Железобетонные пролетные строения

Особенности конструкции и статической схемы железобетонных пролетных строений, собираемых навесным способом

Конструкция пролетных строений мостов и особенно мостов средних и больших пролетов должна быть тесно связана с выбранным заранее наиболее прогрессивным и экономичным способом производства работ по строительству мостов. Способ навесной уравновешенной сборки при монтаже металлических пролетных строений, как известно, является наиболее экономичным по затратам на вспомогательные сооружения и в наименьшей степени зависящим от местных условий.

Возможность и техническая целесообразность применения этого способа при монтаже металлических пролетных строений различных статических схем определяется в основном тем, что металл одинаково хорошо работает на сжимающие и растягивающие усилия, благодаря чему различная по знаку действующего усилия работа элементов пролетного строения в стадии монтажа и во время эксплуатации не вызывает, как правило, конструктивных или технологических затруднений. Иное дело в железобетонных мостах. Обычно железобетонное сечение пролетного строения конструируется для работы на изгибающий момент одного знака. Если во время монтажа в нем возникает момент и другого знака, то сечение должно быть усилено дополнительной арматурой в сжатой (при эксплуатационной нагрузке) зоне, и увеличено в растянутой.

Очевидно, что конструирование железобетонных элементов для работы на момент разного знака вызывает увеличение размера сечения и приводит к перерасходу материала и удорожанию конструкции. Поэтому применение сборки, в том числе и навесной, в железобетонном мостостроении экономически более целесообразно в таких статических схемах мостов, в которых основные элементы в процессе монтажа и эксплуатации работают на усилия одного знака. Кроме этого, конструкция пролетного строения должна обеспечить возможность: а) продольного и поперечного членения на отдельные блоки, б) использования рабочей арматуры в качестве монтажной с последовательной укладкой ее по мере установки блоков.

В наибольшей степени удовлетворяет изложенным положениям статическая схема в виде цепи Т-образных рам, показанная на рис. 4,а. Однако эта схема неприменима по условиям эксплуатации. Чтобы сделать ее пригодной, достаточно соединить концы ригелей смежных рам связью, обеспечивающей совместный прогиб консолей, но не препятствующей продольным перемещениям и не работающей на момент. Как показали исследования, в этой статической схеме (рис. 4,6) практически все сечения ригеля (при учете момента от собственного веса) работают на момент одного знака и вся рабочая арматура, располагаясь поверху, может быть уложена и натянута последовательно по мере установки блоков ригеля.

Недостатком этой статической схемы является чувствительность ее к неравномерным осадкам опор, работа опор на момент и наличие перелома кривой прогиба посередине пролета моста. Необходимо отметить, что чувствительность к неравномерным осадкам опор является свойством всех внешне статически неопределимых систем. Причем можно полагать, что из-за особой работы шарнира, связывающего Т-образные рамы, усилия в сечениях ригеля от неравномерной осадки опор будут в данной статической схеме наименьшими по сравнению с другими рамными статически неопределимыми системами, употребляемыми в мостостроении. Работа опор на момент (как это в дальнейшем будет показано) при устройстве их пустотелыми не вызывает каких-либо затруднений при проектировании. Перелом кривой прогиба вряд ли может вызвать опасения, так как по подобной статической схеме осуществляются металлические разводные мосты поворотного типа пролетами до 80 м. Аналогичную статическую схему имеют упомянутые выше мосты, построенные в г. Вормсе и в г. Кобленце.

Распределение усилий в элементах рассматриваемой статической схемы моста зависит от целого ряда факторов, учет которых в общем виде при переменном моменте инерции ригеля весьма сложен. Поэтому теоретический анализ схемы произведен путем рассмотрения частных случаев.

Для анализа были взяты две схемы, образованные двумя и шестью одинаковыми Т-образными рамами (три и семь пролетов). Каждая из схем была рассмотрена в двух вариантах, отличающихся друг от друга жесткостью опор. Момент инерции опор в первом варианте принят* в 3 раза меньшим, чем во втором варианте.

На рис, 5 показаны совмещенные линии влияния опорного сечения ригеля в среднем пролете для всех четырех вариантов при величине пролетов 50ж.

Кроме того, были проанализированы результаты детального расчета с подбором сечения мостов по схемам:

а — 4,5 + 40 + 80 + 40 +4,5 м;

б — 4,5 + 30 + 60 + 30 + 4,5 м

  в —4,5 + 20+40 + 20 + 4,5 м (рис. 6).

Из анализа описанных частных случаев сделаны следующие выводы.

Величина суммарных усилий в сечениях ригеля, равноудаленных от шарнира и береговой опоры, от постоянной и временной нагрузок, практически мало зависит от величины пролета, жесткости опор и количества пролетов. Даже в мостах с различными по величине и количеству пролетами сечения ригеля, равноудаленные от шарниров и береговых опор, могут назначаться одинаковыми. Возможные колебания в величинах усилий могут быть целесообразно учтены при назначении марки бетона и количества проволок в пучках. Следовательно, размеры блоков ригеля, равноудаленных от шарниров и береговых опор, могут быть одинаковыми для любых пролетов мостов данной системы при одинаковой расчетной нагрузке и одинаковых габаритах. Это обстоятельство открывает широкие возможности для заводского Изготовления блоков ригеля.

Расчет и конструирование опор нужно производить применительно к местным условиям. С увеличением количества пролетов должна увеличиваться жесткость опор. Жесткость опор в трехпролетной схеме необходимо назначать минимально возможной по величине прогиба пролетного строения в шарнире.

В целях уменьшения величины положительных моментов в береговых пролетах и для уменьшения расчетных моментов в первых от берега речных опорах необходимо в береговом пролете устраивать консоль длиной 4—б м и загружать ее контргрузом весом 30—50 г после подведения опоры под береговой пролет. Устройство консоли дает возможность сопряжения пролетного строения с берегом без устоя. Наличие контргруза обеспечивает положительную опорную реакцию в береговой опоре при любом загружении пролетного строения временной нагрузкой.