Основные сведения о железобетонных мостах. Конструкции железобетонных пролетных строений

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Основные сведения о железобетонных мостах (материалы, основные системы железобетонных мостов)

Материалы, используемые при строительстве мостов.

Железобетон получил большое и разнообразное применение в мостах и других сооружениях. Он одинаково пригоден для различных конструктивных форм и систем. Из него возводят не только сводчатые конструкции, присущие камню и бетону, но и балочные, выполняемые из стали и дерева, а также рамные конструкции.

Высокие механические свойства и отличные строительные качества дают возможность применять железобетон для элементов и конструкций различных размеров.

Доступный для изготовления на строительной площадке и в заводских условиях железобетон позволяет возводить сооружение как полностью на месте, так и более успешным при массовом изготовлении индустриальным методом. В последнем случае элементы и блоки, изготовленные на заводе, доставляют на строительную площадку, где их монтируют в готовую конструкцию. Унификация монтажных элементов вплоть до организации проката стандартных профилей, а также механизация работ приближают железобетонные конструкции к металлическим. А благодаря высокой пластичности при изготовлении и капитальности в службе делают их перспективными.

В настоящее время железобетон в большой мере вытеснил из строительства дерево и сталь. Сборный железобетон составляет основу современного индустриального строительства.

Доброкачественно изготовленные железобетонные сооружения не требуют периодической окраски, как металлические и не нуждаются в регулярной расшивке швов, необходимой для каменных мостов.

Первое применение железобетонных пролетных строений и других конструкций из железобетона, в частности шпал, на отечественных дорогах относится еще к началу текущего столетия. Некоторые из таких пролетных строений, несмотря на применение их, впервые, остаются до сих пор в хорошем состоянии. В 40-е годы было построено немало крупных и оригинальных железобетонных мостов (через р. Днепр у Запорожья с пролетом 220 м, через р. Москву у Химок под четыре железнодорожных пути и т.п.).

Новый этап в развитии железобетонного мостостроения начат изготовлением предварительно напряженного пролетного строения (1946 г.). В применении к отдельным элементам этот прогрессивный метод совершенствования железобетона осуществлялся и ранее.

За шесть десятилетий развития железобетона мостовое хозяйство железных дорог пополнилось тысячами железобетонных сооружений самых разнообразных конструкций. Во многих из них в различные периоды эксплуатации, а нередко еще при изготовлении мостовых конструкций обнаруживались те или иные дефекты, преимущественно трещины.

Наблюдавшиеся в железобетоне трещины, главным образом, снижают долговечность конструкции и, требуя ремонта, удорожают эксплуатацию. В отдельных случаях развитие трещин принимало и угрожающий характер, что приводило к необходимости замены конструкций уже в первое время их эксплуатации.

Стремление предотвратить повторение дефектов, поиски новых, более экономичных и удачных конструкций вызывали изменение, проектов, включая технологию изготовления и монтажа, которая для железобетона имеет особое значение. В отличие от стальных конструкций, являющихся продуктом двух самостоятельных производств -- металлургии и строительного производства, железобетонные конструкции (не считая исходного сырья, как и для стали) выполняют в один прием. Получение железобетона как строительного материала и формование конструкции слитны, что требует более сложных мер обеспечения гарантированного качества изделий и повышенного пооперационного контроля. Это в не меньшей мере относится к изготовлению железобетонных изделий силами дистанций пути, строительных и ремонтных формирований.

Различные системы и виды железобетонных мостов.

Среди железобетонных мостов наиболее многочисленны балочные малых и средних пролетов. Наряду с разрезными распространены, хотя и менее, неразрезные и консольные пролетные строения с целью увеличения пролетов при минимальной строительной высоте балок.

Уменьшение строительной высоты достигается также применением рамных мостов. В них опоры составляют одно целое с пролетным строением, благодаря чему уменьшается не только высота пролетного строения, но и толщина опор.

Балочные и рамные мосты с увеличением пролетов получаются все более громоздкими и неэкономичными. Устройство ферм вместо балок сокращает расход материалов и снижает массу пролетных строений, но сложнее. В послевоенные годы разрабатывались проекты различных пролетных строений с фермами для пролетов 33--110 м. Некоторые из них пролетом до 66 м осуществлены и эксплуатируются, но распространения не получили, уступая сталежелезобетонным пролетным строениям.

Большие пролеты до 200 м и более в железобетонных мостах перекрывают арочными пролетными строениями с ездой поверху, понизу и посередине.

Во всех мостах перечисленных видов, исключая рамные, опоры сооружают каменные, бетонные, в том числе с использованием железобетона для подферменников, подферменных плит, свай и ростверков, а также целиком железобетонные. Все эти опоры не отличаются от таких же опор металлических и каменных мостов.

В рамных мостах из железобетона выполнены и самые опоры, поскольку они составляют одно целое с пролетными строениями. Железобетонные опоры широко применяют для путепроводов, где по условиям подмостового проезда, как правило, недопустима большая толщина опор, неизбежная при бетонной и бутовой кладке из-за их малого сопротивления растяжению.

Использование железобетона в опорах мостов снижает объем, ускоряет постройку опор, благодаря применению, в частности, пустотелых, стоечно-рамных сборных конструкций.

Изготовление железобетонных конструкций в монолитном виде, т.е. с бетонированием на месте постройки моста связано с выполнением большого объема трудоемких опалубочных, арматурных и бетонных, а также других работ по устройству подмостей, транспортированию материалов и т.д. Поэтому в дальнейшем для индустриализации возведения железобетонных мостов были созданы цельноперевозимые, блочные и некоторые другие виды конструкций, приспособленных для перевозки и сборного строительства.

Важным фактором, влияющим на выбор таких конструкций, являются транспортные возможности. Транспортирование пролетных строений, элементов опор ограничивается габаритом подвижного состава, а также грузоподъемностью погрузочно-разгрузочных кранов и подвижного состава.

Пролетные строения нормальной ширины (4,9 м) цельноперевозимы лишь при пролетах до 3,4 м (на обращающемся подвижном составе габарита 1-Т поперек платформы).

К условиям перевозки приспособлено пролетное строение с шарнирным прикреплением тротуарных консолей. Консоли на время транспортирования ставят вертикально, а после установки на опоры приводят в горизонтальное положение. Недочет этой конструкции в том, что надо заделывать швы над шарнирами цементным раствором и склеивать гидроизоляцию на месте работ, а не на заводе. Но основной дефект в том, что наблюдается расстройство шарнирных консолей в эксплуатации.

Подобно шарнирным применяли приставные консоли из уголков. Но по действующим ТУ ширина балластного корыта поверху увеличена по крайней мере до 3,6 м, что уже исключает перевозку таких пролетных строений на подвижном составе габарита 1-Т.

Наиболее практична блочная конструкция с расчленением пролетного строения чаще всего на два блока по ширине моста.

Известно членение и по высоте пролетных строений, а также по длине пролета, в частности, сборных ферм и арочных конструкций. Разрезка по длине пролетных строений на блоки выполнима, однако, лишь при устройстве надежных стыков, долговечных и равнопрочных блокам. В конструкциях с предварительным напряжением армированные блоки стягивают при монтаже высокопрочной арматурой, закрепляя ее анкерами обычно с обжатием объединяемых блоков. Арматуру натягивают в такой мере, что и под эксплуатационной нагрузкой блоки не расходится в швах. Предварительно напряженное армирование на монтаже применяют и при объединении элементов в фермах и арках, блоков, проезда с фермами и т. д. Предварительно напряженный железобетон широко распространен при изготовлении элементов, блоков и в целом конструкций. Вместе с тем, как отмечалось, в целесообразных случаях (в частности, для сжатых элементов и частей конструкций) продолжают использовать и обычный железобетон.

2. Конструкции железобетонных пролетных строений (плитные, ребристые; применение типовых конструкций железобетонных пролетных строений при проектировании)

Плитные пролетные строения.

Самый простой вид балочного железобетонного пролетного строения -- сплошная плита с боковыми консолями; борта по краям ограждают от осыпания балластную призму. Плита и консоли по всей площади балластного корыта защищены гидроизоляцией. Вода из корыта вытекает через трубки в консолях. Иногда ее отводят за устой, для чего надо перекрывать изоляцией шов между плитой и устоем и устраивать в насыпи дренаж в конце устоя.

Плитное пролетное строение -- это широкая балка, опертая по концам на опоры. Балка под нагрузкой растянута в нижней части. Поэтому преобладающая часть стержней арматуры расположена именно внизу равномерно по всей ширине плиты. Здесь под разрезом в цифры в таблице обозначают номера этих стержней в порядке их размещения по ширине плиты. По мере уменьшения (от середины пролета к опорам) растягивающих нормальных напряжений и увеличения косых растягивающих напряжений некоторые из стержней основной (рабочей) арматуры доведены до опоры (стержни № 1), другие (№, 2, 3, 4) отогнуты вверх.

Чтобы вся продольная арматура воспринимала усилия более равномерно по ширине балки, плита армирована также поперек пролета распределительной арматурой (стержни № 5 и 5а). Она воспринимает усилия от изгиба в поперечном направлении при неодинаковом по ширине пролета загружении. Эти усилия незначительны по сравнению с усилиями от изгиба вдоль пролета, поэтому и диаметр стержней распределительной арматуры меньше, чем рабочей.

Для увязки всей арматуры в каркас служат также монтажные стержни (№ 6) и хомуты (№ 7 и 8). Хомуты, кроме того, воспринимают скалывающие усилия в плите.

Иначе армированы консоли, поддерживающие по сторонам плиты балластную призму. Нагрузка, изгибая консоль свободным концом книзу, стремится отломить ее от плиты. При этом наверху в консоли появляется растяжение, а внизу -- сжатие, т. е. обратно тому, как в разрезных балках. В консоли возникают и косые растягивающие напряжения. Поэтому рабочую растянутую арматуру в консоли устанавливают вверху с отгибами вниз (стержни № 9 и 10). Отламыванию борта от консоли препятствуют стержни № 11. Стержни № 12 являются распределительной арматурой консоли, а № 13 и 14 -- монтажной.

Арматура поперечных бортов состоит из стержней № 15 и хомутов № 16.

Для подвешивания к крану при транспортировании и монтаже плиту снабжают четырьмя петлями-проушинами № 17. Концы скоб, выпущенные снизу консолей, и штыри, заделанные сверху в продольные борта, служат для прикрепления в дальнейшем стальных консолей тротуаров.

По условиям транспортирования при длине более 3,4 м перевозимые пролетные строения делают двухблочными.

Членение на большее число блоков (без поперечного стягивания их) не оправдало себя; из-за малой массы блоки под поездами расходятся в швах, нарушается изоляция.

В двухблочном пролетном строении изоляция каждого блока самостоятельная, выполняется на заводе. Стык блоков на водоразделе по оси пути перекрывают для удержания балласта металлическим листом, покрытым от ржавления с обеих сторон битумным лаком. Штыри, приваренные к листу, ограничивают его смещение в стороны.

С увеличением пролета плита утолщается. Так, при пролете 2,4 м толщина плиты 30 см, а при пролете 4,5 -- уже 50 см. Поскольку плита широкая, то с ее утолщением существенно возрастают расход бетона и масса. Но используется бетон только на сжатие в верхней части плиты над нейтральной осью, а в нижней растянутой зоне усилия воспринимаются арматурой. Поэтому для пролетов более 4--5 м становится целесообразным видоизменить конструкцию: плиту сохранить только для балластного корыта, а нижнюю" ее часть выполнить в виде двух узких ребер, в которых может быть размещена вся растянутая арматура. При этом отпадает постановка хомутов вне ребер; с сокращением бетона уменьшается масса такого ребристого пролетного строения, а вместе с тем несколько снижается и количество растянутой арматуры; меньшая ширина в опирании на опору позволяет уменьшить и ширину опоры.

Пределы целесообразного применения плитных двухблочных пролетных строений в последнее время расширены до пролетов 6--7 м благодаря сокращению бетона устройством в блоках продольных каналов-пустот диаметром 30 см. Опалубкой каналов служат асбоцементные трубы, оставляемые в блоках.

При необходимости получения особо пониженной строительной высоты (по условиям подмостового габарита при невозможности подъемки пути на мосту) аналогичные пролетные строения (в той же серии проектов 1966 г.) изготавливают для пролетов до 15,8 м.

Во всех проектах этой серии консоли тротуаров приставные, железобетонные или металлические, закрепляемые к бортам корыта болтами. Ширина (в свету)' между перилами этих пролетных строений увеличена с 4,9 до 5,2 м для возможности прохода в рабочем состоянии щебнеочистительных машин.

Ребристые пролетные строения.

Основными несущими элементами ребристых пролетных строений являются его ребра -- главные балки. Оба ребра объединены диафрагмами в качестве поперечных связей. Они размещены по одной над опорами и через 2--3 м в пролете.

Армирование ребер в основном такое же, как и плит. Увеличено лишь сечение и число растянутых стержней в связи с увеличением пролета. Кроме того, ввиду ограничения ширины ребра (0,5--0,8 м) арматура расположена не в один ряд, как в плите, а в несколько рядов по высоте с просветами для сцепления с бетоном.

В отличие от плиты по боковым граням ребер поставлена продольная противоусадочная арматура.

Тротуаром служит удлиненная консоль. Перильные стойки из уголков прикреплены к консоли гайками на концах скоб, заделанных в бортах. Вторая консоль укороченная -- без тротуара, как это бывает, например, в междупутье на двухпутном мосту.

В дальнейшем конструкция ребристых пролетных строений улучшалась. Ее облегчали, приспосабливали к возможностям транспортирования. Вместо монолитных пролетных строений стали применять двухблочные с одним ребром в каждом блоке или с двумя ребрами. При одном ребре блоки экономичнее, но неустойчивы при перевозке и монтаже. На месте установки их объединяют вместе: заранее выпущенные из бетона каждой полудиафрагмы концы арматуры соединяют сваркой или иным способом и место соединения полудиафрагм бетонируют (омоноличивают). Позднее стали предусматривать жесткое соединение (на болтах, сварке) стальных закладных частей полудиафрагм с тем, чтобы можно было сразу открыть движение поездов, а обетонирование стыка (для защиты от коррозии) выполнить в теплое время года без прекращения эксплуатации. Разновидностью такого объединения служит и стягивание блоков напрягаемой арматурой, пропускаемой в каналах через ребра и полудиафрагмы.

Блоки с двумя ребрами устойчивы. Оба блока можно не объединять на прямых участках пути при пролетах до 20 м. По такие блоки не экономичны, поскольку с увеличением пролета увеличивается высота и объем ребер, а их здесь по два вместо одного при Т-образном сечении блока. Кроме повышенного расхода бетона и арматуры, П-образные блоки более трудоемки и менее технологичны в изготовлении. Поэтому блоки с двумя ребрами применялись для пролетов до 15--18 м. При большей длине современные пролетные строения состоят из двух Т-образных блоков обычно с предварительным напряжением арматуры ребер.

Для облегчения элементы назначают, возможно, тонкими в менее напряженных местах конструкций. Так, по концам балок, где передается все опорное давление и где скалывающие напряжения в бетоне наибольшие, сечение ребра имеет прямоугольную форму. К середине пролета с уменьшением скалывания толщину ребер вне поясов теперь уменьшают. В таком виде ребра по форме приближаются к двутавровой балке, наиболее целесообразной для изгибаемых элементов. Аналогично толщину плиты по мере удаления от ребра уменьшают, что особенно характерно для консольных частей плиты.

Предварительно напряженные пролетные строения.

Предварительно напряженную конструкцию, как показывает название, напрягают заранее, еще в процессе изготовления. Натягивая арматуру, обжимают до необходимой степени те зоны бетона, в которых она будет сильно растягиваться под действием эксплуатационной нагрузки. Оставаясь обжатыми в течение всего срока службы, эти зоны бетона в момент действия временной нагрузки, т.е. при дополнительном удлинении арматуры, будут лишь разгружаться от предварительного сжатия, не освобождаясь, однако, от него в полной мере, по исчерпании которой начиналось бы растяжение, а затем и растрескивание бетона.

Размещают арматуру, предварительно напрягаемую, как и обычную, в основном по направлению действия растягивающих усилий прямолинейно вдоль элемента, а в балках -- вдоль растянутого пояса или с отгибом вверх в сторону к опорам для восприятия косых или главных растягивающих напряжений. Иногда приходится стягивать арматурой и верхний пояс во избежание чрезмерного выгиба балки вверх под действием натяжения нижней арматуры. Остальную арматуру, т. е. рабочую и распределительную в сжатой зоне, включая плиту с балластным корытом, монтажную и противоусадочную арматуру, а также хомуты ставят обычно без натяжения. Хомуты предварительно напрягают лишь в некоторых особенно высоких и тонких балках больших пролетов.

Для напрягаемой арматуры применяют стержни, но чаще проволоку, объединяя ее (до 30 шт. и более) в пучки. По концам (а иногда и по длине) пучки снабжают анкерами различных видов для закрепления натянутой арматуры в бетоне. Тонкая (до 3 мм) проволока при расположении не в пучках удерживается в натянутом состоянии одними силами сцепления ее с бетоном. Специальная анкеровка иногда не требуется и при более толстой проволоке и стержнях периодического профиля. Но расход такой арматуры больше, чем пучковой, так как применяемая для нее высокопрочная сталь лишь в 3 раза прочнее мостовой шли, а канатная проволока -- до 5 раз.

Натягивают арматуру домкратами за концевые анкеры (или за концы проволоки или стержней при помощи зажимов). В простом строении по рис. 155 упором для домкратов служит сама бетонируемая конструкция. Натянутый пучок закрепляют вилкообразными шайбами; их помещают в зазоре между анкером и торцом балки. Для арматуры в бетоне оставляют каналы. Прямые каналы продавливают металлическим сердечником, когда бетон еще сырой. Пользуются укладкой в опалубку гибких каналобразователей в виде проволочной сплошной спирали, которую после бетонирования можно вытянуть из бетона.

Вместо каналов замкнутого сечения иногда устраивают каналы, открытые сверху или с боков по длине элемента. Заделка таких каналов с арматурой наиболее простая и может быть выполнена не раствором, а бетоном.

Устройство каналов и их заделка, а также обетонирование концевых анкеров для защиты от коррозии обусловлены натяжением арматуры после бетонирования. Все это отпадает при натяжении арматуры до укладки бетона. Но для этого требуется объемлющий конструкцию стенд для упора домкратов и натяжения арматуры.

Стенд (нередко из железобетона) представляет собой раму или камеру наподобие ящика, открытого сверху. Вдоль стенда растягивают арматуру, которая удерживается на нем в натянутом состоянии на время бетонирования и выдержки бетона. Твердение бетона обычно ускоряют пропариванием в съемочном коробе или стационарной камере. По затвердению бетона остается лишь обрезать арматуру по концам изготовленной конструкции. Закрепление пучковой арматуры в бетоне в этом случае обеспечивается сцеплением и, кроме того, анкерными колодками, которые заранее устраивают на арматурных пучках. По такой стендовой технологии изготовляют цельно-перевозимые балки пролетных строений с ездой поверху и понизу, а также другие конструкции. При серийном их выпуске стенд является стационарным оборудованием.

Наряду со стендовой технологией, причем также по типовым проектам, изготовляли пролетные строения без стенда, т.е. с натяжением арматуры после бетонирования. Преимущество бесстендовой технологии -- в возможности поперечного членения длинных палок на короткие, удобные для транспортирования. Из таких блоков заводского изготовления собирали составную («шашлычного» вида) балку.

Предварительное напряжение арматуры, помимо расширения возможностей индустриального строительства и повышения качества и долговечности (при достижении трещиностойкости), существенно облегчает конструкцию и сокращает расход материалов. Так, масса двухблочного пролетного строения пролетом 23 м с обычной арматурой составляет 156 т, а с предварительно напряженной арматурой--124 т, или на 20% меньше.

Предварительно напряженный железобетон нашел массовое применение в конструкциях пути для изготовления, в частности, шпал и опор контактной сети, электрифицируемых дорог, а в мостах -- блочных пролетных строений. Сборные пролетные строения больших пролетов изготавливают с использованием предварительного напряжения частей конструкций и отдельных элементов. Из обычного железобетона здесь выполняют лишь сжатые элементы, в которых предварительное напряжение неуместно, и изгибаемые элементы малых пролетов, где оно не дает ощутимого эффекта.

Сборные железобетонные мосты.

Сборными называют мосты, у которых и пролетные строения, и опоры собирают на месте строительства из готовых элементов и крупных блоков. В таком виде сборные железобетонные мосты появились только к 1950 г. До 1941 г. мосты из железобетона, исключая пролетные строения малых пролетов и некоторые виды путепроводов, строили всецело на месте. Из каменной или бетонной кладки возводили монолитные опоры и тут же в пролете между опорами на подмостях в опалубке сооружали пролетные строения.

При большом объеме строительства в послевоенный период резко выросла необходимость ускорения и удешевления работ, в частности, путем индустриализации. Сначала перешли к заводскому изготовлению железобетонных пролетных строений малых и средних пролетов, позднее появились сборные опоры и железобетонные мосты в целом.

Освоение сборных конструкций, в первую очередь, их пролетов объясняется их массовостью, а также тем, что для них части моста доступнее для перевозки в законченном виде. Изготовление монолитных небольших мостов на многочисленных строительных площадках к тому же еще более неэкономично, чем мостов с большими объемами работ, сконцентрированных в немногих пунктах.

Проверка на практике и выбор удачных конструкций для массового их внедрения наглядны на примере малых сборных мостов.

Среди разнообразных видов таких конструкций более удачными оказались свайно-эстакадные мосты. Их собирают всего из пяти-шести типов элементов. Сюда входят сваи, составные ростверки (насадки) и плитные пролетные строения -- одноблочные и двухблочные.

Построены, продолжают эксплуатироваться, но не получили распространения мосты рамно-дисковые, а в дальнейшем -- похожие на них рамно-блочные. Здесь всего один крупный блок -- пролетное строение, переходящее по концам в опоры (что характерно для рам), и два фундаментных блока под опоры. Отличаясь громоздкостью и индивидуальными размерами для каждого моста, обе эти конструкции выполнялись на стройдворах и потому применены в ограниченном количестве.

Кроме рамных мостов, построено несколько десятков крупноблочных мостов-труб. Они состоят из двух половин, соединенных по оси пути. Между двумя блоками при широкой насыпи мог быть вставлен средний блок. Все блоки оперты на общий фундамент. Трудность подгонки в сопряжении громоздких блоков при кустарном изготовлении их в условиях стройдвора приводила к неудовлетворительному выполнению мостов этого типа. В дальнейшем их не применяли.

Известны и другие конструкции сборных мостов, оказавшихся менее удачными, чем эстакадные.

Эстакадные мосты состоят из ряда пролетов обычно одинаковой величины. По сравнению с первоначальным видом свайно-эстакадного моста конструкция по типовому проекту 1964 г. проще и универсальнее: в проект включены опоры не только на сваях, но и на плитных фундаментах, когда нет опасности осадок и размыва грунта.

Верх устоя монтируют из двух блоков: шкафной части с крыльями 1 и подферменника 2, который служит насадкой для заделки в ней верхних концов свай или стоек сечением 35x35 см. В быке подферменная плита-насадка 3 аналогична насадке устоя. Позднее проект дополнен четырехстоечными опорами. Нижние концы стоек размещены в «гнездах» фундаментных башмаков 4 для устоев и 5 для быков. Те и другие поставлены на тонких, расположенных вперевязку, фундаментных плитах. Для правильного положения свай их забивают с помощью направляющего кондуктора стального каркаса. Излишние по высоте верхние части забитых свай удаляют (бетон разбивают перфораторами, а арматуру обрезают автогеном так, чтобы концы свай и арматуры можно было заделать бетоном в насадке). балочный пролетный двухблочный плитный

Проектами предусмотрена установка пролетных строений расчетным пролетом 5,5; 8,7 и 10,8 м. При установке на быке пролетных строений различной длины разница в высотах компенсируется переходным подферменником.

Эстакадные мосты ввиду малого числа типов элементов небольшой массы (до 10 т), а также простоты схемы, применимой для мостов разной длины, удобны для заводского изготовления, не сложны в монтаже и при хорошем выполнении надежны в эксплуатации.

Примерно по той же схеме строят свайные мосты пролетами до 16 м при высоте насыпи более 4--5 м. В их опорах увеличено число свай; к вертикальным сваям с возрастанием высоты иногда добавляют наклонные. Здесь насадки ростверка забитых свай помещены в уровне горизонта меженных вод или поверхности грунта. Низ стоек опоры над этим ростверком заделан в подобных плитах-насадках со сквозными отверстиями, размещенных одна на другой до уровня высокого ледохода. Плиты одновременно защищают стойки опор от ледохода. Пролетные строения и здесь применяют обычного типа, но только ребристые двухблочные. Их, как и элементы опор, изготовляют на заводе в законченном виде. Аналогичные опоры возводят и при большей величине пролетов.

Пролетные строения при пролетах более 27 м все чаще применяют в виде стальных с железобетонным балластным корытом, а при езде понизу -- преимущественно стальные с фермами.

Пролетное строение с балластным корытом не является полностью стальным, так как железобетонное корыто нераздельно включено в состав и работу верхних поясов пролетного строения, составляя основную часть их сечения. Поэтому, несмотря на увеличение постоянной нагрузки в 3 раза за счет корыта и балласта, расход металла намного сокращается (для пролета 33,6 м масса металлоконструкций составляет 55 т вместо 79 т, т. е. на 31 % меньше, чем при отсутствии такого корыта и езде на поперечинах). К тому же балластное корыто капитально в отличие от полотна на брусьях.

Среди осуществленных конструкций под железную дорогу большим пролетам более всего соответствуют фермы, а также арочные системы. Для тех и других известно несколько видов сборных конструкций, в частности, с широким использованием предварительно напряженного железобетона.

Построенное в 1962 г. пролетное строение пролетом 55 м с фермами собрано из готовых элементов. Как и в ферме Гау--Журавского, здесь сжатые раскосы уперты в подушки узлов, а растянутые подвески (взамен тяжей фермы Гау) соединены с поясами стальными накладками и болтами, т. е. так же, как и самые элементы поясов. Обратные раскосы в этой ферме не требуются ввиду большой массы железобетонного пролетного строения. Растянутые элементы ферм -- подвески, нижние пояса и работающие на изгиб поперечные и продольные балки изготовлены с натяжением арматуры до их бетонирования. Сжатые элементы (верхние пояса, раскосы), а также связи изготовлены тоже на заводе, но из обычного железобетона.

Достоинство этого пролетного строения - в полной его сборности, а недостаток -- в соединении элементов стальными накладками, требующими защиты от ржавления. От этого недостатка свободна конструкция пролетного строения, в которой трубчатые элементы и узловые блоки объединяются при монтаже арматурой диаметром до 40 мм, пропускаемой сквозь отверстия в элементах и узловых блоках.

Стержни арматуры натягивают домкратами до необходимого обжатия бетона и в натянутом состоянии закрепляют гайками. По такой идее, но с пучками взамен стержней и другими некоторыми конструктивными изменениями в 1963 г. построено опытное пролетное строение пролетом 55 м.

Железобетонные мосты больших пролетов выполнялись преимущественно на месте в монолитном виде с применением в ряде случаев готовых элементов и частей моста.

Неразрезные, консольные и рамные мосты.

Распространенный тип пролетных строений -- разрезные балочные конструкции: плитные (нормальной строительной высоты)--для пролетов до 5 м (а с низкой высотой -- до 16,8 м), ребристые -- для пролетов до 15,8 м из обычного железобетона и до 33 м из предварительно напряженного железобетона.

При большей длине экономичнее неразрезные и консольные балочные пролетные строения, более легкие и меньшей строительной высоты. Размещение на промежуточной опоре только одного комплекта опорных частей под консольным и неразрезным пролетными строениями, а не двух, как это требуется при разрезных, сокращает толщину быков. Эта особенность, как и меньшая строительная высота, важна при стесненном подмостовом габарите.

Армирование неразрезных и консольных балок характерно тем, что над промежуточными опорами растянутая арматура помещается вверху и по мере удаления от опор в пролете переводится в нижний пояс балки. Такое расположение арматуры соответствует размещению растянутых зон в балках. Над промежуточными опорами неразрезные и консольные балки изгибаются выпуклостью вверх, в то время как в пролете изгиб происходит выпуклостью вниз. И как всегда выпуклая зона растянута, а вогнутая -- сжата. Причем над промежуточной опорой усилия (изгибающие моменты) в пролетном строении значительны ввиду неразрезности конструкции. Поэтому для уменьшения растяжения сечение балок в этих местах обычно более высокое с постепенным его сокращением в направлениях от промежуточной опоры. Образующийся здесь прямолинейный скос в нижнем поясе (вут) армируют самостоятельными гнутыми стержнями, а растянутую арматуру нижнего пояса пропускают через вут без выгиба вниз. Иначе она могла бы выкалывать бетон в месте перегиба. Перегиб растянутой арматуры в направлении таких входящих углов недопустим и во всех других железобетонных конструкциях.

В остальном арматура неразрезной и консольной балок та же, что и в разрезных. С увеличением пролетов увеличивается лишь мощность армирования. В консольных балках своеобразно армирование консоли и шарнирное опирание на нее подвесного пролетного строения. Вертикальный стержень, вставленный по оси шарнира, не допускает смещения соединенных им частей, не препятствуя, однако, их взаимному повороту при прогибах под нагрузкой и при осадке опор.

В противоположность шарнирному опиранию балки на консоль, а равно всех балочных пролетных строений на опоры, в рамных мостах устраивают жесткое монолитное сопряжение ригеля со стойками. Благодаря этому строительная высота ригеля сокращается еще больше, чем при неразрезной балке. Здесь свободному прогибу ригеля под нагрузкой дополнительно сопротивляются стойки опор.

Для жесткости сопряжения ригеля со стойками арматуру стоек заводят в армированные балки ригеля. Арматура ригеля принципиально такая же, как и в неразрезных балках.

Железобетонная конструкция опор и тем более стоек рамных мостов, отличающихся монолитностью всего сооружения, позволяет выполнять опоры предельно легкими с минимальными размерами поперечного сечения. Для дальнейшего облегчения и в то же время обеспечения необходимой жесткости поперек моста каждую опору рамного моста выполняют, также в виде рамы из двух стоек, связанных мощными распорками. Надежную заделку в сопряжении стоек с распорками создают устройством вутов по концам распорок и постановкой перекрестных стержней арматуры. Стойки рам внизу заделывают в опорной плите продольной арматурой, Плиту уширяют в виде консолей в стороны для распределения опорного давления на требуемую площадь грунта под подошвой фундамента. Этому давлению противодействуют силы реакции грунта. Во избежание излома от реактивтивных сил каждая консоль усилена косыми арматурными стержнями.

Надежное опирание, исключающее неравномерные осадки опор, для рамных мостов еще важнее, чем для неразрезных балок. Вследствие объединения ригеля с опорами неравномерные осадки, искажая положение рамного моста, вызывают значительное перенапряжение его.

Рамы в виде готовых блоков нередко используют в качестве различных частей конструкции, в частности, надарочного строения больших мостов. Из рам выполнены опоры одного из вариантов эстакадных мостов при возведении их на хороших и не подверженных размыву грунтах. Здесь ноги рамы заделаны бетоном в башмаках, опертых через плиты на грунт.

Рамные мосты осуществимы при относительно небольших пролетах. С увеличением длины ригеля и уменьшением высоты стоек существенно возрастают напряжения от температурных деформаций. Объясняется это тем, что свободному удлинению и укорочению ригеля при изменениях температуры препятствует объединение его со стойками, причем в большей мере при коротких и жестких стойках. Другим концом те же стойки, как опоры моста, в той или иной мере связаны с грунтом, как основанием, и не рассчитаны на свободное перемещение их. Самый ригель как изгибаемый элемент с увеличением пролета становится громоздким и неэкономичным.

На железных дорогах рамные мосты строили главным образом в качестве путепроводов. Выполняли их обычно в монолитном виде на месте постройки.

Современные путепроводы сборные, нерамной конструкции. В них применены разрезные пролетные строения, и лишь опоры выполнены в виде рам, плоскостных -- для промежуточных опор и пространственных -- для устоев. Но и они собраны из готовых, элементов (стоек, насадок и фундаментных блоков), омоноличенных при монтаже в сопряжениях между собой. При необходимости могут быть поставлены пролетные строения с пониженной высотой, недостижимой даже в рамных мостах. Перерасход в материалах при этом по сравнению с рамной системой компенсируется удешевлением и ускорением работ благодаря упрощению конструкции и ее возведения.

Размещено на Allbest.ru