Железобетонные пролетные строения

Конструкция мостов

Конструкция железобетонных безраспорных мостов, собираемых методом навесной уравновешенной сборки, разработана Д ля трёхпролетных мостов со средним пролетом от 40 до 80 м (см. рис. 6) по схеме

L1 + L + L1, где L = 2L1.

Очертание нижней грани ригеля принято по квадрат ной параболе с прямолинейной вставкой посередине про лета, равной 20 м.

Высота балок посередине речного пролета и на береговой опоре—1,5 м. Высота сечения на опоре принята в зависимости от величины пролета от 1/20 до 1/14. Сопряжение моста с берегом осуществляется при помощи переходной береговой консоли длиной 4,5 м. Величина переходной консоли одинакова для всех мостов.

На рис. 8 представлены три варианта коробчатого поперечного сечения комбинированной конструкции.

По варианту 1 поперечное сечение образуется двумя коробчатыми балками с плитой между ними и поперечинами, на консоли которых укладываются тротуарные блоки. Плита имеет выпуски арматуры. Поперечины располагаются выше арматурных пучков и заделываются бетоном, укладываемым на месте.

По варианту 2 поперечное сечение составлено тремя коробчатыми балками с консолями, образующими тротуарные консоли и плиту проезжей части. Тротуарные блоки укладываются на плиту консолей.

По варианту 3 поперечное сечение такое же, как и по варианту 2, только без продольной разрезки на блоки.

Поперечное объединение блоков пролетного строения по варианту 1 осуществляется снизу — путем сварки арматуры диафрагм с поперечной арматурой нижней плиты коробов балок; сверху — омоноличиванием выпусков арматуры плиты над балками.

В варианте 2 поперечное объединение осуществляется снизу — предварительно напряженной арматурой, проходящей в уровне нижней плиты коробов; сверху — укладываемой по всей ширине моста арматурной сеткой, расположенной выше предварительно напряженной арматуры, а также арматурой над стыками блоков. Вся арматура закрывается бетоном, укладываемым на месте после сборки пролетного строения.

Преимущество варианта 1 заключается в жесткости и транспортабельности блоков, составляющих поперечное сечение, а также в потребности меньшего количества наиболее трудных в изготовлении блоков коробчатого сечения.

К недостаткам нужно отнести трудность изготовления блоков плиты с выпусками арматуры, наличие трех типоразмеров в поперечном сечении пролетного строения, а также необходимость назначения толщины верхней плиты короба из условия работы ее на монтажные усилия от сил предварительного натяжения.

Преимуществом варианта 2 являются уменьшение количества типоразмеров блоков как вдоль, так и поперек пролетного строения и большее единообразие всех процессов сборки. Недостатком этого варианта является наличие консолей, неудобных при изготовлении и транспортировании   блоков.

В случае полигонного способа изготовления блоков и наличия монтажного оборудования грузоподъемностью 20—30 г наиболее выгодным будет поперечное сечение по варианту 3.

Применение варианта 3 будет особенно выгодным при строительстве многопролетных мостов, так как в этом случае быстрота постройки пролетного строения будет сочетаться с многократной оборачиваемостью опалубки.

В табл. 1 приведены данные о Количестве блоков й типоразмеров по вариантам 1 и 2 продольного членения пролетного строения при весе блоков до 10 т. Наименьшее количество типоразмеров блоков ригеля имеет вариант 2, в котором длина блоков принята такой, что минимальный по величине пролет (40 м) составляется из блоков одной длины, а для каждого последующего по величине пролета, предусмотренного ГОСТом на подмостовые габариты добавляются другие, одинаковые по длине блоки. Это позволяет изготовлять блоки для пролета 40 м в одном комплекте опалубки, для пролета 60 м — в двух, а для пролета 80 ж — в трех комплектах.

Детальному конструированию и расчету был подвергнут вариант 1. Все основные конструктивные решения, принятые в варианте 1, а также излагаемые ниже рекомендации по расчету полностью соответствуют и варианту 2.

Как видно из рис . 9, в конце верхней плиты блоков имеется утолщение для закрепления анкеров предварительно напряженной арматуры. Конструкция закрепления составлена применительно к анкерам Коровкина . При применении анкеров типа конуса с обоймой утолщение плиты может быть уменьшено.

Верхняя плита блоков 7—16 (рисунки 10, 11 и 12) расположена на 10 см ниже верхней плиты блоков 1—6 для обеспечения возможности укладки над блоками 7—16 арматуры в два ряда. Толщина верхней плиты блока 6 для сопряжения ее с нижележащей плитой блока 7 принята равной 18 см. Блоки 3, 5, 8, 11 имеют плечики, на которые устанавливаются диафрагмы. Нижняя плита блоков 1 ж 3 имеет утолщение для заводки анкеров нижней арматуры.

Блоки, имеющие одинаковые номера, устанавливаются симметрично относительно речной опоры. Исключение составляет блок, вместо которого в береговом пролете устанавливаются два блока 2.

На конце переходной консоли имеется контргруз из тощего бетона весом 50 г для всех пролетов. Контргруз укладывается после подведения опоры под береговой пролет. Тощий бетон заполняет все поперечное сечение пролетного строения внутри и между коробами балок, образуя концевую диафрагму, на которую опираются переходные плиты.

Перерезывающая сила с консоли на консоль передается при помощи шарнира, конструкция которого ясна из рис. 13.

Предварительно напряженная арматура с временным сопротивлением 14 000 кг/см 2 размещается пучками, состоящими из 14 и 48 проволок, по верху плиты проезжей части.

Два пучка № 3, не требующиеся по эпюре моментов в береговом пролете (рисунки 10, 11, 12 и 14), обрываются над (блоками 13 береговой консоли и заделываются в укладываемом после монтажа пролетного строения бетоне омоноличивания .

Расположение арматуры в плане ясно из рисунков 10, 11, 12. Верхняя пучковая арматура располагается без оболочек. Для лучшего сцепления пучков с укладываемым бетоном, а также для уменьшения силы трения пучков по бетону при их натяжении под пучки на расстоянии 2,0—2,5 м от анкера подкладываётся кусок круглой арматуры 0 19—22 м, обеспечивающий просвет между арматурой и плитой.

Для сопряжения опор с ригелем, имеющих соответственно марку бетона М-200 и М-400, площадь сечения стыка у опоры в месте ее сопряжения с ригелем развита в такой степени, что за счет повышения допускаемых напряжений на местное  сжатие на бетон М-200 (опора) допускается такое же напряжение, как и на бетон М-400 (ригель).

Опора со стороны ледорезной грани заполняется тощим бетоном, толщина которого по оси опоры равна половине толщины опоры. Для улучшения работы опоры на местные нагрузки при ледоходе по направлению оси моста в опоре поставлены диафрагмы от низа опоры до отметки ГВЛ + 0,5 м.

Максимальные растягивающие напряжения, полученные по обрезу фундамента опор моста по схеме 20+40 + 20, равны 2,25 кг/см 2 , что меньше допускаемого напряжения для бетонных опор с облицовкой, равного 3 кг/см2.

Тип фундамента определяется местным и- грунтовыми условиями. На рис. 15, а и б представлены совмещенные эпюры изгибающих моментов, возникающих от действия нагрузки Н-13 с толпой на тротуаре и от полной расчетной нагрузки в трехпролетной схеме при величине среднего пролета 40, 60 и 80 м. Эпюры составлены таким образом, что на оси абсцисс совпадает положение сечений, равноудаленных от шарнира и от береговых опор.

Из рис . 15,а и б видно, что имеющаяся разница в величинах моментов и перерезывающих сил от временной нагрузки в одних и тех же сечениях мостов различных пролетов не имеет практического значения, так как при учете постоянной нагрузки расчетные усилия почти выравниваются.

Ввиду одинаковой величины расчетных усилий в равноудаленных от шарнира и береговой опоры сечениях мостов различных пролетов подсчет нормальных, скалывающих и главных напряжений был произведен только для моста по схеме 4,5 + 40 + 80 + 40 + 4,5 м.

Расчет был сделан из условия недопущения растягивающих напряжений по стыкам блоков и в бетоне, укладываемом на месте (табл. 2).

Только в сечениях а — 10и а = 10 главные растягивающие напряжения больше допускаемых для неармированного бетона. Коэффициенты запаса по прочности арматуры и бетона удовлетворяют требованиям (табл. 3) ВТУ. Коэффициенты запаса по трещиноустойчивости не меньше допускаемого, равного 1,1 для данной конструкции.

Величина амплитуды прогибов (табл. 4), подсчитанная для всех трех схем, удовлетворяет требованиям технических условий.

Величины максимальных и минимальных напряжений в различных сечениях опоры (табл. 5) показывают возможность применения неармированного бетона даже для опор с облицовкой.

— эксцентриситет

приведенной нормальной силы, действующей на опору) для сечения по верху опоры не изменяется в мостах различных пролетов и, будучи больше единицы, обеспечивает отсутствие   растягивающих   напряжений по этому

возрастает с увеличением пролета и при пролетах 80 м и более также становится больше единицы.

В сечении по основанию опор растягивающие напряжения отсутствуют. Отношение максимальных и минимальных величин напряжений по подошве фундамента даже от суммарной постоянной и временной нагрузки удовлетворяет имеющимся требованиям относительно краевых напряжений от постоянной нагрузки.

Коэффициент запаса на трещиноустойчивость для обреза фундамента также с избытком удовлетворяет требованиям ВТУ.

Технико-экономическое сравнение рассматриваемых пролетных строений с другими типами пролетных строений произведено по расходу основных материалов и по способу производства работ.

Сопоставление по рас-ходу основных материалов произведено не по отдельным пролетным строениям, а в целом по трехпролетным мостам различных конструкций с пролетами, близкими к схемам: 20 + 40 + 20 м; 30 + 60 + 30 м;   40 + 80 + 40 м.

В качестве основных материалов взяты бетон и пучковая арматура из высокопрочной стали. Для более правильного сопоставления расход бетона для всех мостов приведен по стоимости к бетону марки 400.

Объем материала балочных пролетных строений для отверстия в свету 20 и 30 м принят по типовому проекту сборных железобетонных пролетных строений с предварительно напряженной арматурой, а для 40 и 60 м — по индивидуальным проектам одного из строительных подразделений Министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог. Данные по расходу материалов металлического пролетного строения отверстием в свету 80 м взяты из технического проекта моста.

Из графиков на рис. 16 следует, что по расходу бетона и по расходу арматуры из высокопрочной стали предлагаемые Союздорнии пролетные строения более экономичны, чем балочные. Для пролетных строений моста по схеме 30 + 60 + 30 м экономия бетона в предлагаемой конструкции по сравнению с балочным решением составляет по бетону и высокопрочной арматуре около 50%. Сравнение предлагаемой конструкции по схеме 40 + 80 + 40 м с металлическими пролетными строениями 80 + 80 м, произведенное по стоимости основных материалов, показывает, что стоимость материалов предлагаемой конструкции меньше стоимости материалов металлического пролетного строения примерно на 10%, при этом количество потребного металла уменьшается примерно в 3—4 раза.

Сравнение предлагаемой конструкции по трудоемкости производства строительных работ произвести в цифрах не представляется возможным ввиду отсутствия норм и сметных данных. Поэтому приводим преимущества и недостатки предлагаемого способа   производства работ и конструкции пролетного строения.

Членение пролетного строения на блоки весом до 10 г дает возможность круглогодичного изготовления блоков на заводах железобетонных конструкций и транспортировки их на большие расстояния.

Этому особенно способствует возможность применения одних и тех же блоков в пролетных строениях мостов пролетом от 40 до 100 ж и более. Предлагаемый навесной способ монтажа пролетных строений является наиболее экономичным по затратам на вспомогательные материалы и сооружения. Навесной способ монтажа почти не зависит от местных условий. Недостаток конструкции и способа производства работ, заключающийся в невозможности монтирования пролетных строений с берегов, является в то же время и достоинством, так как монтаж пролетных строений только от речных опор позволяет производить одновременно сборку  нескольких  пролетных строении с применением

поточно-скоростного метода, что даст значительное сокращение сроков строительства.