечения железобетонного элемента

Необходимо исключать концентрацию напряжений в конструкции, возникающую в местах резкого изменения сечений. При конструировании надо устранять концентраторы, предусматривать плавные переходы в местах изменения сечения и соединения отдельных частей конструкции между собой. Особенно внимательно следует конструировать входящие углы поверхности бетона, устраивая здесь закругления или вуты.

Рекомендуемое поперечное сечение Т–образного блока (см. рис. 6.9, б) с плитой переменной толщины в соответствии с изменением изгибающих моментов имеет уклон верхней грани нижнего пояса не менее 1:1, закругления в сопряжениях граней плиты, стенки и нижнего пояса радиусом не менее 20–30 см. для исключения концентрации напряжений и облегчения распалубливания, а также уклон боковых граней нижнего пояса 1:10 для облегчения извлечения блока из натяжных устройств.

Для сокращения веса монтажных элементов и расхода бетона толщину стенки часто делают переменной, назначая ее у середины пролета минимально необходимой по условиям бетонирования. В этом случае к опорам толщину стенки увеличивают. По условиям размещения арматуры, а в предварительно напряженных пролетных строениях и исходя из необходимости восприятия усилий предварительного напряжения нижнюю часть ребра обычно уширяют, образуя нижний пояс (см. рис. 6.8).

В местах, где на пролетное строение передаются большие сосредоточеные силы (опорные реакции или усилия предварительного напряжения), обычно у опор, возникают местные напряжения, которые могут привести к образованию трещин и разрушению бетона. Поэтому зона развития этих напряжений должна быть усилена утолщением стенки с образованием опорной тумбы (см. рис. 6.8) или соответствующим армированием.

На конструкцию пролетных строений мостов под автомобильную дорогу влияет характер автомобильной нагрузки и ее расположения на мосту. Ширина проезжей части здесь значительно больше, чем в железнодорожных мостах, и положение колес подвижного состава не фиксировано по ширине пролетного строения. Кроме того, нагрузка от веса автомобилей существенно меньше, чем от веса железнодорожного подвижного состава, поэтому меньше и доля временной нагрузки на пролетное строение. Для пролетов более 30 м. постоянная нагрузка может составлять 40–50% полной нагрузки и больше.

В пролетном строении моста под автомобильную дорогу (рис. 6. 10) ширина проезжей части между бордюрами определяется требуемым габаритом проезда (Г–8). Поверхности проезжей части придан поперечный уклон для стока воды к тротуарам; далее вода отводится благодаря продольному уклону за устои или через водоотводные трубки на мосту. Для предохранения бетона пролетного строения от разрушения просачивающейся водой устраивают оклеечную гидроизоляцию, подобную применяемой в железнодорожных мостах, которая описана выше или принимают другие меры.

Поперечное сечение моста под автомобильную дорогу

Рис. 6.10 – Поперечное сечение моста под автомобильную дорогу

Пролетные строения индустриального изготовления автодорожных мостов надо членить на монтажные блоки для возможности их перевозки и установки в пролет. П–образные блоки соединяют стыкованием плиты (рис. 6.11). Достоинства и недостатки их отмечены выше при рассмотрении поперечных сечений железнодорожных пролетных строений.

Поперечное сечение П–образного блока

Рис. 6.11 – Поперечное сечение П–образного блока

При заводском изготовлении пролетных строений предпочтительнее членение на блоки таврового сечения. Соединение блоков между собой может быть выполнено стыкованием диафрагм без соединения плиты, аналогично железнодорожным пролетным строениям (рис. 6.12, а).

Типы поперечных сечений блоков пролетных строений под автомобильную дорогу

Рис. 6.12 – Типы поперечных сечений блоков пролетных строений под автомобильную дорогу

Еще более просты в изготовлении монтажные блоки без диафрагм, соединение которых осуществляют стыкованием плиты (рис. 6.12, б). Распределение нагрузки между ребрами и сопротивление искажению формы поперечного сечения под нагрузкой обеспечивается плитой проезжей части. В связи с этим в плите возникают значительные изгибающие моменты, поэтому толщину ее приходится увеличивать. В таких конструкциях нет необходимости увеличивать толщину плиты у ребер, так как изгибающие момента в этих местах и в середине расстояния между ребрами приблизительно одинаковые. Расход бетона и арматуры несколько выше, чем на пролетные строения с диафрагмами.

Балки с развитым нижним поясом выполняют в основном преднапряженными, армированными большим количеством тонких проволок. Широкий нижний пояс необходим для размещения этой арматуры (рис. 6.12, в). Блоки объединяют натяжением поперечных арматурных элементов, получая коробчатое сечение со значительным количеством сравнительно небольших ячеек. При этом образуются полости, недоступные для осмотра, что нежелательно.

Членение пролетного строения отделением плиты проезжей части от ребер (рис. 6.12, г) дает монтажные элементы, простые по форме и наиболее отвечающие требованиям массового заводского производства. При изготовлении таких элементов можно применять вибростолы и вибропрессование. Недостатком пролетных строений являются ответственные монтажные стыки между плитой и ребрами, выполняемые после установки ребер на опоры.

За рубежом применяли аналогичное пролетное строение, но с монолитной плитой (рис. 6.13, а). Такое решение упрощает устройство стыка, но приводит к большому объему бетонных работ при монтаже. Этот недостаток имеет и применявшаяся за рубежом, в том числе в мостах под железную дорогу, конструкция с заполнением бетоном промежутков между блоками (рис. 6.13, б).

Поперечные сечения сборно–монолитных пролетных строений

Рис. 6.13 – Поперечные сечения сборно–монолитных пролетных строений

Ряд мостов и путепроводов имеют пролетные строения с накладной плитой и корытообразными блоками (рис. 6.14), выполненными в виде предварительно напряженных элементов с открытым расположением арматуры на дне корыта. Арматуру натягивают на бетон и закрывают слоем бетона для предохранения от коррозии. Изготовление корытообразных ребер сложнее, чем плоских, но они устойчивее, а стыки ребер с плитой нагружены менее интенсивно. Коробчатое сечение имеет значительную крутильную жесткость, что благоприятно для пространственной работы пролетного строения. Недостаток этой конструкции при небольших пролетах (20–25 м) – малые размеры внутренней полости, затрудняющие осмотр и ремонт конструкции, а также возможность появления коррозии при некачественном омоноличивании арматуры.

Поперечное сечение корытообразного блока

Рис. 6.14 – Поперечное сечение корытообразного блока

При необходимости снижения веса монтажных блоков до 5–10 т. применяют членение предварительно напряженных балок пролетного строения поперечными швами (рис. 6.15). В блоках при изготовлении образуют каналы для арматурных пучков. На месте блоки собирают в балки и объединяют натяжением арматуры. Поперечное членение балок увеличивает объем монтажных работ, но в малообжитых районах при отсутствии дорог может оказаться единственно возможным решением.

Поперечное членение балок

Рис. 6.15 – Поперечное членение балок

Поперечное членение позволяет использовать блоки коробчатого поперечного сечения, при небольшой длине которых внутренняя опалубка легко извлекается. Коробчатые сечения целесообразны при достаточно большой высоте внутренней полости, обеспечивающей свободный проход обслуживающего персонала, т. е. при значительных пролетах. В этом случае целесообразнее применять неразрезные балки.

После выбора сечения пролетного строения и членения на монтажные элементы, предварительно определяют размеры его частей, которые уточняют в процессе расчета.

Необходимо правильно назначать расстояние между ребрами и число ребер, особенно в пролетных строениях мостов под автомобильную дорогу.

В железнодорожных цельноперевозимых пролетных строениях с двумя ребрами расстояние между ребрами назначают таким, чтобы получить минимальные изгибающие моменты в плите. Это расстояние составляет – 180 см. Уменьшение числа ребер в автодорожных мостах дает экономию материалов, расходуемых на ребра, но увеличивает расход материалов на плиту проезжей части. В целом конструкция, как правило, получается более экономичной, но при уменьшении числа ребер возрастает вес монтажных элементов.

Если плиту соседних блоков не соединяют монтажным стыком, то следует учитывать работу плиты и стенки на изгиб при расположении груза на конце консоли плиты. Расстояние между ребрами изменяется от 1,2 м. (пролетные строения длиной 10–12 м. без соединения плит) до 3,5 м. (бездиафрагменные пролетные строения длиной 30–40 м. с соединением плит). Расстояние между ребрами окончательно выбирают после составления и сравнения вариантов пролетного строения.

При выборе расчетной высоты балки следует учитывать, что с увеличением высоты возрастает плечо внутренней пары и уменьшаются равнодействующие силы в сжатой зоне бетона и арматуре, в результате чего сокращается расход арматуры и бетона на сжатую плиту и нижний пояс балки. Расход бетона на стенку возрастает вследствие увеличения ее высоты.

В путепроводах, если желательно уменьшение строительной высоты, высоту сечения часто назначают даже меньше экономически целесообразной. На расчетную высоту балок могут влиять также требования стандартизации опалубки и другого оборудования для изготовления блоков. При проектировании серии пролетных строений целесообразно назначать для нескольких пролетов одинаковую высоту.

Высоту сечения необходимо выбирать на основе анализа вариантов пролетного строения с разной высотой сечения. Для назначения первоначальной высоты можно руководствоваться ранее составленными типовыми проектами (таблица 6.1).

Таблица 6.1

12022014_t1

Толщину плиты назначают по условиям ее работы на изгиб в поперечном направлении, произведя соответствующий расчет, а также по условиям ее работы как сжатой зоны в составе главной балки пролетного строения. Желательно назначать толщину плиты такой, чтобы при расчете на прочность сжатая зона сечения находилась в плите.

Толщину плиты нельзя назначать меньше 16 см. для железнодорожных и 12 см. для автодорожных пролетных строений, так как в тонких плитах больше сказываются дефекты изготовления (раковины в бетоне, отклонения от проектного положения арматуры и др.).

Толщину стенки у опор определяют расчетом ее на главные растягивающие напряжения. В средней части пролета, где поперечная сила невелика, толщину стенки назначают из условий удобства бетонирования и работы на изгиб при действии эксцентрично приложенной нагрузки. Если в стенке нет пучков предварительно напряженной арматуры, то минимальная толщина ее по условиям качественного бетонирования составляет для автодорожных мостов 12 см и для железнодорожных мостов 16 см. При расположении в стенке пучков преднапряженной арматуры толщину ее увеличивают для исключения зависания бетона и образования раковин под пучками при бетонировании.

В пролетных строениях без предварительного напряжения размеры нижнего пояса блоков определяются возможностью размещения в нем рабочей арматуры. Для предварительного назначения размеров пояса приближенно определяют количество рабочей арматуры, выбирают диаметр стержней и размещают их в нижнем поясе. В преднапряженных пролетных строениях размеры нижнего пояса могут определяться работой его на сжатие в момент создания предварительного напряжения. При этом размеры пояса следует назначать с учетом практики проектирования, проверяя затем достаточность их расчетом.

Организация заводского производства монтажных элементов железобетонных пролетных строений требует сокращения количества изготовляемых типов изделий, большей унификации отдельных элементов и деталей конструкций.

vse-lekcii.ru

Железобетонные мосты. Основные системы железобетонных мостов — МегаЛекции

МОСТЫ И ТРУБЫ

Основные положения проектирования мостов и труб

Последовательность разработки проекта:1. Выдается на проект техническое задание (выдается проектнойорганизацией, в задании указываются основные параметры).Требования: категория дороги, количество путей, нагрузка.2. Техническое предложение (обоснование инвестиций). Здесьобосновывается целесообразность и техническая возможностьстроительства.3. Проектирование:1 этап: Эскизный проект (вариантное проектирование):рассматривается несколько вариантов конструкций. На стадииэскизного проекта определяется наиболее экономически выгодная итехнически целесообразная схема моста. В зависимости от вида мостаразрабатывается несколько вариантов и в результате их сравнениявыбирается оптимальный вариант для дальнейшей разработки.При проектировании решаются вопросы: величины пролетов,материал и статическая схема пролетов, выбор типа опор ифундамента. При этом учитываются сроки строительства, условияизготовления и монтажа, архитектурные и другие требования.Сравнение по технико-экономическим показателям: стоимостьобщая и строительная, расход основных строительных материалов,уровень сборности (объем сборных конструкций к общему),трудоемкость строительства, продолжительность строительства,условия эксплуатации, архитектурные требования.2 этап. Технический проект. На стадии технического проектаделается полный расчет конструкций моста, разрабатывается проекторганизации строительства (ПОС), составляются сметы.Требования: разработка конструкций и элементов моста (рабочиечертежи), разработка ПОС, смета на строительство ИССО.3 этап. Рабочий проект: 1)рабочие чертежи; 2)ППР (проектпроизводства работ). Разрабатывается строительной организацией.Требования: разработка ППР, разработка рабочих чертежей настроительство.Для технически несложных объектов 2 и 3 этапы объединяются втехнико-рабочий проект. Если объект мелкий (труба) –проектирование в одну стадию: привязка типового объекта.Унифицированные элементы – т.е. кратные типовому модулю

Железобетонные мосты. Основные системы железобетонных мостов

Железобетонные мосты – капитальные сооружения, обладающие при правильном проектировании и качественном выполнении строительных работ большой стойкостью против атмосферных воздействий и не требующие периодической окраски, как стальные мосты. Расходы по содержанию железобетонных мостов меньше, чем стальных мостов. Особое преимущество железобетонных мостов – значительно меньший расход металла по сравнению со стальными мостами.

К недостаткам железобетонных мостов относятся большой собственный вес, повышенная трудоемкость изготовления, значительная стоимость мостов больших пролетов и наличие большого числа дефектов. Для снижения собственного веса и снижения стоимости мостов больших пролетов

применяются высокопрочный бетон, предварительно напрягаемая арматура, на участках с небольшими усилиями - легкий бетон (бетон с легкими заполнителями). Для снижения дефектности бетона необходимы повышение культуры проектирования и строительства железобетонных мостов. В части проектирования это – максимальный учет при расчете реальных нагрузок и воздействий во время эксплуатации, применение математически более точных схем расчетов, учет реальных физических свойств работы материалов. Повышение культуры строительства предполагает, прежде всего, неукоснительное выполнение требований нормативно-технических документов, контроль качества работ и материалов, применение современных технологий строительства и надежного нового оборудования.

Системы и конструкции железобетонных мостов весьма разнообразны. Основными являются балочные, рамные, арочные, комбинированные системы, имеющие, в свою очередь, много разновидностей. Так, например, к балочным мостам относятся мосты с простыми, неразрезными и консольными балками; рамные мосты могут быть рамно-неразрезной, рамно-консольной, рамно-подвесной систем. Железобетон применяют в конструкциях сквозных ферм, а также в висячих и вантовых мостах.

По напряженному состоянию, создаваемому при сооружении моста в его элементах, железобетонные мосты можно разделить на предварительно напряженные и без предварительного напряжения.

По способу сооружения различают монолитные железобетонные конструкции мостов, бетонируемые на месте, и сборные, собираемые из элементов, изготовляемых на специальных заводах и полигонах. Применяют также сочетание сборного и монолитного железобетона.

Несущими элементами пролетного строения служат балки, плиты, фермы. Наибольшее распространение нашли балочные пролетные строения. Они состоят из поперечно и продольно-члененых балок различной конфигурации: ребристых, прямоугольных, коробчатых. Ребристые балки Т-образного сечения имеют наибольшее применение. Они состоят из ребра (вертикальной стенки и горизонтальной плиты. Они бывают как диафрагменные так и без диафрагменные.

3. Балочные железобетонные мосты. Конструктивные требования к пролетным строениямНаибольшее распространение получили балочные мосты с использованием разрезных, неразрезных и консольных систем. Балочные разрезные мосты (рис. 99, а) используют для перекрытия пролетов до 42 м. Неразрезные балочные мосты (рис. 99, 6) применяют при пролетах от 33 до 147 м. Неразрезная система характеризуется большей жесткостью и меньшей деформативностью пролетного строения от временных нагрузок. Однако применение неразрезной системы возможно при отсутствии осадки опор. Осадка опор в балочных неразрезных пролетных строениях может вызвать появление значительных дополнительных усилий и служить причиной разрушения моста. В настоящее время строители обеспечивают исключение осадки опор, что открыло широкие возможности для применения неразрезных пролетных строений при различных грунтовых условиях.

В консольных системах (рис. 99, в) подвесные пролетные строения пролетом 11опираются на консоли с вылетом l2 основных пролетных строений. По распределению усилий консольные системы близки к неразрезным, однако имеют меньшую жесткость и под нагрузкой дают переломы упругой линии в местах сопряжения подвесных пролетных строений с консолями. Вследствие статической определимости консольной системы осадки опор не вызывают в пролетных строениях дополнительных усилии. Тем не менее мосты с использованием консольных систем в настоящее время не применяют в связи со сложностью узлов соединения подвесных и основных пролетных строений. Опоры неразрезных и консольных мостов вследствие размещения на них по одной опорной части и центрального их загружения имеют меньшую ширину, чем опоры разрезных мостов.

При перевозке по автомобильной дороге предельная ширина блоков обычно составляет 250 см, а высота 350 см.

4. Рамные, арочные и комбинированные железобетонные мосты

Простейшие рамные системы мостов (рис. 99, г) применяют при пролетах 30... 60 м. Ввиду совместной работы пролетных строений с опорами изгибающие моменты в пролетных строениях уменьшаются. Это позволяет уменьшить строительную высоту пролетных строений. Весьма широкое распространение получают рамные мосты с наклонными стойками (рис. 99, д).

Рис. 99. Виды балочных (а—в) и рамных (г, д) мостов

При прочных грунтах в основании опор возможно применение мостов арочных систем (рис. 101, а). Арками железобетонных мостов перекрывались пролеты от 50 до 390 м. Опоры этих мостов воспринимают значительные горизонтальные составляющие реакций, что требует развития фундаментов. Сами арки работают преимущественно на сжатие, прочность железобетона в них используется весьма эффективно.

В последние десятилетия в железобетонных мостах находят применение вантовые системы (рис. 101, 6). Они имеют неразрезные железобетонные балки жесткости, поддерживаемые наклонными вантами, закрепленными на вершинах вертикальных пилонов. Ванты работают только на растяжение, они создают упругие опоры для балки жесткости, что облегчает ее работу. Пилоны работают в основном на сжатие. Пролеты мостов такой системы с железобетонными балками жесткости в настоящее время превысили 400 м.

Комбинированные системы характеризуются совместной работой простых систем.

Примером такой конструкции, в частности, может служить сочетание балки с гибкой аркой. В таких системах достигается благоприятное распределение усилий, что позволяет перекрывать большие пролеты, обеспечивая высокие экономические показатели. В настоящее время величина пролета в таких системах (имеется в виду сочетание балки с растянутым вантом) достигает 282 м (наибольший пролет в мире). Комбинированные системы появились недавно и используются исключительно для автодорожных и городских мостов.

5. Конструкции железобетонных пролетных строенийВ сталежелезобетонных пролетных строениях мостов предусматривается рациональное использование железобетона в сочетании с металлич. конструкцией (напр., включение железобетонной плиты проезжей части в совместную работу с металлич. главными балками). Стр-во бетонных и каменных пролетных строениях мостов из-за высокой стоимости и большой трудоемкости почти полностью прекращено. Деревянные конструкции применяются при постройке временных мостов и для постоянных мостов на автомобильных дорогах IV, V и, как исключение, III категории, а также на ж. д. III категории (см. Деревянный мост).

В балочных пролетных строениях мостов основные несущие конструкции — балки со сплошной вертикальной стенкой или балочные решетчатые фермы. При такой статич. схеме давление от собств. веса и подвижной нагрузки передается на опоры вертикально. Наибольшая длина построенных в СССР разрезных балочных П. с. м. из железобетона 70 м> из металла 158,4 м. Неразрезные и консольные балочные конструкции позволяют перекрывать значительно большие пролеты. Напр., неразрезное железобетонное сквозное П. с. м. через Волгу у Саратова имеет пролеты по 166 м, металлич. консольные пролетные строения Квебекского моста в Канаде — 549 м.

Арочные распорные П. с. м., выполняемые в виде арок, сводов или арочных ферм, отличаются легкостью конструкций и архитектурными достоинствами. Однако они передают на опоры не только вертикальное, но и горизонтальное давление (распор) и поэтому требуют возведения более массивных опор и наличия высокопрочных пород в основании. Крупнейшее в мире арочное П. с. м. из монолитного железобетона пролетом 228 м под ж.-д. и автомобильную нагрузки сооружено на мосту через р. Старый Днепр. Из сборного железобетона возведены арочные пролетные строения пролетом 305 м автодорожного моста через р. Па- раматта в Австралии, 150 м ж.-д. моста через Оку у Горького и городского моста через Енисей у Красноярска. Арочные безраспорные П. с. м. конструируются в виде арки с затяжкой, воспринимающей распор для пролетов 40—100 м, и выполняются гл. обр. из железобетона с предварительно напряженной затяжкой. Арочно-консольное пролетное строение моста — новая конструкция из сборного железобетона, в к-рой распор консольных полуарок двух смежных пролетов воспринимается расположенной поверху предварительно напряженной затяжкой. Мосты с такими пролетными строениями длиной 100—130 м построены на Московской кольцевой автодороге. В рамных и рамно-консольных системах П. с. м. в виде балок (ригелей) представляет единую конструкцию с опорами (колоннами или стойками). Применение их наиболее целесообразно для автодорожных мостов из сборного и предварительно напряженного железобетона. Величина пролетов, перекрываемых рамно-консольными конструкциями, достигает 140 ж.

Висячие пролетные строения мостов состоят из гибких элементов — стальных цепей или канатов, являющихся осн. несущей конструкцией, к к-рой подвешивается проезжая часть с балками или фермами жесткости (для уменьшения прогиба под нагрузкой). Анкерные опоры висячих мостов воспринимают наклонное усилие от несущих канатов, вертикальная составляющая к-рого направлена вверх, а горизонтальная — внутрь пролета. Висячие системы позволяют перекрывать большие пролеты (в США построены мосты с пролетами до 1298 м).

megalektsii.ru

4.3. Балочно-неразрезные мосты

Данные конструкции применяют для средних и больших мостов. Балочно-неразрезная система моста экономичнее по сравнению с разрезной системой. Это достигается за счет их статической работы. Уменьшение значений изгибающих моментов в пролете вследствие возникновения отрицательных моментов над промежуточными опорами обеспечивает экономный расход материалов. Наличие плавности линии прогибов пролетного строения и снижение вертикальных деформаций дают преимущество неразрезным пролетам по сравнению с разрезными.

Неразрезные пролетные строения являются статически неопределимыми системами, поэтому к основным требованиям для их использования относят наличие «жестких» оснований с целью исключения неравномерных осадок опор.

Наиболее широкое применение в практике строительства железнодорожных мостов получили двух- и трехпролетные балки. В трехпролетных системах, учитывая, что средние пролеты разгружаются больше крайних, для выравнивания моментов длину среднего пролета увеличивают на 20–30 %.

Высоту неразрезных пролетных строений железнодорожных мостов назначают в пределах (1/101/20) l для балок из обычного железобетона и (1/151/40) l для балок из предварительно напряженного железобетона [11]. Если используют противовесы в концевых пролетах для уменьшения изгибающего момента в середине среднего пролета, то высоту принимают 1/50 l. В этой связи нижний пояс пролетных строений применяют криволинейного очертания или устраивают вуты в приопорных зонах (рис. 4.24, 4.25) [11].

Рис. 4.24. Эпюры изгибающих моментов балочно-неразрезных пролетных строений прямолинейного (а) и криволинейного (б) очертаний нижнего пояса

Рис. 4.25. Автозаводской мост с неразрезным пролетом (г. Москва)

Поперечные сечения балок пролетных строений различают трех видов: тавровое, двутавровое и коробчатое (рис. 4.26).

Армирование неразрезных балок пролетных строений осуществляют таким образом, чтобы рабочая арматура была размещена в верхней зоне в надопорных сечениях, а в нижней зоне – с учетом действия положительных моментов.

Рис. 4.26. Поперечные сечения неразрезных балок: а – тавровое; б, в – коробчатые

Характер армирования неразрезных пролетных строений из сборного предварительно напряженного железобетона зависит не только от эпюры изгибающих моментов, но и от способа монтажа, как правило, навесного [11].

При перекрытии пролета длиной более 50 м наиболее рациональным может оказаться применение сквозной конструкции.

4.4. Общие сведения о рамных и арочных мостах

4.4.1. Рамные мосты

Рамные системы мостов применяют для путепроводов и эстакад.

Отличительной особенностью рамных мостов по сравнению с балочными является жесткое соединение горизонтальных несущих ригелей с опорными стойками. В практике мостостроения наибольшее распространение получили железобетонные рамные мосты с небольшими пролетами из монолитного железобетона (рис. 4.27, а,б,в) [11].

Рис. 4.27. Схемы рамных мостов: а – из ненапряженного железобетона; б – с деформационными швами; в – с подвесным пролетом; г, д – поперечные сечения рамных мостов

Рамные мосты экономичнее балочных по расходу бетона. При работе моста под нагрузками изгибающие моменты в ригеле меньше по сравнению с неразрезными балками. С учетом статической работы опорные стойки рамных мостов имеют меньшие размеры по сравнению с опорами балочных мостов, но за счет того, что они работают на сжатие с изгибом, требуется усиленное армирование.

В поперечном сечении рамный железобетонный однопутный железнодорожный мост представляет собой раму с вертикальными и наклонными стойками (рис. 4.27,г,д).

В современных условиях наибольшее применение получили рамно-консольные системы из предварительно напряженного железобетона (рис. 4.28).

Рис. 4.28. Схемы рамных мостов из предварительно напряженного железобетона: а – рамно-консольная система; б – рамно-подвесная система; в –рамно-неразрезная система с наклонными стойками

В системе железнодорожного транспорта рамные мосты используются для путепроводов из монолитного железобетона (рис. 4.29).

Рис. 4.29. Конструкция рамного путепровода из монолитного железобетона

Принципы армирования ригелей рамных мостов аналогичны принципам армирования неразрезных балок.

Условием для применения рамных мостов является наличие «жесткого» основания, так как при неравномерной осадке опор в ригелях и стойках возникают дополнительные изгибающие моменты. Монолитные рамы большой длины чувствительно реагируют на температурные изменения и усадку бетона. Для их уменьшения применяют постановку двойных стоек или подвесных балок с продольно-подвижным опиранием одного из концов.

studfiles.net

виды, сфера применения и материалы

Популярность железобетонных мостов объясняется многочисленными преимуществами. Такие капитальные сооружения наделены всеми достоинствами железобетона, такими как прочность, стойкость к любому типу воздействий, нетребовательностью к уходу в отличие от стальных сооружений. Правильное проектирование и качественное выполнение всех стадий строительства минимизируют расходы по содержанию железобетонной конструкции. Железобетонные мосты имеют одну главную особенность — невысокий расход металла в сравнении со стальными изделиями.

Преимущества и недостатки

Железобетонная конструкция имеет важные плюсы.

Повышенная жесткость и монолитность — свойства, обеспечивающие возможность создать мост по результатам проектирования с выгодными схемами как с конструктивной, так и с экономической стороны.
Возможность применения доступного стройматериала, такого как песок, щебенка, гравий, что существенно ускоряет и удешевляет перевозку расходных строительных веществ.
Технология возведения изделий из железобетона полностью механизирована и осуществляется индустриальными способами.
Высокие эксплуатационные качества, такие как прочность, надежность, долговечность.

Мостам из железобетона свойственна особенность — упрочение и постепенное нарастание прочности бетонного материала. Любому мосту из выше приведенных типов свойственна способность противостоять динамическим нагрузкам и временно увеличивающимся усилиям.

Основными недостатками железобетонного моста является массивность, высокая тепло- и звукопроводность, низкая сопротивляемость к действию растягивающих усилий, риск растрескивания внешних бетонных слоев из-за усадки и напряжений в железобетонном материале, возникающим по технологическим причинам.

Вернуться к оглавлению

Виды

Сборно-монолитный мост

По конструкционным особенностям сооружения делят на три типа:

Монолитные, возводимые путем непрерывной заливки бетона высоких марок в заблаговременно подготовленную опалубку (подмостей) с армирующим каркасом на месте проведения строительных работ. Технология изготовления предполагает проведение навесного бетонирования, осуществляемого секционного.
Сборные, предполагающие использование готовых блочных изделий, отлитых и укрепленных арматурой в заводских условиях. После сооружения конструкции производится омоноличивание стыковочных мест и опор моста.
Комбинированные или сборно-монолитные, сочетающие в себе особенности первых двух технологий. Основные конструктивные элементы собирают из готовых блоков, а пролеты заливают бетоном на месте. По этой технологии выполняются пролетные строения с монолитными плитами и сборными ребрами. Также применяется «скорлупный» способ, когда собирается тонкостенная оболочка из железобетона, а после установки заливается бетоном.

Классическими разновидностями по применению являются:

путепроводы;
виадуки;
эстакады.

Вернуться к оглавлению

Сфера применения

Балочные сооружения с малошаговыми пролетами используются для создания автодорожных переездов. Технология их строительства предполагает использование монолитных перекрытий и пролетов на сборных ребрах. На немассивных мостах, трубах и лотках осуществляется переправа через небольшие водотоки и суходолы.

Путеводными железобетонными мостами обеспечиваются переезды для железнодорожного и автомобильного транспорта. Эстакады строятся для пересечения городской территории. Виадуки нужны для перемещения через горные ущелья, глубокие овраги и долины.

Вернуться к оглавлению

Материалы для изготовления

При возведении изделий из преднапряженного железобетона рекомендуется использовать тяжелые классы бетонной смеси не ниже М 300 и соответствующие прочностные категории. Широкое применение нашли такие сорта, как М200, М250, М300, М400, М500, М600, а также соответствующие им классы по морозостойкости. Использовать можно как готовые сухие смеси, так и местного изготовления.

При замесе бетона используются цементы высоких марок, такие как портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый класс. Если нужен облегченный тип обработки бетона, рекомендуется использовать пластифицированную марку портландцемента.

Для сооружения пролетов разной величины, опорных частей мостов применяются доменные отходы после грануляции металлургического шлака. Особенностью этого материала является возможность получения бетона класса М140—200 при активации его прочностных характеристик. Инициируется этот процесс благодаря применению в составе активаторов, таких как цемент с известью, которые после размола во влажном состоянии дают желаемый эффект.

Модернизация технологий строительства переправ из железобетона позволила применять более легкие марки бетонов, масса по объему которых составляет 1,2—1,6 г/л3. Требуемые показатели объемного веса достигнуты за счет примешивания легких натуральных порообразователей, таких как лавы и туфы вулканического и известкового происхождения, а также искусственных заполнителей, например, керамзита.

Легкие бетоны перспективны для строительства сборных мостов. Более низкая масса готовых блоков позволяет экономить время и затраты на их кладку за счет применения меньшего количества строительной техники. Легкие бетоны М100, М150 и выше наиболее приемлемы для использования при сооружении железобетонных несущих элементов.

Для сооружения сварных армирующих сеток или арматурного каркаса применяются металлические гибкие пруты с круглым сечением или пруты периодического профиля. Отдельные элементы укрепляются жесткими стержнями фасонного проката. Использование преднапряженных арматурных прутьев из высокопрочного металла позволяет возводить максимально железобетонные мосты, отличающиеся легкостью и экономичностью.

Вернуться к оглавлению

Вывод

В сравнении с металлическими аналогами железобетонный мост имеет массу преимуществ: производство, эксплуатация и обслуживание обходятся дешевле, не требуется окрашивание и специальная антикоррозионная обработка. Главное, на их сооружение требуется значительно меньше стали.

kladembeton.ru