• Название:

    Документ Microsoft Word


  • Размер: 0.09 Мб
  • Формат: DOCX
  • Сообщить о нарушении / Abuse

    Осталось ждать: 20 сек.

Установите безопасный браузер



Предпросмотр документа

Работа железобетона под нагрузкой.

Как известно, железобетон состоит из совместно работающих бетона и стальной арматуры. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но в 10-15 раз слабее работает на растяжение. Поэтому в растянутой зоне железобетонных конструкций укладывают стальную арматуру, воспринимающую возникающие здесь усилия, а сжимающие усилия сжатой зоны воспринимает бетон. Бетонные балки (рис. 1, а) имеют очень малую несущую способность, т.к. бетон растянутой зоны быстро разрушается. Высокое сопротивление бетона сжатию в верхней зоне практически не используется. Если в растянутую зону уложить стальную арматуру (рис. 1, б), то несущая способность такой железобетонной балки увеличивается в 20 раз. В стадии эксплуатации в растянутой зоне балок возникают деформации, превышающие предельную растяжимость бетона. Они являются причиной образования трещин. При значительных размерах трещин возникает опасность ускоренной коррозии арматуры. Поэтому ширину раскрытия трещин ограничивают. Но при этом не удается использовать в качестве рабочей арматуры высокопрочную сталь и получить более экономную конструкцию.

Для предупреждения появления трещин и увеличения жесткости конструкций применяют предварительно напряженный железобетон (рис. 1, в). В конструкциях из предварительно напряженного железобетона при изготовлении в каждом расчетном сечении создается напряженное состояние, обратное тому, которое возникает от собственного веса и временной нагрузки. Если в обычном железобетоне бетон в растянутой зоне необходим только для защиты арматуры, то в предварительно напряженных конструкциях бетон в растянутой зоне работает в стадии эксплуатации совместно с арматурой.

Применение предварительного напряжения железобетона позволяет рационально использовать высокопрочные бетоны и стали, достичь экономии металла, уменьшить вес конструкций, увеличить их жесткость и срок службы. Однако самым главным преимуществом предварительно напряженных конструкции является гарантированная расчетом безопасность против преждевременного появления трещин.

Свойства железобетонных пролетных строений

Железобетонные мосты относятся к капитальным сооружениям, которые при правильном проектировании, хорошем качестве строительных работ и надлежащей эксплуатации обладают большой стойкостью против атмосферных воздействий, прочны и долговечны. Железобетонные мосты находят широкое применение при строительстве мостов, конкурируя со сталью. Для железнодорожных мостов применение железобетона ограничено для большепролетных мостов.

Достоинства:

1. Расходы по содержанию железобетонных мостов меньше, по сравнению со стальными мостами, так как мосты из железобетона не требуют периодической окраски в процессе эксплуатации подобно стальным мостам.

2. Применение железобетонных мостов в оправданных случаях позволяет снизить в значительной степени расход дефицитного металла, что очень важно.

3. Железобетон как строительный материал отличается высокой прочностью, а конструкции из него - высокой жесткостью и значительной долговечностью.

4. Железобетонным мостам можно придавать любые конструктивные и архитектурные формы.

5. При изготовлении железобетонных конструкций широко могут быть использованы местные строительные материалы (песок, щебень).

6. Сталь, находящаяся в бетоне, не подвергается коррозии.

Недостатки:

1. Получение железобетона как строительного материала и формирование конструкции слитны, что требует более сложных мер обеспечения гарантированного качества изделий и повышенного пооперационного контроля.

2. Большой вес конструкции из железобетона, что ограничивает их применение, особенно для мостов больших пролетов.

3. Наличие трещин в железобетонных конструкциях, которые приводят, при их значительном раскрытии, к повышению эксплуатационных расходов и снижению долговечности конструкции.

4. Отсутствие возврата металла после завершения эксплуатации конструкции.

Классификация ж/б мостов

Системы и конструкции железобетонных мостов весьма разнообразны. Классификация проводится по следующим параметрам:

1. По способу сооружения :

а) монолитные конструкции мостов, бетонируемые непосредственно на месте строительства и дальнейшей эксплуатации,

б) сборные конструкции, монтируемые из заранее изготовленных на заводах или полигонах железобетонных элементов, объединенных тем или иным способом,

в) сборно-монолитные конструкции мостов, выполненные из заранее изготовленных железобетонных элементов, объединенных на месте сооружения бетоном.

2. По уровню расположения езды:

Мосты выполняются в любом возможном варианте: - с ездой понизу, - поверху, - посередине.

3. По способу армирования:

а) железобетонные конструкции с ненапрягаемой арматурой – конструкции, в бетоне и арматуре которых отсутствуют дополнительные искусственные внутренние усилия и напряжения. То есть, арматура помещается в конструкцию перед бетонированием без придания ей каких-либо начальных напряжений. Такой железобетон называется обычным.

б) предварительно напряженные железобетонные конструкции – конструкции, в бетоне и арматуре которых с целью улучшения потребительских (эксплуатационных) качеств искусственно созданы дополнительные внутренние усилия. Как правило, в бетоне создают дополнительные усилия сжатия за счет передачи на него дополнительных усилий растяжения арматуры. Арматура в таких конструкциях называется напрягаемой.

4. По конструктивным формам :

а) плитные конструкции, в которых толщина элемента значительно меньше его ширины. Такая форма не позволяет перекрывать значительные пролеты и поэтому находит ограниченное применение. h b 4

б) ребристые конструкции, в которых материал сосредоточен в крайних фибрах по высоте. Наиболее оптимальная форма для изгибаемых элементов. Применение такого сечения позволяет снизить расход бетона в конструкции и снизить ее собственный вес, что в свою очередь позволяет перекрывать большие пролеты. h

в) коробчатые конструкции, в которых горизонтальные и вертикальные тонкостенные элементы объединены в замкнутую форму. Обладают достоинствами ребристых конструкций, но в дополнение очень хорошо работают на кручение. h

5. По статической схеме работы : а) балочные конструкции, которые в свою очередь делятся на конструкции: - разрезные (простые), - неразрезные, - консольные, - консольно-подвесные. 5

б) рамные конструкции, подразделяющиеся на конструкции: - рамно-консольные, - рамно-неразрезные, - рамно-подвесные. Рамные мосты могут иметь наклонные стойки, такие конструкции целесообразно применять при строительстве виадуков и путепроводов. Они носят название " бегущая лань ".

в) арочные конструкции; находят применение: - распорные системы, - системы с воспринятым распором.

г) вантовые и висячие системы.

д) сквозные фермы.

е) комбинированные системы.

4. Область применения ж/б пролетных строений

При малых пролетах находят применение, как правило, балочные разрезные конструкции с ездой поверху: - для железнодорожных мостов до 27,6 метров; - для автодорожных мостов до 42 метров. До начала 50-х годов прошлого века железнодорожные мосты пролетами 5-33 метра сооружали преимущественно с металлическими пролетными строениями. Но, в связи с возросшей потребностью стали для различных отраслей народного хозяйства, в последующий период времени появилась тенденция к замене стальных конструкций на железобетонные конструкции, что позволило в 2-4 раза сократить расход металла. 6 В настоящее время применяют главным образом сборные конструкции балочных разрезных железобетонных пролетных строений. Балочные пролетные строения железнодорожных мостов длиной до 16,5 м экономически и технологически целесообразны из обычного железобетона, а длиной от 16,5 м до 27,6 м - из предварительного напряженного железобетона. Неразрезные, консольные, рамные и арочные железобетонные пролетные строения используют преимущественно для автодорожных мостов при средних и больших пролетах наравне со стальными конструкциями. Для больших пролетов в железнодорожных мостах в некоторых случаях применяют арочные пролетные строения. Однако местные условия, благоприятствующие использованию таких систем, встречаются сравнительно редко, поэтому в железнодорожных мостах большие пролеты сооружают, как правило, из стальных конструкций. При пролетах 30…60 метров для железнодорожных мостов целесообразно применение: - неразрезных пролетных строений сталежелезобетонных и железобетонных (езда поверху); - арочных пролетных строений с затяжкой и со сквозными главными фермами (езда понизу). Для автодорожных мостов при пролетах 40…60(80) метров целесообразно применение балочных неразрезных железобетонных пролетных строений с балкой постоянной высоты. При увеличении пролетов до 60(80)…120 метров применяют балки переменной высоты. При пролетах 60…150 метров для железнодорожных мостов возможно применение вантовых систем с жесткими вантами. Для автодорожных мостов вантовые системы с железобетонной балкой жесткости находят широкое применение при пролетах до 300-х метров.

Материалы ж/б мостов. Бетон.

Железобетон - сочетание бетона и стальной арматуры, которые объединены для совместной работы в конструкции. Бетон – искусственный конгломератный материал, получаемый из крупных и мелких зерен, скрепленных в монолит вяжущим материалом. В мостовых конструкциях, как правило, применяют плотный тяжелый бетон на основе цементного вяжущего с заполнителем из природного дробленного камня (щебня) и природного песка. Вместо щебня может использоваться гравий. Бетон конструкций мостов подбирают в зависимости от требуемых условий прочности, морозостойкости, если необходимо водостойкости и водонепроницаемости конструкции. Основные свойства бетона: прочность, стойкость против внешних воздействий, сроки твердения, усадка и ползучесть, подвижность бетонной смеси при укладке. В конструкциях мостов и труб следует предусматривать применение конструкционного тяжелого бетона со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м3 включительно (тяжелый бетон), соответствующего ГОСТ 26633. Применение бетона с другими признаками и плотностью допускается в опытных конструкциях. Прочность – свойство материалов оказывать в определенных условиях и пределах сопротивление разрушению от различных внешних физических воздействий, сопровождающихся возникновением в них напряжений. Бетон конструкции по прочности на сжатие характеризуется проектным классом, передаточной и отпускной прочностями. Класс бетона по прочности на сжатие "В" определяется значением (гарантированным с обеспеченностью 0,95) прочности на сжатие, контролируемой на кубах 150 * 150 * 150 мм в установленные сроки. Проектный класс бетона "В" – прочность бетона конструкции, назначаемая в проекте. Это основной прочностной показатель для бетона. Передаточная прочность бетона Rbp – прочность (соответствующая классу) бетона в момент передачи на него усилия в процессе изготовления и монтажа. 6 Отпускная прочность бетона Rb0 – прочность (соответствующая классу) бетона в момент отгрузки его со склада завода-изготовителя. Численное значение класса прочности - значение прочности на сжатие с обеспеченностью 95 % при нормальном законе распределения и при расчетном коэффициенте вариации 0,135, определенной на кубах с ребром 15 см в 28-дневном возрасте при нормальных условиях твердения и выраженной в Мпа с округлением. Таким образом, класс бетона - это средняя прочность, полученная по результатам испытания образцов и определяемая по формуле: В = 0,778 R, где: R - средняя прочность бетона на сжатие по результатам испытания группы образцов в МПа; 0,778 - коэффициент, учитывающий вероятностное отклонение прочностных характеристик. Для конструкций мостов и труб следует применять тяжелый бетон классов по прочности на сжатие В20, В22,5, В25, В27,5, В30, В35, В40, В45, В50, В55 и В60. Бетон классов В22,5 и В27,5 следует предусматривать при условии, что это приводит к экономии цемента и не снижает других технико-экономических показателей конструкции. Бетон класса по прочности выше В60 (в том числе получаемый с помощью добавок, повышающих прочность) следует применять по специальным техническим условиям. В зависимости от вида конструкций, их армирования и условий работы применяемый бетон должен соответствовать требованиям, приведенным в таблице. 7.4. Для омоноличивания напрягаемой арматуры, располагаемой в открытых каналах, следует предусматривать бетон класса по прочности на сжатие не ниже В35. Инъецирование арматурных каналов в предварительно напряженных конструкциях должно производиться раствором прочностью на 28-й день не ниже 30 МПа.

Иногда для облегчения конструкции применяют керамзитобетон или какой-либо другой легкий бетон со средней плотностью 1800 кг / м3; в этом случае конструкции должны особо исследоваться на долговечность. Наибольшее влияние на прочность и плотность бетона оказывают: количество цемента на 1 м 3 бетона, активность цемента, водоцементное отношение В / Ц. При подборе состава бетона для мостов ограничивают расход цемента на 1 м 3 (450 кг) и водоцементное отношение В / Ц ( не более 0,6 ÷ 0,65 ). Излишнее количество цемента может вредно влиять на бетон, вызывая большие деформации ползучести и усадки, и быть причиной образования в нем трещин. Увеличение водоцементного отношения В / Ц уменьшает прочность бетона. Для увеличения пластичности (подвижности) бетонной смеси при укладке необходимо добавлять в нее не воду, а пластификаторы. Стойкость бетона против внешних воздействий характеризуется показателями морозостойкости и водонепроницаемости Морозостойкость бетона – способность сохранять физико-механические свойства (без существенного снижения прочности - до 15%) при многократном попеременном замораживании и оттаивании. Она характеризуется маркой бетона F - количеством циклов замораживания - оттаивания. Для конструкций мостов применяют следующие марки бетона по морозостойкости - 100, 200, 300, 400 и 500, в зависимости от вида конструкции, места ее положения и климатических условий эксплуатации. 9 Водонепроницаемость – свойство материала не пропускать воду под действием силы тяжести при заданных условиях. Водонепроницаемость бетона определяется давлением воды в атмосферах, при котором не наблюдается ее просачивание сквозь испытываемые образцы. Для элементов конструкций железобетонных мостов используются бетоны следующих марок по водонепроницаемости W4; W6; W8. Бетон - материал, не подчиняющийся простейшим законам упругости. Модуль упругости бетона уменьшается с увеличением напряжений. Модули упругости при растяжении и сжатии различны. Величина Eb зависит от класса бетона и возрастает с его повышением. А так как прочность бетона увеличивается с течением времени, то и Eb зависит от возраста бетона (в отношении Eb проявляется так называемая физическая нелинейность). При проектировании принимается Eb на сжатие в соответствии с нормами проектирования. В сложных расчетах при использовании ЭВМ возможен учет физической нелинейности. Бетон имеет специфические свойства - это усадка и ползучесть. Усадка бетона – уменьшение объема бетона конструкции при его твердении и высыхании в воздушной среде. Чем больше содержание цемента в бетоне, тем больше усадка. Применение быстротвердеющих и высокосортных цементов увеличивает усадку. Увлажнение твердеющего бетона уменьшает усадку благодаря замедлению высыхания его поверхности. Наиболее интенсивно усадка происходит в течение первого года с момента начала твердения бетона, в дальнейшем ее нарастание постепенно приостанавливается. Арматура в бетоне задерживает развитие усадки. При усадке в арматуре возникают сжимающие напряжения, а в бетоне - растягивающие, могущие вызвать появление так называемых усадочных трещин. Для их уменьшения по всему контуру мостовых конструкций устанавливаются арматурные сетки. Кроме усадки, бетону свойственно явление ползучести – непрерывная пластическая деформация материала под действием постоянной нагрузки. Деформации ползучести возрастают по мере роста напряжений и длительности действия нагрузки. 10 Ползучесть проявляется сильнее в молодом бетоне; наиболее интенсивное нарастание деформаций ползучести происходит в течение одного- двух лет с момента приложения к бетону длительно действующей нагрузки. В дальнейшем ползучесть постепенно приостанавливается. Ползучесть бетона уменьшается с увеличением прочности бетона, уменьшением содержания цемента и величины В / Ц. Не учет влияния ползучести в железобетоне может привести к снижению несущей способности конструкции, кроме того, деформации ползучести могут заметно увеличивать прогибы конструкции. Арматура железобетонных конструкций препятствует свободному развитию ползучести, происходит перераспределение усилий между арматурой и бетоном. Для уменьшения сроков твердения бетона в монолитных конструкциях и при монтаже сборных конструкций применяют различные технологические и конструктивные методы: тепловую обработку, химические добавки, специальные марки цементов. Например, прогревание бетона после его укладки позволяет получить 80% прочности в течение 2 суток. Тонкопомолотые, быстротвердеющие цементы также обеспечивают (без прогрева) 50% прочности бетона уже через одни сутки. Однако при этом увеличивается усадка бетона.

Материалы ж/б мостов. Арматура.

Арматура – линейно протяженные элементы, для восприятия растягивающих (главным образом) и сжимающих усилий. В мостах, как правило, применяют стальную арматуру в виде проволоки, стержней и витых канатов. В особых случаях может применяться арматура из графитовых, базальтовых и стеклянных волокон. В железобетонных мостах применяют следующие основные виды арматуры: 1. Стержневую горячекатанную гладкую арматуру класса А240 (А – I) по ГОСТ 5781 и ГОСТ 380, диаметром 6 … 40 мм. 2. Стержневую горячекатанную арматуру периодического профиля классов А300 (А – II), Ас300 (Ас – II), А400 (А – III), А600 (А – IV), А800 (А - V) по ГОСТ 5781 и ГОСТ 380, диаметром 6 … 40 мм. 3. Стержневую термически упрочненную арматуру периодического профиля классов Ат600 (Ат - IV), Ат800 (Ат - V), Ат1000 (Ат - VI) по ГОСТ 10884 , диаметром 10 … 28 мм. 4. Высокопрочную гладкую проволоку класса В 1500 - В 1200 (В - II) по ГОСТ 7348, диаметром 3 … 8 мм. 5. Высокопрочную проволоку периодического профиля класса Вр 1500 - Вр 1200 (Вр - II) по ГОСТ 7348 , диаметром 3 … 8 мм. 6. Арматурные канаты класса К7 – 1500 - К7 – 1400 (К – 7) по ГОСТ 13840 , диаметром 9 … 15 мм. 7. Стальные канаты: спиральные и двойной свивки по ГОСТ 3067; закрытые по ГОСТ 3090, ГОСТ – 7675 и ГОСТ – 7676 с диаметрами проволок 3 мм и более. 12 Арматура периодического профиля имеет лучшую связь с бетоном из-за большей поверхности сцепления, создаваемой специальными выступами на поверхности арматуры. Арматуру, применяемую в железобетонных конструкциях мостов, можно разделить на две группы: ненапрягаемую и имеющую предварительное натяжение при изготовлении конструкции. Гладкая арматура класса А240 (А – I) в качестве рабочей, как правило, в мостовых конструкциях не применяется, а является конструктивной арматурой. Арматура классов А300 ÷ А400 применяется в качестве основной рабочей арматуры в конструкциях без предварительного напряжения, более высоких классов - в предварительно напряженных конструкциях. При смешанном армировании допускается применение арматуры класса А600(А – IV) в качестве основной рабочей ненапрягаемой.

Напрягаемая арматура изготавливается в виде стержней периодическою профиля, но более высоких классов прочности - А-1У (марка стали 20ХГ2Ц), А-У (марка стали 23Х2Г2Т) или с термическим упрочением А-1У, А-У и А-У1 (марки стали 25Г2С, 10ГС2 и 20ХГС2). Для напрягаемой арматуры часто применяют пучки из 3-60 сплошных круглых проволок d =3...8 мм, обладающих высокой прочностью. Для этого используют высокопрочную проволоку класса В-П гладкую или периодического профиля (рис.а, б). В качестве напрягаемой арматуры употребляют также арматурные канаты в виде витых семипроволочных прядей заводского изготовления класса К7 (рис. в) и стальные канаты спиральной или двойной свивки (рис.г). Холоднотянутая проволока имеет большую прочность для меньших диаметров.

В целях исключения смешивания стержневой арматуры стали разных классом (имеющий одинаковый рисунок периодического профиля) рядом металлургических заводов выпускаются стержни с новым профилем и маркировкой. Маркировка арматурной стали и предприятия-изготовителя на стержнях осуществляется метками в виде конусообразных утолщений на выступах (рис.) или коротких поперечных ребрах (рис. а). Число выступов между двумя такими метками обозначает класс арматурной стали. Для арматуры, применяемой в конструкциях мостов, наибольшее значение имеют характеристики: прочность, способность к пластическим деформациям, выносливость и ударная вязкость. Основным прочностным показателем арматуры является класс арматуры по прочности на растяжение. Класс арматуры отвечает гарантированному значению предела текучести физического или условного, устанавливаемому в соответствии с требованиями стандартов или технических условий. 15 Основной прочностной характеристикой для сталей, имеющих площадку текучести на диаграмме ″ σ - ε ″, является физический предел текучести. Для твердых сталей, не имеющих физического предела текучести, за основную характеристику прочности принимается временное сопротивление разрыву. Доверительная вероятность нормативного сопротивления арматуры должна быть не менее 0,95. Каждому классу арматуры кроме характеристики по пределу текучести отвечают также свои значения временного сопротивления разрыву и относительного равномерного удлинения после разрыва. Браковочные (гарантированные) значения этих характеристик принимаются по действующим стандартам или техническим условиям на соответствующую арматуру и проверяются сертификационными испытаниями. Кроме того, к арматуре предъявляются требования по дополнительным показателям качества, определяемым по соответствующим стандартам: - свариваемость, оцениваемая испытаниями по прочности сварных соединений в зависимости от вида сварки и соединения; - коррозионная стойкость, оцениваемая испытаниями по продолжительности пребывания арматуры в напряженном состоянии в агрессивной среде до разрушения; - пластичность, оцениваемая испытаниями на изгиб (стержни) или перегиб (проволока) до разрушения; - усталостная прочность, оцениваемая пределом выносливости при нормированном количестве циклов загружения; - релаксационная стойкость, оцениваемая испытаниями по величине потерь под напряжением за определенный промежуток времени; - хладостойкость, оцениваемая испытаниями на ударную вязкость или испытаниями на прочность образцов, в том числе и сварных, при воздействии низких отрицательных температур (-40° С… - 60° С). 16 Дополнительные показатели качества арматуры при проектировании железобетонных конструкций мостов и труб устанавливаются в соответствии с требованиями расчетов, условий эксплуатации и различных воздействий окружающей среды. Применение в качестве рабочей арматуры арматурных сталей, не предусмотренных нормами, в том числе импортных сталей или сталей, выпускаемых по Техническим условиям, допускается в установленном порядке после всестороннего исследования их свойств, перечисленных выше. В качестве арматуры могут быть применены листовой или фасонный металлопрокат, а также композитные материалы на основе стеклянных, углеродных и минеральных волокон. Применение этих материалов в мостовых конструкциях допускается на основании специально разработанных нормативных документов, утвержденных в установленном порядке. Арматура железобетонных конструкций в эксплуатационных условиях работает как упругий материал. Модуль упругости для каждого класса арматуры устанавливается нормами. Напрягаемая арматура, находящаяся в условиях интенсивной работы, дает некоторые пластические деформации и теряет часть начального напряжения. Потеря части начального напряжения называется релаксацией. Объемный вес железобетона зависит от количества арматуры. При насыщении бетона арматурой до 3 % от его объема - объемный вес железобетона γ = 2,5 т / м 2, при большем проценте армирования объемный вес железобетона определяется по реальным объемам бетона и стали, при этом принимают: - объемный вес бетона равным 2,4 т / м 2; - объемный вес стали равным 7,85 т / м

Назначение размеров ребристых пролетных строений при проектировании

1. Назначается число ребер в поперечном сечении и расстояние между ними. Для железных дорог расстояние между блоками в двухблочных Т - образных пролетных строениях принято равным 180 см из условия обеспечения минимальных изгибающих моментов в плите. В П - образных блоках - из условия обеспечения устойчивости на опрокидывание 100 - 140 см. Для автодорог расстояние между ребрами колеблется от 120 до 250 см (меньшая величина относится к пролетным строениям длиной 10 - 12 метров без объединения плит, большая - при длине до 30 - 40 метров с объединением блоков в плитах). Как правило, сокращение числа ребер приводит к экономии материалов (расход на ребра уменьшается, на плиту возрастает), но окончательный выбор должен быть обоснован.

2. Назначается высота блока h . Часто на выбор высоты сечения оказывает влияние выполнение требований по прогибам. Увеличение высоты приводит к росту плеча внутренней пары сил (сжатие в бетоне, растяжение в арматуре) и к уменьшению самих сил. Следствием этого является уменьшение количества арматуры в растянутой зоне балки и бетона в сжатой зоне плиты. Но расход материалов на стенку при этом возрастает из-за увеличения ее высоты. Необходимо проводить экономический анализ, руководствуясь требованиями норм по назначению минимальных размеров плиты. Для путепроводов иногда сознательно идут на менее экономичную конструкцию с меньшей высотой блоков, но и с меньшей высотой насыпи подходов. 2 2

3. Назначается толщина плиты h f . При этом учитывается ее работа на изгиб в поперечном направлении на местную нагрузку, а также работа в составе всего сечения. Кроме этого нормы регламентируют минимум для толщины плиты. При меньших величинах приобретают большое значение дефекты изготовления - раковины, отклонения арматуры от проектного положения.

4. Назначается толщина ребра b . Минимальный размер определяется условиями нормального бетонирования стенки: должна быть исключена возможность зависания бетона при бетонировании и образования раковин. Толщина ребра должна подтверждаться расчетом на главные напряжения. В соответствии с этим расчетом величина " b " может изменяться по длине пролета, увеличиваясь к опорам. Наиболее технологичны блоки с постоянной толщиной ребра на всей длине блока, за исключением приопорных участков.

5. Назначаются размеры нижнего пояса. В нижнем поясе располагается рабочая арматура, воспринимающая возникающие растягивающие напряжения. После подбора количества этой арматуры производят ее расстановку с учетом требований норм. Затем получают очертание нижнего пояса. В предварительно напряженных конструкциях на размеры нижнего пояса также оказывает влияние работа нижнего пояса на сжатие. В момент передачи усилий предварительного напряжения с арматуры на бетон в стадии изготовления или монтажа вводятся ограничения по величине сжимающих напряжений. 3 3

6. Назначение очертания блока в целом. При проектировании необходимо, по возможности, избегать сочетания частей массивных и тонких, так как в них протекание деформации усадки различно. Следует избегать конструкций, в которых может произойти защемление опалубки при изготовлении. При конструировании надо устранять концентраторы, предусматривая плавные переходы в местах изменения сечения и соединения отдельных частей конструкции между собой. Особенно внимательно следует конструировать входящие углы, устраивая здесь закругления или вуты. Железобетонные индустриальные балочные пролетные строения изготавливаются централизованно на заводах или полигонах, перевозятся к строительной площадке по железной или автомобильной дороге и устанавливаются в проектное положение кранами. При этом к ним предъявляется ряд требований, которые необходимо учитывать как при проектировании, так и при разработке технологии изготовления и монтажа балок. 1) При проектировании формы пролетного строения необходимо, 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 при расчете конструкции затруднен и которые могут вызвать появление непредусмотренных трещин в бетоне. На рисунке (а) изображена конструкция, в которой вследствие деформаций от усадки или охлаждения возможно защемление опалубки и появление растягивающих напряжений в бетоне. Стенка, стремясь сократиться по высоте, испытывает растягивающие напряжения вследствие сопротивления опалубки, поэтому целесообразнее применять конструкции с другой формой поперечного сечения (б) или предусматривать устройство в опалубке упругих прокладок, обеспечивающих свободные деформации конструкции при усадке бетона. 4 4 Необходимо исключать концентрацию напряжений в конструкции, возникающую в местах резкого изменения сечения и соединения отдельных частей конструкции между собой. Особенно внимательно следует конструировать входящие углы поверхности бетона, устраивая здесь закругления или вуты. 2) Конструкция должна иметь минимальное число стыков, конструкция которых должна быть простой и надежной и проверенной экспериментальным и опытным путем. Часто стыки являются причиной возникновения различных расстройств и трещин. 3) В целях снижения транспортных расходов и более гибкого использования кранового оборудования масса перевозимых и монтируемых конструкций должна быть минимальной и отвечать грузоподъемности кранового оборудования. Масса блоков так же ограничена наличием и состоянием дорог в районе строительства; Монтажные краны позволяют устанавливать на опоры блоки массой до 130 тонн при длине пролетов до 33 метров для железных дорог (при длине в 33 метра грузоподъемность крана 117 тонн) и 45 метров для автодорог; 4) По условиям перевозки монтажных элементов необходимо выполнять требования габаритности, то есть габаритные размеры блоков строго ограничены габаритами подвижного состава. Для железной дороги: при длине блока менее 14 метров предельная ширина блока 325 см ( перевозится на одной платформе ), 5 5 при длине блока в 33 метра его ширина - 270 см (перевозится на двух платформах, необходимо учитывать смещение оси блока относительно оси пути при прохождении кривых участков пути ), предельная высота блока зависит от его ширины (чем блок уже, тем он выше) и колеблется от 240 до 350 см. Для автодороги предельная ширина блоков обычно составляет 250 см, а высота - 350 см. 5) Из условий заводского производства форма монтажных блоков должна допускать возможность их изготовления на потоке в металлической опалубке с применением современных способов укладки бетона и механизации работ на всех этапах изготовления. 6) Для новых мостов обязательно соблюдение принципа модульности и унификации в строительстве.

Особенности работы изгибаемых железобетонных элементов без предварительного напряжения арматуры.

Стадия I соответствует началу загружения. При этом эпюры напряжений характерны для упругой работы изгибаемых бетонных элементов, применение которых в мостовых конструкциях не допускается. Такие эпюры могут быть на концевых участках железобетонных балок, если маловероятно образование в них наклонных трещин. К концу стадии 1 интенсивно развиваются неупругие деформации растянутого бетона. Нормы проектирования строительных конструкций в отдельных случаях допускают расчет бетонных элементов с учетом сопротивления бетона растянутой зоны в предположении прямоугольной эпюры σb в ней (рис. б). 4

Стадия II характеризуется наличием нормальных трещин в растянутой зоне бетона, причем в расчетах мостов для сечений с трещинами совсем не учитывается растянутый бетон и все растягивающее усилие воспринимается лишь арматурой. Первые две эпюры σb и τb стадии II соответствуют кратковременному действию нагрузки и построены с учетом начального модуля упругости бетона Еb , а третья эпюра (σb) - многократному приложению нагрузок при использовании модуля деформаций бетона Eb´ (с учетом виброползучести), существенно меньшему значению Еb. По СНиП 2.05.03-84 первые эпюры применялись в расчетах на трещиностойкость, а третья - на выносливость (рис. б). Однако с учетом изменений этих норм в 1992 г. все расчеты элементов мостов с ненапрягаемой арматурой следует производить с модулем Еb'. При этом величина Еb' не учитывается в прямом виде, она входит в коэффициенты приведения n'= Es / Еb', значения которых даны в нормах в зависимости от класса бетона.

Стадия III (см. рис. б) соответствует моменту работы изгибаемой балки при ее разрушении. В элементах с нормальным содержанием растянутой арматуры (случай 1) разрушение носит пластический характер, начинается с течения арматуры растянутой зоны и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. При проектировании балок стараются избегать переармированных сечений (случай 2), когда разрушение происходит по бетону сжатой зоны при неполном использовании растянутой арматуры. С этой целью относительная высота сжатой зоны бетона ξ=x/h0 должна быть ограничена нормируемой величиной ξy ,т. е. ξ ≤ ξy.

Основные системы ж/б мостов

В современном мостостроении железобетонные мосты получили широкое применение при малых, средних и даже больших пролетах. В них применяются разнообразные конструктивные решения и статические схемы: балочные, рамные, арочные и комбинированные. Наибольшее распространение получили балочные мосты с использованием разрезных, неразрезных и консольных систем. Балочные разрезные системы (рис. 1, а) используют для перекрытия небольших пролетов (6—42 м). Неразрезные балочные мосты (рис. 1, б) применяют при пролетах от 30—40 до 100— 130 м. Неразрезная система характеризуется большей жесткостью и меньшей деформативностью пролетного строения от временных нагрузок. Однако применение неразрезной системы возможно только при достаточно прочных грунтах в основании опор. Осадка опор в балочных неразрезных пролетных строениях может вызвать появление значительных дополнительных усилий и служить причиной разрушения моста. В консольных системах (рис. 1, в) подвесные пролетные строения пролетом l1 опираются на консоли 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 усилий. Опоры неразрезных и консольных мостов вследствие размещения на них по одной опорной части и центрального их загружения имеют меньшую ширину, чем опоры разрезных мостов. 2 Простейшие рамные системы мостов (рис. 1, 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. 1, д). Рис. 1. Балочные и рамные мосты. 3 В последние годы получили распространение мосты из Т-образных рам: рамно-балочные и рамно- консольные. Рамно-балочные системы (рис. 2, а) мостов получаются из рамных и подвесных пролетных строений, шарнирно опертых на консоли рам. Пролеты l таких систем могут быть в пределах от 40 до 150 м. В ригелях Т-образных рам возникают только отрицательные изгибающие моменты, а в подвесных разрезных пролетных строениях — только положительные. Опоры этих рам от действия вертикальных нагрузок передают на основание вертикальную силу и изгибающий момент. В рамно-консольных системах Т-образные рамы шарнирно связаны между собой (рис. 2, б). Такие системы применяют для пролетов 60—200 м. Опоры мостов этой системы передают на основание еще и горизонтальную силу. Консоли рам в месте сопряжения могут быть объединены бетоном, в этом случае получается многопролетная рамная система с пролетами до 250 м. Рассмотренные рамные системы возводятся навесным бетонированием или навесным монтажом. В СССР были построены также мосты особой рамно-консольной системы (рис. 2, е), Т-образные рамы которых состоят из двух полуарок, связанных затяжкой в уровне проезжей части. Т-образные рамы шарнирно связаны между собой в середине пролета. В мостах такой конструкции применены пролеты 90—120 м. При прочных грунтах в основании опор возможно применение мостов арочных систем (рис. 3, 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. 4 Рис. 2. Рамно-балочная и рамно-консольная системы мостов. Рис. 3,а. Мост арочной системы. Рис. 3,б. Мост вантовой системы. В последние годы находят применение вантовые системы (рис. 3, б). Они представляют собой неразрезные балки, поддерживаемые наклонными вантами, закрепленными на вершинах вертикальных пилонов опор. Ванты работают только на растяжение, они создают упругие опоры для балки жесткости, что облег- чает ее работу. Пилоны работают в основном на сжатие. Пролеты мостов таких систем в настоящее время составляют несколько сот метров. Современные железобетонные мосты сооружают как монолитными, так и сборными. Монолитные мосты строят различными способами с использованием инвентарной металлической опалубки. Монолитные мосты более надежны, но темпы их строительства ниже, чем сборных. Их целесообразно использовать при больших пролетах. Сборные мосты монтируют из элементов, изготовленных на заводе или полигоне. Применение сборных мостов позволяет увеличить темпы строительства, уменьшить трудоемкость работ на объекте.

Конструкция проезжей части.

Под проезжей частью пролетных строений, в широком смысле этого понятия, подразумевают совокупность конструктивных элементов, воспринимающих действие подвижных нагрузок и передающих их на несущую часть пролетного строения. В состав проезжей части входят мостовое полотно и несущие элементы. Мостовое полотно расположено над несущими элементами проезжей части и предназначено для обеспечения безопасности движения транспортных средств и пешеходов, а также для отвода воды. Мостовое полотно железобетонных мостов (как и других) включает следующие конструктивные элементы: - одежду ездового полотна, - одежду тротуаров, - ограждающие устройства, - устройство для водоотвода, - деформационные швы, - сопряжение моста с подходами. Мостовое полотно железобетонных мостов расположено на плите проезжей части, которая является несущим элементом проезжей части и вместе с тем входит в состав основных несущих конструкций пролетного строения, образуя вместе с ними пространственно-работающую систему. Одежду ездового полотна устраивают для следующих основных функций: - защищать нижележащие конструкции от механического воздействия, выступая при этом в качестве слоя износа; - защищать нижележащие конструкции от воздействия атмосферной влаги, служить гидроизоляцией; обеспечивать комфортность движения своей гладкой поверхностью. Одежда ездового полотна (рис. 4) располагается на железобетонной плите проезжей части и состоит из: - выравнивающего слоя, - гидроизоляции, - защитного слоя изоляции, - покрытия. Рис. 4. Одежда ездового полотна: 1 — асфальтобетон; 2 — защитный слой; 3 — гидроизоляция, 4 — выравнивающий слой; 5 — плита проезжей части. Выравнивающий слой под гидроизоляцию устраивают из мелкозернистого бетона класса бетона по прочности на сжатие не ниже В25 толщиной не менее 30 мм. По выравнивающему слою устраивают оклеечную гидроизоляцию из рулонных материалов. В больших мостах, а также в районах с обильными атмосферными осадками для гидроизоляции применяют рулонные материалы повышенного качества. Над оклеечной гидроизоляцией устраивают защитный слой из мелкозернистого бетона с водоцементным отношением не выше 0,42 толщиной не менее 40 мм. Этот слой предназначается для защиты гидроизоляции от возможных повреждений ее при устройстве и ремонте покрытия. Защитный слой армируют плоскими стальными сетками из проволоки по ГОСТ 23279, укладка которых непосредственно на гидроизоляцию не допускается. Покрытие одежды ездового полотна выполняют из двухслойного асфальтобетона общей толщиной 90 мм при укладке его на защитный бетонный слой и 110 мм при укладке непосредственно на гидроизоляцию. При применении для покрытия проезжей части цементобетона его толщину принимают не менее 120 мм. Конструкция тротуаров и ограждений. Тротуар пролетного строения — часть мостового полотна, предназначенная для безопасного движения пешеходов. На тротуарах покрытие выполняют толщиной 30 – 40 мм из асфальтобетона. Различают повышенный тротуар, если он расположен выше уровня проезда (рис. 5, а), и пониженный, если расположен в уровне проезжей части (рис. 5, б). Тротуары устраивают на каждой стороне моста и ограждают их с наружных сторон перилами высотой не менее 1,1 м. Рис. 5. Тротуары повышенного и пониженного типа. Ширину тротуаров назначают по расчету в зависимости от расчетной перспективной интенсивности движения пешеходов в час «пик». Минимальная ширина тротуара 1 метр, а в городах и населенных пунктах – 1,5 метра. Ширина многополосных тротуаров назначается кратной 0,75 м. Ранее применяли в основном повышенные тротуары. В монолитных мостах тротуары выполняли в виде приподнятой консоли плиты проезжей части (рис. 6, а), в сборных мостах их монтировали из тротуарных блоков, прикрепляемых на краю проезжей части (рис. 6, б). В настоящее время отдается предпочтение тротуарам пониженного типа. Их применение стало возможным в сочетании с надежным ограждением. Ограждение — конструктивный элемент мостового полотна, устраиваемый на границах ездового полотна, предназначенный для предотвращения съезда транспортных средств за его пределы и исправления траектории движения транспортного средства при наезде на ограждение. Ограждение может быть бетонным, железобетонным и металлическим. По конструкции различают барьерное ограждение из стоек и горизонтальной профильной стальной ленты или трубы, укрепленных на стойках на некотором уровне над верхом покрытия, и парапетное ограждение в виде железобетонной стенки различной конфигурации. Высоту ограждений на мостах и путепроводах в городах и на автомобильных дорогах I—III категорий принимают не менее 0,75 м для барьерных и 0,6 м для парапетных ограждений. Рис. 6. Монолитные и сборные тротуары повышенного типа. Рис. 7. Современные тротуары пониженного типа. Конструкция ограждений увязывается с конструкцией тротуаров. В действующих типовых проектах предусмотрены три варианта их совместных решений. В первом варианте (рис. 7, а) тротуары и барьерные ограждения выполняются из накладных железобетонных блоков, в которых объединены функции тротуаров и барьерных ограждений. Блоки крепятся к плите проезжей части путем сварки закладных деталей, предусмотренных в блоках и плите. Одежда для таких тротуаров предусматривается из цементобетона толщиной слоя не менее 40 мм. При гладкой поверхности тротуарных блоков на мостах, расположенных вне городов, поселков, населенных пунктов, допускается применять блоки без покрытия. Во втором варианте (рис. 7, б) тротуары выполняют из накладных железобетонных блоков, к которым крепят металлическое барьерное ограждение. Одежда тротуаров такая же, как в предыдущем варианте. В третьем варианте тротуар (рис. 7, в) устраивают непосредственно по железобетонной консольной плите, металлическое барьерное ограждение крепят также непосредственно к плите. Одежда тротуаров, устраиваемых по железобетонной плите без применения сборных тротуарных блоков, аналогична одежде ездового полотна с цементобетонным покрытием, однако толщина покрытия составляет лишь 60 мм. Ограждения на разделительной полосе предусматриваются, если: они имеются на подходах к мосту, на разделительной полосе расположены опоры контактной сети или освещения, конструкция разделительной полосы не рассчитана на выезд на нее транспортных средств. Ограждения на разделительной полосе выполняют той же конструкции, что и тротуаров (рис. 8). Конструкции ограждений должны препятствовать падению транспортных средств с моста, создавать условия для безопасного движения пешеходов по тротуарам, защищать несущие конструкции моста от повреждений и позволять быструю замену или исправление поврежденных элементов ограждения. Рис. 8. Блоки ограждений на разделительной полосе. Разновидностью ограждений на тротуарах являются перила. Они обеспечивают безопасность пешеходов и служат архитектурным оформлением сооружения. В железобетонных мостах перила выполняют из железобетона, чугунного художественного литья или из стального проката, соединенного сваркой в решетчатые блоки. На рис. 9 приведена конструкция блока металлического перильного ограждения, рекомендуемого действующими типовыми проектами. Верхний элемент блока выполнен из трубы диаметром 76x4 мм, нижний — из уголка 100X63X8, соединение на сварке этих элементов выполняется при помощи круглых стержней диаметром 26 мм с шагом 150 мм. Прикрепление перильных блоков к тротуарам осуществляется с помощью приварки их к закладным планкам. Поверхности перил и металлических ограждений должны защищаться от коррозии масляной краской или органосиликатными материалами. Рис. 9. Блок металлического перильного ограждения. 1 – верхний элемент из трубы; 2 – заполнение из круглой стали; 3 – нижний элемент из уголка. Водоотвод. Элементы железобетонных конструкций, находящиеся под воздействием атмосферных осадков, сравнительно быстро приходят в негодность: бетон разрушается, арматура коррозирует. Для предохранения железобетонных конструкций мостов, помимо гидроизоляции, устраивают водоотвод с поверхности ездового полотна и тротуаров. Для обеспечения быстрого отвода воды поверхностям ездового полотна и тротуарам придают продольные (не менее 5‰) и поперечные (не менее 20‰) уклоны. При продольном уклоне свыше 10‰ нормами проектирования допускается уменьшение поперечного уклона при условии, что геометрическая сумма уклонов будет не меньше 20‰. В зависимости от объема атмосферных вод и условий отвода применяют различные способы водоотвода. Если под мостовым сооружением не находятся никакие конструкции, то применяется неупорядоченный отвод воды через тротуары. Он обеспечивается одинаковым поперечным уклоном ездового полотна и тротуаров (рис. 10). Для предотвращения увлажнения крайних элементов пролетного строения в этом случае в консольных плитах тротуаров устраивают слезники 1. Рис. 10. Схема водоотвода через тротуары: 1 – слезник; 2 – пористая резина; 3 – мастика. При невозможности произвольного сброса воды с моста применяется упорядоченный отвод воды в определенных местах через водоотводные трубки (рис. 11). Верх водоотводных трубок располагается ниже поверхности, с которой отводится вода, не менее чем на 1 см. С помощью трубок отводится также вода, стекающая по слою гидроизоляции в одежде ездового полотна и тротуаров. Для этого гидроизоляция заводится во внутреннюю поверхность водоотводной трубки и прижимается приемной воронкой. Водоотводные трубки должны иметь внутренний диаметр не менее 150 мм. Расстояния между трубками на ездовом полотне автодорожных и городских мостов вдоль пролета устанавливают в зависимости от продольного уклона ездового полотна. Они должны составлять не более 6 м при продольном уклоне 5‰ и 12 м при уклонах от 5 до 10‰. Число трубок на одном пролете не должно быть меньше трех. При необходимости отвода воды за пределы мостового сооружения используются лотки, устраиваемые вдоль бордюра или барьерного ограждения. В этом случае необходимо обеспечить железобетонными лотками защиту обочин и откосов насыпи подходов от сосредоточенных водных потоков. Рис. 11. Схема водоотвода через трубки: 1 – водоотводная трубка; 2 – одежда проезжей части.

Деформационные швы и сопряжение моста с насыпью.

Для обеспечения свободы перемещений смежных торцов пролетных строений при воздействии временных нагрузок и колебаний температуры проезжую часть разделяют поперечными швами, которые называют деформационными. Деформационные швы располагают над промежуточными опорами между торцами соседних пролетных строений и в местах примыкания пролетных строений к шкафным стенкам устоев. Конструкции деформационных швов должны быть непроницаемыми для воды и грязи, работоспособными в расчетном диапазоне температур. Конструкция деформационного шва влияет на внешний вид покрытия проезжей части, комфортабельность и безопасность движения по мосту, на срок службы шва. Деформационные швы по внешнему виду и характеру работы подразделяют на: - закрытые, - заполненные, - перекрытые. В закрытых деформационных швах горизонтальные перемещения торцов пролетных строений обеспечиваются деформациями заполнителя в зазоре между торцами смежных пролетных строений. В этих швах (рис. 12) зазор между торцами пролетных строений закрыт обычным покрытием 1, уложенным над зоной стыка без разрыва. Основу конструкции этого типа составляет петлеобразный компенсатор 7, заанкеренный в выравнивающем слое, и эластичное заполнение 10 петли и 9 зазора в уровне защитного слоя 3 гидроизоляции 4. Рис. 12. Конструкция деформационного шва закрытого типа с армированным асфальтобетонным покрытием. 1 — покрытие, 2 — армирующая сетка, 3 — защитный слой, 4 — гидроизоляция, 5 — отделяющая прокладка, 6 — перекрытие зазора, 7 — компенсатор, 8 — анкерный стержень, 9 — мастика, 10 — пористый заполнитель. Сопротивление образованию трещин в покрытии повышают армированием его сеткой 2 и частичным отделением покрытия от защитного слоя специальными прокладками 5. Последний способ обеспечивает возникновение меньших относительных деформаций в связи с распределением полной деформации на большой длине. Максимальная амплитуда допускаемых перемещений в швах закрытого типа в случае применения неармированного асфальтобетона составляет 10 мм, в случае армированного—15 мм при t ≥ - 15°С и 10 мм при t ≥ - 25°С. К швам заполненного типа относят конструкции с заполнением мастикой (рис. 13) или с резиновыми вкладышами-компенсаторами (рис. 14). В заполненных деформационных швах покрытие устраивают с зазором, который впоследствии заполняют упругим материалом (рис. 13). Деформации его обеспечивают перемещения торцов пролетных строений. Надежность работы этих швов зависит от материала заполнения и прочности кромок. При увеличении зазора создаются условия для разрушения кромок цементобетонных покрытий. В связи с этим кромки усиливают (рис. 13, в) стальными окаймлениями с надежной их анкеровкой. Перемещения, допускаемые на швы с заполнением мастиками, составляют при асфальтобетонном покрытии 12 мм, при цементобетонном — 18 мм, при цементобетонном с окаймлением — 22 мм. Рис. 13. Деформационные швы с заполнением мастикой a — при асфальтобетонном покрытии, б — при цементобетонном покрытии или с устройством бетонного прилива, в — варианты усиления кромки шва. Рис. 14. Конструкции деформационных швов с резиновыми компенсаторами а — с одним компенсатором К 8, б — с двумя компенсаторами К 8. Деформационные швы с резиновыми компенсаторами 1 (рис. 14, а) применяют при перемещениях до 30 мм в мостах и путепроводах I—V категорий и в городах. На дорогах I категории и в городах допускается устройство модульных швов с двумя рядами компенсаторов, обеспечивающих перемещения до 100 мм (рис. 14, б). Деформационные швы с резиновыми компенсаторами применяют в районах с минимальной среднесуточной температурой воздуха выше температуры хрупкости резины (t=+5°С). В перекрытых швах горизонтальные перемещения торцов пролетных строений обеспечиваются изменением положения элемента, перекрывающего зазор, относительно оси шва. Деформационные швы перекрытого типа применяют при перемещениях до 400 мм. Различают следующие их разновидности: с плоским скользящим листом (рис. 15, а), со скошенным скользящим листом (рис. 15, б), со скошенным «плавающим» скользящим листом (рис. 15, в), с консольной гребенчатой плитой (рис. 16, а) и со скользящей гребенчатой плитой (рис. 16, б). Рис. 15. Деформационные швы перекрытого типа а—с плоским скользящим листом, б — со скошенным скользящим листом, в — со скошенным «плавающим» скользящим листом, 1 — скользящий лист, 2—резиновая прокладка, 3 — пружина, 4 — окаймление кромки, 5 — ребро жесткости окаймления, 6 — водоотводный лоток. Рис. 16. Деформационные швы с гребенчатыми плитами: а — консольного типа; б — скользящего типа. Пружины размещены в обойме, заполненной техническим вазелином. Деформационные швы со скошенным скользящим листом (рис. 15, б) и с плавающим листом (рис. 15, в) обеспечивают плавный въезд автомобилей на шов н перемещения до 300 мм. Еще более плавный проезд по швам обеспечивают швы с гребенчатыми плитами (см. рис. 16), но предельное перемещение, обеспечиваемое ими, составляет 250 мм. При перемещениях более 300 мм применяют более сложные конструкции швов откатного типа. Рис. 17. Сопряжение моста с подходами с помощью переходной плиты. Деформационные швы являются дорогостоящими и сложными элементами мостового полотна. В связи с этим наметилась тенденция к сокращению их числа путем применения неразрезных и температурно-неразрезных пролетных строений, обеспечивающих лучшую плавность движения транспортных средств. В неразрезных мостах существует минимальное количество деформационных швов. Их устанавливают только между торцами пролетных строений и шкафными стенками устоев. Эти швы обеспечивают плавность въезда и съезда на мост и способствуют сопряжению моста с насыпью подходов. Одним из наиболее важных требований к сопряжению моста с насыпью является обеспечение плавности перехода от насыпи к мосту. Этому способствует устройство одинакового покрытия иа мосту н подходах. Кроме того, необходимо обеспечить плавность перехода от различных упругих деформаций насыпи и пролетного строения как по величине деформаций, так и по скорости их протекания. Это достигается путем создания в местах сопряжения моста с насыпью специальных переходных участков в виде переходных плит, отмосток и подушек из щебенчатых и песчано-гравийных материалов (рис. 17). Переходные плиты одним концом опираются на выступ шкафной стенки, а другим — на железобетонный лежень. Плиты укладывают с уклоном 1 : 10 в сторону насыпи и закрепляют штырями. Под плитой устраивают подушку из дренирующего материала.

Виды балочных мостов и области их применения

В настоящее время железобетонные балочные мосты по общей их протяженности составляют более трети общей протяженности всех автодорожных мостов. По принятой для мостов классификации балочные железобетонные мосты различают: - по статистической схеме: - разрезные, - температурно-неразрезные, - неразрезные, - консольные; - по расположению уровня проезда: - с ездой поверху, - с ездой понизу; - по типу несущей конструкции пролетного строения: - плитные (рис. 1, а), - ребристые (рис. 1, б , в , г ) , - плитно-ребристые (рис. 1, а ) , - коробчатые (рис 1, е, ж) , - сквозные (рис. 1, и ); - по способу армирования: - с ненапрягаемой, - предварительно напрягаемой арматурой; - по способу производства работ: - из монолитного, - из сборно-монолитного, - из сборного железобетона. Из всех видов железобетонных балочных мостов наибольшее распространение получили разрезные сборные мосты с ездой поверху преимущественно с предварительно напряженной арматурой. В значительной мере это объясняется тем, что они лучше других соответствуют методам индустриального строительства. Для пролетных строений мостов в соответствии с единой в СССР модульной системой был принят укрупненный модуль 300 см, в соответствии с которым приняты унифицированные размеры плитных и ребристых пролетных строений из элементов следующих длин: 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 33 и 42 м. В соответствии с этими размерами были разработаны типовые пролетные строения. Опыт их применения показал, что при пролетах до 12 м экономически целесообразны плитные пролетные строения. При пролетах 15 и 18 м применение плитных пролетных строений возможно, но с ними конкурируют ребристые. В мостах с пролетами от 12 до 33 м получили наибольшее распространение ребристые пролетные строения из сборных предварительно напряженных элементов. Рис. 1. Поперечные сечения пролетных строений балочных мостов: а — плитных, б, в, г — ребристых, д — плитно - ребристых, е, ж — коробчатых, з — со сплошными главными балками с ездой понизу, и — со сквозными главными балками с ездой понизу. Балки длиной 42 м широкого распространения не получили в связи с трудностями их монтажа и транспортировки. В районах, удаленных от мест изготовления сборных предварительно напряженных элементов, применяют при пролетах до 18 м сборные пролетные строения с ненапряженной каркасной арматурой. В глубинных районах, где любые сборные элементы экономически не оправданы, применяют монолитные разрезные мосты. В настоящее время широко применяют температурно-неразрезные пролетные строения. Их создают из унифицированных элементов за счет объединения плит в уровне проезжей части таким образом, чтобы при горизонтальных и температурных воздействиях они работали как неразрезные, а при вертикальных — как разрез- ные. Их применение значительно сокращает необходимое количество деформационных швов. Кроме того, в настоящее время наметилась тенденция использования унифицированных железобетонных балок длиной 18—42 м для получения неразрезных пролетных строений путем омоноличивания их на опоре или в зоне минимальных моментов. Это открывает возможность для получения неразрезных пролетных строений с пролетами до 63 м. В мостах с пролетами 24—42 м находят применение плитно-ребристые конструкции (ПРК). Для мостов с пролетами 63 м и более перспективны неразрезные пролетные строения коробчатого сечения. В этой области пролетов применяются также мосты консольной системы. Мосты с ездой понизу применяются редко, только в том случае, когда необходимо иметь минимальную строительную высоту пролетного строения.

Влияние способов возведения мостов на их конструкцию.

Рис. 2. Способы возведения пролетных строений. Конструктивные и технологические решения балочных пролетных строений во многом зависят от способов их возведения. Способы возведения различны для монолитных, сборно-монолитных и сборных мостов. Монолитные мосты могут выполняться в опалубке на подмостях, методом попролетного бетонирования, методом продольной надвижки и методом навесного бетонирования. Способ бетонирования на подмостях позволяет придать пролетному строению и его армированию наиболее рациональные формы для восприятия постоянных и временных нагрузок. Однако он менее индустриален, чем остальные, и применяется, как правило, только для сложных в плане сооружений. Более технологичен метод попролетного бетонирования. Пролетные строения при этом методе (рис. 2, а) сооружают в опалубке, размещенной на передвижных подмостях. Подмости вместе с опалубкой передвигают вдоль моста по мере готовности предыдущего пролета. Метод попролетного бетонирования наиболее рационален в многопролетных мостах. Он требует, чтобы поперечное сечение пролетного строения имело неизменные по длине размеры и поэтому не мешало передвижению опалубки, чтобы все пролеты были одинаковыми, а вся напрягаемая арматура оканчивалась в стыке бетонируемых участков. В процессе возведения моста этим способом статическая схема пролетного строения изменяется, что необходимо учитывать при проектировании. При возведении мостов методом продольной надвижки пролетные строения бетонируют на всю или часть их длины на насыпи подходов и затем надвигают на опоры (рис. 2, б). Статическая схема пролетного строения в процессе надвижки все время изменяется, что требует установки на период надвижки временной напрягаемой арматуры. Пролетное строение по условиям производимых работ должно иметь постоянную высоту. Неразрезные мосты с большими пролетами и высокими опорами целесообразно возводить методом навесного бетонирования (рис. 2, в). Пролетные строения бетонируют уравновешенно небольшими участками в виде консолей от опор к серединам пролетов в подвесной опалубке. После твердения бетона на очередном участке его обжимают напрягаемой арматурой, располагаемой в верхней части сечения консолей. Напрягаемую арматуру в нижнем поясе устанавливают после объединения консолей в серединах пролетов. Сборно-монолитные пролетные строения возводят без применения подмостей. Пролет вначале перекрывают сборными балочными элементами (рис. 2, г). Затем элементы объединяют в поперечном направлении монолитным железобетоном. После твердения монолитной части пролетное строение можно оставить разрезным, превратить его в температурно-неразрезное или в неразрезное. В последнем случае над опорами необходимо устанавливать арматуру для восприятия отрицательного изгибающего момента. Сборное разрезное и температурно-неразрезное пролетные строения из унифицированных плитных или ребристых элементов длиной до 33 м монтируют с помощью стреловых и козловых кранов или специальных шлюзовых кранов-агрегатов различных типов. Обычно этот простейший способ монтажа не оказывает влияния на конструкцию элементов пролетного строения, так как в процессе монтажа элементы пролетного строения работают по той же статической схеме, что и в процессе эксплуатации. При строительстве неразрезных пролетных строений из блоков ПРК рекомендуется метод попролетной сборки (рис. 2, д) на перемещаемых подмостях. Подмости представляют специальный агрегат, который перемещается из пролета в пролет, опираясь на опоры моста. Конструкция пролетного строения не должна препятствовать перемещению подмостей. При пролетах более 42 м неразрезные пролетные строения возводят методом надвижки или методом навесного монтажа. Метод надвижки (рис. 2, е) применяют только для неразрезных пролетных строений с постоянной высотой балок. Конструкция пролетного строения, возводимая этим методом, усложняется в связи с тем, что характер работы пролетного строения при надвижке существенно отличается от работы в стадии эксплуатации. Метод навесной сборки (рис. 2, ж) позволяет монтировать неразрезные пролетные строения значительных пролетов с переменной высотой по их длине. Монтаж ведется от опор к середине пролета уравновешенно. Напряженную арматуру в консолях устанавливают вдоль верхней плиты. По окончании монтажа консолей в серединах пролетов их объединяют и устанавливают нижнюю напрягаемую арматуру. Различие в работе таких конструкций в стадии монтажа и период эксплуатации невелико в связи с тем, что доля временной нагрузки по сравнению с постоянной нагрузкой невелика при больших пролетах. В зависимости от местных условий и имеющегося монтажного оборудования возможны различные комбинации рассмотренных методов, а также и другие методы. При проектировании балочных пролетных строений любых видов принимают во внимание предполагаемый способ строительства, учитывая его влияние на работу конструкции, как в период строительства, так и в период эксплуатации.

Конструкции разрезных пролетных строений с ненапрягаемой арматурой

Разрезные пролетные строения с ненапрягаемой арматурой еще находят применение в районах, удаленных от баз изготовления предварительно напряженных конструкций. Они могут быть монолитными и сборными, плитными и ребристыми. Плитные пролетные строения с ненапрягаемой арматурой применяются в основном в монолитных мостах при пролетах до 6—9 м. Поперечные сечения плитных пролетных строений делают прямоугольными (рис. 3) или пятиугольными (верхней поверхности придают двускатные уклоны от середины плиты к тротуарам). В первом случае на плите устраивают бетонный сточный треугольник, а по нему гидроизоляцию; во втором — под гидроизоляцию укладывают тонкий выравнивающий слой из мелкозернистого бетона. Поверх гидроизоляции наносят защитный слой бетона толщиной 4 см, а по нему асфальтобетонное покрытие толщиной не менее 9 см. Тротуары устраивают повышенного типа на консольных свесах. Монолитные плиты армируют гладкой арматурой, стержнями периодического профиля или сварными сетками. Часть продольной рабочей арматуры пропускают по всей длине, остальную отгибают в нескольких плоскостях у опор для восприятия главных растягивающих напряжений. В поперечном направлении устанавливается арматура небольшого диаметра для фиксации расстояний между рабочей арматурой и улучшения распределения нагрузки. Ее называют распределительной. Рис. 3. Плитное монолитное пролетное строение с ненапрягаемой арматурой Рис. 4. Ребристое монолитное пролетное строение с ненапрягаемой арматурой. Мосты с ребристыми пролетными строениями с ненапрягаемой арматурой применяют при пролетах более 6—9 м. Они состоят из главных балок, перекрывающих пролет, и плиты проезжей части (рис. 4, а). Плита проезжей части является сжатой зоной главных балок, участвуя в их работе на изгиб. Она также распределяет нагрузку между главными балками, обеспечивая пространственную работу пролетного строения. Ребристые пролетные строения выполняют, как правило, сборными. Монолитными их выполняют лишь в тех случаях, когда применение сборных не оправдано из-за малого объема строительства или затруднено из-за удаленности баз изготовления сборных конструкций. При строительстве монолитных ребристых пролетных строений представляется возможным применять наиболее целесообразное количество балок и их размеры в зависимости от пролета. Обычно расстояние b между главными балками составляет 2—3 м (рис. 4, б). Главные балки объединяют между собой в поперечном направлении поперечными балками (диафрагмами), обеспечивающими пространственную работу пролетного строения. Диафрагма обычно размещают в опорных сечениях, в середине пролета и в четвертях пролета, если расстояние между ними не меньше 4—6 м. Иногда расстояние между главными балками увеличивают до 4—6 м, в этом случае между главными балками устанавливают второстепенные балки, уменьшающие пролет плиты. Конструкция сборных пролетных строений определяется исходными монтажными элементами, назначаемыми с учетом условий их изготовления, транспортировки и монтажа. Рис. 5. Сборные и сборно-монолитные ребристые пролетные строения. Широкое распространение получили бездиафрагменные пролетные строения из тавровых балок (рис. 5, а), стыкуемых между собой по плите проезжей части. Ранее строились и находятся в эксплуатации пролетные строения, составленные из балок таврового сечения с полудиафрагмами (рис. 5, б). Балки в поперечном направлении объединяли стыкованием полудиафрагм с помощью сварки арматурных выпусков или металлических закладных деталей. Плита в таких пролетных строениях не стыковалась, поэтому она работала в поперечном направлении как консоль. Нашли применение также пролетные строения, составленные из балок П-образного сечения (рис. 5, в). Объединение этих балок в поперечном направлении производится сваркой закладных деталей или высокопрочными болтами. Применяются также сборно-монолитные конструкции пролетных строений, в которых сборные главные балки 1 (рис. 5. г) объединяют между собой монолитной плитой 2 проезжей части и диафрагмами 3. Конструкция монолитных и сборных монолитных строений во многом зависит от применяемой арматуры и способа ее размещения. Арматуру в конструкции пролетного строения размещают так, чтобы она имела хорошую связь с окружающим бетоном, не мешала укладке бетона при изготовлении конструкции и была надежно защищена от воздействия влаги и воздуха. Арматуру выполняют из гладкой проволоки или стержней периодического профиля. Все рабочие стержни растянутой арматуры из гладкой проволоки для обеспечения их заанкерования в бетоне должны иметь на концах полукруглые крюки с внутренним диаметром не менее 2,5 диаметра стержня (рис. 6, а). Стыки, выполняемые в монтажных условиях, сваривают ванным способом с применением выгнутой подкладки из лотосовой стали (рис. 6, г). Эта подкладка образует «ванну», удерживающую наплавляемый металл от стекания и способствующую более глубокому проплавлению концов свариваемых стержней. Сварные сетки (рис. 6, б) изготавливают заранее на заводах или полигонах, соединяя пересекающиеся стержни контактной сваркой, и в готовом виде устанавливают в конструкцию. В местах стыкования соседние сетки укладывают внахлестку друг на друга с перекрытием на длину не менее 30 диаметров стержней сетки и не менее 25 см

Армирование железобетонных пролетных строений.

Рассмотрим последовательно армирование плиты проезжей части, главных и поперечных балок. Плита является основным несущим элементом конструкции проезжей части. В монолитных мостах она упруго защемлена в поддерживающих ее главных балках и поперечных диафрагмах (рис. 1, а). От временной нагрузки в середине ее пролета возникают положительные изгибающие моменты, а на опорах отрицательные. В связи с этим на опорах плиты арматуру располагают в верхней ее зоне, а в середине пролета — в нижней. Стержни рабочей арматуры плиты располагают так, чтобы защитный слой бетона был не менее 2 см. Их диаметр должен быть не менее 10 мм, а расстояние между соседними параллельными стержнями не может быть более 20 см. 1 Рис. 1. Армирование плиты проезжей части в главных балках. 2 Стержни распределительной арматуры, располагаемой конструктивно в направлении, перпендикулярном к рабочей арматуре, должны иметь диаметр не менее 6 мм и устанавливаться в количестве не менее четырех на 1 м ширины плиты (максимальное расстояние между стержнями 25 см). Кроме того, распределительную арматуру устанавливают во всех местах перегиба рабочей арматуры. На участках действия отрицательных изгибающих моментов рабочую арматуру вверху плиты устанавливают на длине 1/4 ÷ 1/6 пролета плиты, а нижнюю рабочую арматуру доводят до опоры в количестве не менее трех стержней на 1 м ширины плиты или 1/4 (по площади сечения ) нижней арматуры в середине пролета. Плита сборных П-образных балок (рис. 1, б ) работает аналогично плите проезжей части монолитных мостов, так как она упруго защемлена в ребрах балки. Арматура вблизи ребер располагается поэтому в верхней зоне и заходит в ребро, а в середине пролета плиты — в нижней зоне. 3 В сборных мостах плита проезжей части обычно составляет одно целое с балками и работает по-разному в зависимости от их конструкции. В тавровых балках с диафрагмами плиту обычно не стыкуют с плитой соседних балок; она работает как консоль, защемленная в ребре, и ее армируют только в растянутой верхней зоне. Толщина на конце такой консольной плиты должна быть не менее 8—10 см. В бездиафрагменных пролетных строениях плита проезжей части работает примерно как неразрезная балка на упругом основании. Ее армируют сварными сетками в верхней и нижней зонах. Главные балки пролетных строений армируют (рис. 2) отдельными стержнями или сварными каркасами. Диаметр рабочей арматуры балок принимают не менее 12 мм, защитный слой бетона для нее не менее 3 см и не более 5 см от боковой или нижней поверхности балок. Максимальная толщина защитного слоя определяется соображениями ее рационального использования. 4 Рис. 2. Конструкция сварных каркасов. 5 Расстояния между отдельными стержнями по условиям обеспечения необходимой плотности бетона должны быть не менее 5 см в вертикальном и в горизонтальном направлениях. Диаметр хомутов в стыках балок по всей длине принимают не менее 8 мм. Защитный слой бетона между хомутами и боковой или нижней поверхностями балок должен быть не менее 2 см. Каждый хомут должен охватывать в одном ряду не более пяти растянутых и не более трех сжатых стержней. Расстояние между соседними хомутами вдоль балки устанавливают с шагом, не превышающим 15 см на участках балки, простирающихся от торца балки до четвертей пролета; 20 см на среднем участке балки длиной, равной 1/2 пролета. 6 Наибольшее распространение ненапрягаемая арматура в сборных балках получила в виде многорядных сварных каркасов (рис. 2, а). Они индустриальны в изготовлении и удобны в монтаже. Сварной каркас состоит из ряда стержней продольной рабочей арматуры, уложенных друг на друга без промежутков и сваренных между собой продольными швами толщиной не менее 4 мм. Если в одном вертикальном ряду поставлено более трех-четырех стержней, то над ними устанавливают прокладки того же диаметра и длиной не менее шести диаметров, а далее вновь ставят три-четыре стержня без разрыва. Просветы, образованные прокладками, обеспечивают лучшее сцепление с окружающим бетоном. Расстояние между соседними вертикальными каркасами должно быть не менее 5 см или двух диаметров рабочей арматуры. Защитный слой бетона тот же, что и для отдельных стержней. 7 Рабочие стержни продольной арматуры каркаса отгибают под углом 30—60°, но не менее двух стержней от всех каркасов должны быть доведены до опоры. Радиус отгиба должен быть не менее 12 диаметров отгибаемого стержня периодического профиля или 10 диаметров для гладкого стержня (рис. 2, б, в, г). Допускается приварка дополнительных отогнутых стержней к стержням основной арматуры. В этом случае к каждому стержню рекомендуется приваривать не более двух дополнительных отгибов с диаметром, в 2 раза меньшим диаметра основного продольного стержня. Такие отгибы прикрепляют сварными швами длиной не менее 12 диаметров отгиба (рис. 2, а). Расположение мест отгибов определяется условием, чтобы на участке с отгибами в каждое вертикальное поперечное сечение балки должен попадать хотя бы один отгиб. 8 Рис . 3. Соединение балок по диафрагмам и по плите 9 Вдоль боковых стенок балки устанавливают продольную арматуру периодического профиля диаметром 8—14 мм на расстояниях по высоте 10—12 диаметров. Эта арматура предохраняет бетон от появления усадочных трещин. Арматуру ставят снаружи хомутов. Пролетное строение моста монтируют из сборных балок, соединяя сваркой выпуски арматуры полудиафрагм (рис. 3, а). Если же тавровые балки не имеют полудиафрагм, то их объединяют в пролетное строение омоноличиванием выпусков арматуры из плиты проезжей части (рис. 3, б). Плита проезжей части работает в этом случае не только как упруго защемленная в ребрах, но и принимает участие в общей работе пролетного строения в поперечном направлении под временной нагрузкой. Положительные и отрицательные изгибающие моменты могут возникать в такой плите как в пролете, так и на ее опорах у балок, поэтому рабочую арматуру плиты располагают непрерывно в верхней и нижней зонах. 10 В стыке между плитами соседних балок рабочую арматуру в виде петель заводят внахлестку на длину не менее 15 ее диаметров и для лучшей связи ставят дополнительную конструктивную арматуру и хомуты. Рабочую арматуру плиты проезжей части располагают всегда поперек направления главных балок пролетного строения. Исключение составляют плиты, опертые по всему контуру, т. е. передающие свои усилия как главным балкам, так и диафрагмам. Плиту считают опертой по контуру, когда расстояние между соседними диафрагмами меньше удвоенного расстояния между соседними главными балками. В этом случае рабочую арматуру плиты в нижней зоне устанавливают в двух перпендикулярных направлениях, поперек направления главных балок и вдоль. Диафрагмы монолитных и сборных балок армируют верхней и нижне й продольной рабочей арматурой и хомутами

Конструкции разрезных пролетных строений с арматурой, напрягаемой на упоры.

Разрезные пролетные строения с арматурой, напрягаемой на упоры, выполняют сборными и сборно-монолитными. В качестве исходных элементов применяют плитные и ребристые элементы. Сборные плитные пролетные строения состоят из ряда блоков, уложенных параллельно друг другу и объединенных в поперечном направлении для обеспечения совместной работы. Блоки плитных пролетных строений назначают шириной 0,5—1,5 м. Для автодорожных и городских мостов разработаны унифицированные пролетные строения из пустотных плит длиной 6, 9, 12, 13 и 18 м. Толщина плит принята соответственно 0,3; 0,45; 0,6; 0,75 м. Ширина плит принята 1 м. В плитах пролетом 6 и 9 м пустоты выполняют круглыми(рис. 4, а), а при пролетах 12—18 м — овальными (рис. 4, 6). 12 13 Напряженная арматура выполнена из семипроволочных прядей или из спаренных проволок диаметром 5 мм периодического профиля. Армирование блоков ненапрягаемой арматурой производится сварными сетками (рис. 5.). Рис. 4. Поперечные сечения элементов плитных пролетных строений Горизонтальные сетки плит (СП-3 и СП-4) изготавливают плоскими с шагом стержней 150 мм. Вертикальные сетки ребер (СР-12 и CP-14) имеют шаг стержней в среднем участке 200 мм, а на концевых участках для обеспечения восприятия поперечной силы шаг стержней принят 100 мм. Ненапрягаемая арматура выполнена из гладких круглых стержней горячекатаной стали класса A-I с диаметром стержней 8—12 мм. Поперечное объединение плит осуществляется при помощи бетонных шпонок (рис. 6). К плитным относятся также пролетные строения, составленные из двутавровых предварительно напрягаемых элементов (рис. 7), в которых полки примыкаются и образуют сплошные плиты. Объединение таких плит в поперечном направлении обеспечивается натяжением поперечной арматуры 1 в диафрагмах 14 Рис. 5. Армирование элементов плитных пролетных строений. 1 — сетка ребра, 2 — сетка плиты 15 Рис. 6. Узел омоноличивания блока плитных строений. Рис. 7. Плитные пролетные строения из двутавровых элементов. 1 - пучки для обжатия элементов, 2 - двутавровый элемент. 16 Применяются и сборно-монолитные плитные конструкции пролетных строений. В них по сборным предварительно напряженным элементам в виде струнодосок 1 (рис. 8.) укладывают бетон 2, объединяющий конструкцию. Конструкции струнодосок разработаны для пролетов до 10 м. 17 Рис. 8. Сборно-монолитные плитные пролетные строения: 1 — монолитный железобетон; 2 — сборные элементы. 18 Для пролетов 12, 15, 18, 21, 24 и 33 м разработаны ребристые унифицированные предварительно напряженные пролетные строения с натяжением арматуры на упоры. В качестве напрягаемой арматуры применяют высокопрочную сталь, что позволяет экономить металл и создавать в арматуре высокие напряжения. Для удобства армирования высокопрочную проволоку диаметром 5 мм объединяют в пучки (рис. 9 а, б) с числом проволок от 18 до 60. Проволоки в пучке располагаются концентрически с обмоткой каждого ряда тонкой проволокой. Пучок может быть образован из готовых семипроволочных прядей (рис. 9, в). Для обеспечения передачи усилия на бетон после его твердения применяют каркасно-стержневые анкеры конструкции МИИТа (рис. 10.). В анкере пучок расчленяется на четыре пряди. В образующуюся полость проникает бетон, который заанкеривает проволоки пучка в бетонном массиве балки. При армировании балок используют прямолинейные и криволинейные пучки. Наиболее технологическое решение получается при применении в нижнем поясе прямолинейной арматуры. Создаваемые при этом в нижнем поясе сжимающие напряжения обеспечивают трещиностойкость пояса в период эксплуатации. Но в стадии создания предварительного натяжения в верхнем поясе вблизи опор могут возникать большие растягивающие напряжения. Расположение пучков напрягаемой арматуры по длине балки В этот период балка загружена только собственным весом и эксцентрично приложенной силой предварительного обжатия. Для предотвращения трещин в верхней зоне возникает необходимость ставить дополнительную ненапрягаемую и даже напрягаемую арматуру. Эта арматура приводит к некоторому снижению несущей способности сечения из-за того, что в сжатом поясе заранее создаются сжимающие напряжения. При армировании балки криволинейными или полигональными пучками на приопорных участках создают усилие предварительного обжатия, приложенное под углом к горизонтали. Вертикальная составляющая этого усилия вызывает появление на приопорных участках балки поперечной силы, знак которой противоположен знаку поперечной силы от внешних нагрузок. Уменьшение суммарной поперечной силы позволяет применять более тонкую стенку в приопорных сечениях и несколько снизить расходы стали на хомуты. Целесообразнее наклонные напряженные хомуты, если они ориентированы перпендикулярно траекториям главных растягивающих напряжений. 22 В настоящее время наиболее широко применяются конструкции бездиафрагменных пролетных строений с натяжением пучковой арматуры на упоры. Их конструкция приведена на рис. 12. Пролетное строение компонуется из цельноперевозимых балок таврового сечения (рис. 12, а). Изменение ширины проезжей части моста и ширины тротуаров достигается изменением количества балок, устанавливаемых по ширине моста. В небольших пределах изменение ширины моста достигается и за счет ширины продольных швов омоноличивания плит проезжей части. Ширина балок 2,1 м, толщина ребер 16 см, толщина плиты проезжей части 15 см. В нижней части ребра имеют уширения для размещения пучков напрягаемой арматуры. Крайние балки пролетных строений отличаются от промежуточных количеством пучков, а также наличием односторонних выпусков арматуры для соединения балок между собой. В зависимости от пролета балки и типа стенда, напрягаемая арматура и конструкция балок может быть различной. 23 24 25 Рис. 12. Конструкция бездиафрагменных пролетных строений с арматурой, натягиваемой на упоры: а — поперечное сечение пролетного строения, б — поперечные сечения балок на опоре и в середине пролета, в — схема размещения и анкеровки пучков по длине балки. Получили распространение пучки по 15—24 проволоки диаметром 5 мм. Усилие с пучка на бетон передается описанным выше каркасно-стержневым анкером. Для усиления бетона в месте передачи сосредоточенного усилия перед анкером устанавливают спираль из обычной арматуры. Арматуру за анкером желательно выключать из работы, для чего ее изолируют паклей (рис. 12, в), пропитанной битумом, или обматывают бумагой на битумной обмазке. Такая изоляция предохраняет балку от нежелательного обжатия арматурой вблизи опор. Пучки напрягаемой арматуры располагают обычно в несколько рядов на расстоянии не менее 5 см один от другого. Защитный слой бетона от пучка до нижней или боковой грани должен быть не менее 4 см. Кроме напрягаемой арматуры, балки имеют и ненапрягаемую арматуру в виде конструктивных продольных стержней и хомутов в стенке балки, сеток в плите проезжей части (рис. 12, б). 26 Пролетные строения данного типа разработаны длиной от 12 до 33 м. Представляют интерес разработанные в МИИТ е пролетные строения с простейшей тавровой формой поперечных сечений без развитых нижних поясов и опорных утолщений (рис. 13). По индивидуальным проектам конструкциями с натяжением на упоры в отдельных случаях перекрывались весьма большие пролеты. Так, в эстакадной части моста через р. Волгу у Саратова пролетные строения выполнены из предварительно напряженных балок П-образного сечения с расчетным пролетом 69,2 м. При ширине проезжей части 12 м и тротуаров по 2,25 м в поперечном сечении были расположены две П-образные балки шириной 4,0 м с промежутком между ними шириной 4 м, перекрытым плитой. В разрезных мостах в пролетных строениях применение балок такой длины нерационально.

Конструкции разрезных пролетных строений с арматурой, напрягаемой на бетон

В случае если не представляется возможным транспортировать цельноперевозимые балки, применяют пролетные строения, образованные из составных по длине балок (рис. 14, а) с натяжением арматуры на бетон. В пролетных строениях с натяжением арматуры на бетон применяют балки таврового и коробчатого сечения с диафрагмами и без диафрагм. Более широкое применение получили простые в изготовлении тавровые балки без диафрагм. Каждую балку составляют из отдельных, заранее изготовленных блоков, армированных ненапрягаемой арматурой в виде каркасов (рис. 14, б) и сеток. Для размещения напрягаемой арматуры в блоках устраивают каналы, которые могут быть закрытыми или открытыми (наружными). Блоки изготавливают на заводах железобетонных мостовых конструкций. Балки пролетного строения получают путем укрупнительной сборки из блоков на площадке у строящегося объекта. Блоки устанавливают на площадке в проектной последовательности и омоноличивают по швам цементным раствором или клеем. После этого протягивают в каналы напрягаемую арматуру и создают в ней усилие натяжения, которое сразу передается бетону. 30 Рис .14. Составные по длине балки с натяжением арматуры на бетон Проектом унифицированных сборных пролетных строений предусмотрены составные по длине балки длиной 15, 18, 24, 33, 42 м. Все промежуточные блоки приняты длиной 6 м, концевые — длиной 4,5 или 3 м. 31 Пучковая арматура проходит в закрытых каналах. Натяжение ее производят за два-три приема, первое натяжение осуществляют до отверждения клея. Это обеспечивает хорошее заполнение швов при минимальной их толщин е. Блоки армированы сварными сетками. В крайних блоках концевые участки каналов усилены спиральной арматурой На торцах установлены стальные листы толщиной 20 мм, которые служат упором для анкеров при натяжении пучков. Арматурные пучки выполнены кольцевыми из 24 проволок диаметром 5 мм. Часть пучков проходит пря- молинейно по всей длине балки, другая отгибается вверх по прямолинейным каналам. Закрепление пучков на торцах балок обеспечивается конусными анкерами (рис. 15), состоящими из корпуса обоймы 2 и конусной пробки 1. Крайние балки пролетных строений, как и цельноперевозимые, отличаются большим количеством пучков напрягаемой арматуры и наличием закладных металлических деталей для крепления тротуарных блоков. Соединение балок между собой в продольных швах осуществляется с помощью обетонирования петлевых выпусков арматуры плиты. 32 Рис .15. Конусные анкеры для закрепления пучков. Требования к расположению ненапрягаемой арматуры и к защитным слоям бетона такие же, как и для балок с натяжением арматуры до бетонирования.

Температурно-неразрезные пролетные строения

Температурно-неразрезными называют пролетные строения, образованные путем объединения в уровне проезжей части разрезных балочных пролетных строений таким образом, что при горизонтальных и температурных воздействиях они работают как неразрезные и при вертикальных — как разрезные. Конструкция объединения должна обеспечивать восприятие горизонтальных усилий и не препятствовать повороту торцов пролетных строений. Группа разрезных пролетных строений, объединенных в температурно- неразрезные (рис. 16), носит название цепи; узел сопряжения смежных пролетных строений в цепь называют шарнирным сопряжением; участок плиты, соединяющий пролетные строения,—соединительной плитой. Соединительная плита обеспечивает непрерывность одежды ездового полотна, исключает необходимость применения деформационного шва, обеспечивает более комфортное и безопасное движение транспортных средств. 34 Рис. 16. Цепь температурно-неразрезных пролетных строений 1 — деформационный шов; 2 — соединительная плита; 3— подвижные опорные части; 4 — неподвижная опорная часть. При образовании цепи пролетных строений стремятся получать максимально возможную ее длину. Она зависит от конструкции и расстановки подвижных и неподвижных опорных частей. Конструкциями опорных частей обеспечивают температурные перемещения в обе стороны от середины цепи (рис. 16). 35 В зависимости от типа конструктивного решения пролетные строения могут быть объединены в температурно-неразрезные цепи различными способами: - ребристые пролетные строения — по плите проезжей части в пределах всей ширины пролетного строения (рис. 17, а); - плитные пролетные строения — стыковыми накладками (рис. 17, б). Рис. 17. Способы объединения пролетных строений в температурно-неразрезные Объединение по плите проезжей части или части толщины плиты рекомендуется как основной тип объединения пролетных строений в температурно-неразрезные. 36 Для обеспечения объединения сборных пролетных строений по плите проезжей части исходные элементы изготавливают с недобетонированной на концах плитой, имеющей горизонтальные выпуски арматуры ( рис. 17, а). Длину недобетонированной части плиты принимают равной половине длины соединительной плиты. В пределах ее длины не допускаются вертикальные выпуски арматуры из ребра. Перед объединением смежных пролетных строений в цепь на ребра балок в пределах длины соединительной плиты укладывают упругие прокладки, которые распределяют угловые деформации плиты на всю ее длину. Длину соединительной плиты рекомендуется принимать не меньше расстояния между опорными сечениями смежных пролетных строений. Объединение пролетных строений по части толщины плиты выполняют аналогично объединению их по полной толщине плиты. При объединении пролетных строений с помощью стыковых накладок по концам плит при их изготовлении устанавливают закладные детали, к которым при монтаже приваривают стыковые накладки или стержни. 37 Свободная длина накладок для обеспечения угловых перемещений должна быть не менее10 см (рис. 17, б). При объединении пролетных строений из пустотных плит в продольный шов закладывают стержни. На длине 25—30 см их исключают из совместной работы с бетоном путем обертывании их рубероидом или полиэтиленовой пленкой. Как ясно из описания температурно-неразрезных пролетных строений, их устройство связано с непростыми работами по их объединению, а также с необходимостью применения опорных частей, обеспечивающих большие линейные перемещение Положительный конечный эффект — повышение комфортности движения по мосту — может быта оправдан только в случае, если мост находится на дороге с асфальтобетонным покрытием. Если мост находится на дороге с цементобетонным покрытием, с часто расположенными поперечными швами, то применение температурно- неразрезных цепей по соображениям повышения комфортабельности движения по мосту теряет смысл, так как она не будет согласована с общими условиями движения по дороге.

Неразрезные и консольные пролетные строения.

Основные тенденции в развитии конструкций неразрезных и консольных мостов. Преимущества неразрезных и консольных мостов обусловлены тем, что на промежуточных опорах возникают отрицательные моменты, в значительной мере уменьшающие положительные моменты в серединах пролетов и обеспечивающие уменьшение расхода железобетона. Кроме того, в этих мостах применяется минимальное количество деформационных швов, что повышает их эксплуатационные качества. Неразрезные мосты начали широко применяться в последние 10—15 лет в области малых, средних и больших пролетов. Если ранее их применяли в основном в двух- или трехпролетных неразрезных мостах, то теперь количество пролетов ограничивается лишь полной длиной неразрезной плети из условий обеспечения температурных деформаций. Длительное время широкое применение неразрезных мостов сдерживалось опасностью неравномерных осадок опор, вызывающих в неразрезных пролетных строениях дополнительные и опасные усилия. 39 Рис. 18. Виды сборных неразрезных пролетных строений 40 После освоения строителями технологии создания надежных фундаментов исключающих существенные осадки опор, была открыта возможность для широкого применения неразрезных мостов. Консольные железобетонные мосты в настоящее время находят применение в области средних и больших пролетов только при особо сложных грунтовых условиях, затрудняющих предотвращение неравномерных осадок опор. Нашли применение монолитные и сборные неразрезные и консольные мосты. В области средних и больших пролетов за рубежом более широко применяют монолитные мосты, а в нашей стране во всем диапазоне пролетов — сборные. Многолетний опыт эксплуатации как тех, так и других мостов приводит к выводу о большей надежности монолитных мостов. Причина этого, по всей видимости, кроется в лучшей возможности создания более надежных поперечных швов в монолитных пролетных строениях благодаря возможности стыковки в швах конструктивной арматуры. 41 Сборные неразрезные железобетонные пролетные строения по виду монтажных элементов и технологическим приемам строительства можно разделить на три группы: - собираемые из стандартных цельноперевозных балок или плит с устройством монолитных стыков только на опорах или в зоне минимальных моментов (рис. 18, а, б); - собираемые из плитно - ребристых или коробчатых блоков постоянной высоты с устройством многих поперечных швов в пролетах (рис. 18, в); - собираемые из коробчатых блоков, обеспечивающих полигональное очертание нижнего пояса, с устройством большого числа поперечных швов в пролете (рис. 18, г). Первая группа мостов используется при пролетах от 15 до 55 м. Стандартные балки и плиты, производство которых широко налажено для строительства разрезных мостов, объединяют в неразрезное пролетное строение, соединяя их над промежуточной опорой (рис. 18, а ) или же в пролете (рис. 18, б) в сечениях с минимальными значениями изгибающих моментов. 42 Во втором случае пролет перекрывается балкой (плитой ) с длиной, меньшей длины пролета (рис. 18, б). Стандартные элементы обычно стыкуют в зоне минимальных моментов. Пролетное строение собирается из двух типов блоков: один работает в зоне положительных моментов, другой — в зоне отрицательных. Их объединяют с помощью сварки арматурных выпусков и омоноличивания стыковой полости бетонной смесью. При объединении стандартных элементов над опорами усложняетс я конструкция монтажного стыка, так как он расположен в зоне максимального отрицательного момента. Необходимость устройства подмостей для бетонирования надопорных участков или стыков в пролете, трудоемкость монтажных стыков арматуры являются главными недостатками сборных неразрезных пролетных строений из стандартных балок и плит, которые в значительной мере компенсируют их преимущества эксплуатационного характера. 43 Предстоит поиск способов повышения их индустриальности. В целом формирование неразрезных железобетонных пролетных строений из стандартных крупноразмерных предварительно напряженных элементов с минимальным количеством поперечных стыков может обеспечить получение высоких показателей их надежности и экономичности. Вторая группа неразрезных мостов обычно используется при пролетах от 33 до 84 м. Неразрезные пролетные строения такой системы у моста через канал им. Москвы у поселка Хлебниково имеет пролеты 149 м. Пролеты таких мостов собирают из блоков небольшой длины с постоянной высотой, обеспечивающих получение конструкции с параллельными поясами (рис. 18, в). Эти конструкции при небольшом количестве пролетов возводят конвеерно-тыловой сборкой с продольной надвижкой, а при большом числе пролетов — методом попролетной сборки на перемещаемых подмостях. 44 Большое количество поперечных швов снижает надежность пролетных строений этого типа при работе их на поперечную силу. Она может быть обеспечена необходимым обжатием стыков, напрягаемой арматурой и качественным склеиванием бетонных блоков конструкционными клеями, имеющими прочность при сдвиге не меньше, чем у бетона. Сборные неразрезные пролетные строения третьей группы применяются при пролетах от 84 до 126 м. В зарубежной практике пролетными строениями такой системы перекрыты пролеты 230 м (Япония, 1972 г.), 240 м (Япония, 1976 г.), 270 м (Парагвай, 1979 г.). По соображениям экономической эффективности неразрезные балки этих мостов применяются с криволинейным очертанием нижнего пояса (рис. 18, г). Высота балок над опорами в 2—3 раза больше, чем в средней части пролета, что соответствует соотношению изгибающих моментов в этих сечениях. Эти мосты собирают из блоков навесной сборкой и навесным бетонированием. По длине пролета приходится устраивать большое количество поперечных швов, качество и надежность которых во многом определяют надежность пролетных строений в целом. 45 Монолитные неразрезные балочные мосты при пролетах до 42 м при небольшом числе пролетов возводят с применением продольной надвижки, при пяти и более пролетах — методом попролетного бетонирования на перемещающихся подмостях, при пролетах 63 м и более возводят методом навесного бетонирования. В связи с тем что в швах бетонирования при любом способе строительства представляется возможным установить конструктивную арматуру, а поперечные швы монолитных мостов выполнять более надежными. Многопролетная неразрезная система превращается в консольную, если в отдельных поперечных сечениях ввести шарнирные соединения. Введение двух шарниров в пролете приводит к тому, что в сечениях консолей возникают только отрицательные моменты, а в подвесных балках — только положительные. Это дает возможность применять в качестве подвесных балок унифицированные балочные элементы. В консольных пролетных строениях в местах шарниров возникают переломы профиля проезда, что снижает комфортность движения. В местах установки шарниров необходимы деформационные швы, что также относится к недостаткам консольных мостов. Преимущество консольных пролетных строений связано с возможностью применения их в условиях проявления неравномерных осадок опор. 46 Форма поперечного сечения, армирование и узлы объединения пролетных строений. Форма поперечного сечения неразрезных пролетных строений, собираемых из стандартных балок и плит, аналогична форме поперечного сечения разрезных пролетных строений, монтируемых из тех же элементов. Аналогично и армирование напрягаемой арматурой блоков, объединяемых на опорах, и подвесных блоков, находящихся на участках с положительными моментами. Напрягаемая арматура на консольных участках с отрицательными моментами располагается в верхней зоне Все блоки на торцах имеют выпуски ненапрягаемой арматуры. Стержни диаметром до 16 мм состыковываются сваркой внахлестку, а при большем диаметре—вставными стержнями на ванной сварке. На рис. 19, а, б приведены конструкции узлов объединения тавровой балки на опоре и плиты в зоне минимальных моментов. В узлах содержатся арматурные элементы, рассчитанные на восприятие действующих в стыке изгибающих моментов и перерезывающих сил 47 Рис. 19. Конструкция узлов объединения балок в неразрезные плети. а — на опоре, б — в пролете, 1 - ригель, 2 — консольный выступ для опирания на ригель, 3— верхняя арматура со стыком, 4— отогнутая арматура со стыком, 5 — балка, 6 — опорная часть, 7— заглушка доской 8— арматурный каркас, 9 — apматypa плиты, 10— бетон. 48 Тип поперечного сечения неразрезных пролетных строений других групп зависит от размера пролета и принятого способа строительства. При небольших пролетах, создаваемых попролетным бетонированием или попролетной сборкой из блоков, применяется поперечное сечение с простыми опалубочными формами (рис. 20.). Оно имеет два мощных продольных ребра, связанных сверху двухконсольной плитой. При больших пролетах, а также при средних пролетах, возводимых методом продольной надвижки, как в сборных, так и в монолитных мостах применяются коробчатые поперечные сечения пролетных строений. Для пролетных строений с проезжей частью шириной до 19— 20 м применяется однокоробчатое поперечное сечение с развитыми консолями (рис. 21, а ) Стенки такого сечения выполняют наклонными, что позволяет уменьшить ширину и объем опор. При большей ширине моста поперечное сечение компонуют из двух или нескольких коробок (рис. 20, б ) или применяют уширенные коробки с промежуточными стенками (рис. 20, в). 49 Нижняя плита коробчатого сечения служит сжатой зоной на участках с отрицательными моментами и позволяет разместить несколько рядов напрягаемой арматуры на участке с положительными моментами. Коробчатое сечение хорошо работает при действии эксцентричной нагрузки в связи с тем, что его жесткость при работе на кручение в десятки раз больше по сравнению с жесткостью незамкнутых сечений с теми же размерами. Рис 20 .Поперечное сечение блока ПРК 1- закладные детали в поперечных ребрах, 2 - поперечные ребра. 50 Рис. 21. Формы поперечных сечений коробчатых пролетных строений. В неразрезных и консольных пролетных строениях у промежуточных опор возникают значительные отрицательные моменты и поперечные силы. Несущую способность опорных сечений повышают увеличением толщины ребер, толщины нижней плиты или увеличением высоты сечения у опор. 51 При больших пролетах используют несколько средств для увеличения несущей способности опорных сечений увеличивают высоту за счет придания полигонального или криволинейного очертания нижнего пояса, а также толщину нижней плиты и стенок. Высота сечения балок у опор с пролетами более 60 м обычно составляет 1/15 ÷ 1/25 пролета. Высота сечения в середине пролета для неразрезных балок составляет (1/25 ÷ 1/40) l, в консольных мостах она равна высоте подвесных балок. Стенки коробчатых сечений устанавливают на расстоянии 10—15 м. Сопряжение стенок с плитами желательно производить с помощью кривых. Верхней плите придают уклоны в поперечном направлении, необходимые для отвода воды. Толщину плиты проезжей части определяют из условия ее работы н a изгиб в поперечном направлении от местного действия транспортных средств. Получаемая при этом толщина должна быть достаточной для работы плиты в составе всего пролетного строения на общее действие всех нагрузок. 52 Толщину стенок определяют из условий их работы на поперечные силы. На участках с небольшими поперечными ситами толщину стенок назначают то технологическим соображениям. Толщину нижней плиты на участках с положительными моментам и определяют условиями размещения напрягаемой арматуры, а на участках с отрицательными моментами — работой ее на сжатие в составе всего сечения. Поперечное членение коробчатых пролетных строений производят из условия грузоподъемности монтажных кранов 40—60 т. Поперечные швы омоноличивают клеями и обжимают напрягаемой арматурой. Получаемое при этом соединение блоков может считаться равнопрочным и равнонадежным основному сечению только при надежном клеевом соединении. Блоки коробчатого сечения в приопорной зоне или больших пролетах расчленяют на несколько плоских плит (рис. 21, г) — верхнюю плиту проезжей части, стенки и нижнюю плиту. Эти плиты изготавливают отдельно, сборка коробки из них производится на подмостях, прикрепляемых к ранее собранной части пролетного строении. 53 Консольные пролетные строения при небольших пролетах составляют из балок таврового сечения, соединяемых продольными швами. Консольные и подвесные элементы монтируют целиком и соединяют шарнирами. При пролетах более 63 м двутавровая форма сечения оказывается неэкономичной. Участки с отрицательными моментами з этом случае выполняют коробчатыми, для подвесных участков применяют двутавровую форму балок. Неразрезные и консольные пролетные строения в настоящее время армируют, как правило, с применением напрягаемой арматуры. Ранее применяли ненапрягаемую арматуру в виде отдельных стержней или сварных каркасов. На участках с положительными моментами рабочая арматура располагается в нижней зоне балки, на участках с отрицательными моментами —в верхней зоне. В зоне небольших моментов осуществляется перевод арматуры из нижней зоны в верхнюю в соответствии с огибающей эпюрой моментов. Отгибы и хомуты используют для восприятия поперечной силы. Предварительно напряженную арматуру располагают так, чтобы создать в бетоне предварительное обжатие в тех зонах, в которых при действии внешней нагрузки возникает растяжение. 54 При сооружении пролетного строения методами продольной надвижки, попролетного бетонирования или сборки напрягаемую арматуру размещают по плавным кривым: в серединах пролетов ее размещают в нижней зоне, а над промежуточными опорами — в верхней зоне (рис. 22, а, б). В шве бетонирования 2 или монолитном стыке сборных секций ее стыкуют специальными устройствами (рис. 22, б, в). Возможно также размещение их внахлестку, что исключает необходимость их стыковки. При навесном бетонировании арматурные пучки или стержни располагают в верхней зоне (рис. 22, г). Во время бетонирования и в начале эксплуатационного периода, пока не проявились существенно деформации ползучести, балка от собственного веса работает как консоль. Положительные моменты в ней появляются от действия временных нагрузок, а после проявления деформаций ползучести — и от собственного веса балок. Для их восприятия в серединах пролетов устанавливают в нижней зоне арматурные пучки (рис. 22, г). 55 Рис. 22. Схема армирования напрягаемой арматурой: 1 — пучки напрягаемой арматуры, 2 — шов бетонирования; 3 — пучки арматуры, напрягаемые для объединения сборных балок в неразрезное пролетное строение. 4 — арматура, напрягаемая до бетонирования; 5 — монолитный стык сборных балок, 6, 7 — нижняя напрягаемая арматура для восприятия положительных изгибающих моментов 56 Напрягаемую арматуру рекомендуется размещать в закрытых каналах. По закрытым каналам представляется возможным переводить ее в плане в верхней плите и переводить затем в ребра конструкции для улучшения их работы на поперечные силы. Применение криволинейной в плане и профиле арматуры, размещенной в закрытых каналах, позволяет создать более надежную конструкцию. Каналы после натяжения пучков необходимо инъецировать цементным раствором. Кроме напрягаемой, пролетные строения армируются и конструктивной ненапрягаемой арматурой. На рис. 23. приведено армирование ненапрягаемой арматурой блоков ПРК и коробчатого блока. Сопряжение смежных блоков в швах существующими нормами рекомендуется осуществлять по плоским (рис. 24, а), плоским с уступом (рис. 24, б ) или зубчатым (рис. 24, в ) швам. Однако опыт эксплуатации мостов с плоскими стыками свидетельствует о целесообразности отказа от них, так как они не обеспечивают надежного восприятия поперечных сил. 57 Рис 23. Схема армирования ненапрягаемой арматурой: а — блок ПРК, б— коробчатый блок; А I — верхняя сетка плиты проезжей части, А II — арматурный каркас блока, 1 — закладная деталь в поперечным ребрах, 2— рабочая арматура поперечных ребер, 3 — хомуты в арматурном каркасе поперечных ребер, 4 — арматурный каркас главных ребер, 5 — нижняя сетка консолей плиты проезжей части 58 Рис. 24. Виды стыков в составных по длине конструкциях Объединение элементов в единую но длине конструкцию выполняют путем заполнения бетоном, цементным раствором или клеем. Применяют также незаполненные (сухие) стыки. В заключение рассмотрим узлы опирания подвесного пролетного строения в консольных мостах. Для опирания подвесного пролетного строения устраивают выступы (рис. 25, а, б) или применяют стальные подвески 6 (рис. 25, в). Передаваемое подвесным пролетным строением 3 усилие на консоль 2 велико, поэтому выступы необходимо надежно армировать продольными стержнями, отгибами 1 и хомутами 4. 59 Рис. 25. Узлы описания подвесок пролетных строений на консоль В предварительно напряженных балках арматурные пучки 5 у конца консоли располагают наклонно, чтобы обеспечить обжатие бетона по траекториям главных растягивающих напряжений

Пролетные строения со сквозными фермами

Пролетные строения со сквозными железобетонными главными фермами экономически целесообразны по сравнению с конструкциями со сплошной стенкой при больших пролетах, когда требуется большая высота несущего элемента. Замена стенки решеткой из стержней приводит в этом случае к экономии железобетона. Сквозные фермы можно собирать из линейных элементов, при этом получается сложным узел присоединения растянутого элемента фермы к узлу. Имеются примеры использования сквозных ферм в мостах на автомобильных дорогах. Одним из крупнейших сооружений этого типа является мост, построенный в СССР в 1965 г. по проекту Гипротрансмоста через р. Волгу. Русловая его часть была перекрыта пятипролетной неразрезной системой по схеме 105+3*166+105 м. Пролетное строение с полигональным нижним поясом запроектировано сквозным у опор и со сплошной стенкой в средней части пролета. При ширине проезжей части 15 м пролетное строение составлено из четырех главных ферм, сквозная часть которых длиной 120 м имеет треугольную решетку (рис. 26, а). 61 Рис. 26. Пролетное строение со сквозными фермами 62 Нижний пояс фермы и ее раскосы имеют прямоугольное сечение. Высота сечения нижнего пояса изменяется от опоры в пролете со 135 до 95 см, а ширина с 90 до 65 см. Верхний пояс фермы имеет двутавровое сечение, верхней полкой которого служит плита проезжей части (рис. 26, б). Фермы попарно связаны системой пространственных связей, обеспечивающих пространственную работу пролетного строения. Объединение сжатых элементов в узлах обеспечивалось с помощью сварки выпусков арматуры и омоноличивания швов шириной 30—50 см. Растянутые раскосы вместе с узловыми утолщениями изготавливали на стенде с натяжением арматуры на упоры. Утолщения имели выпуски арматуры, которые сваривали с выпусками арматуры сжатых элементов. Основная напрягаемая арматура была размещена в пазу плиты проезжей части (рис. 26, б), а также над свесами нижней ее полки. Принятая конструкция сквозных пролетных строений имеет хороший внешний вид, чему способствует криволинейное очертание нижнего пояса и малая высота средней части пролета.

Опорные части и подферменники балочных мостов

Опорные части передают опорные реакции от несущей конструкции на опоры в заданном месте. Кроме того, опорные части обеспечивают поворот и линейные смещения балок пролетного строения при их прогибе от действия подвижных нагрузок, а также продольные и поперечные смещения концов балок, возникающие в результате температурных деформаций пролетного строения. Различают подвижные и неподвижные опорные части. Плитные и ребристые разрезные пролетные строения с пролетами до 12 м можно укладывать на опоры с прокладкой двух слоев рубероида. Однако лучше применять опорные части из металлических листов (рис. 27, а), прикрепляемых к бетону балки и опоры с помощью арматурных стержней. Подвижная опорная часть от неподвижной отличается отсутствием вертикального штыря, соединяющего пролетные строения с опорой. При пролетах 9—18 м применяют тангенциальные опорные части из двух стальных подушек (рис. 27, б), верхняя из которых плоская, а нижняя имеет цилиндрическую поверхность, обеспечивающую поворот пролетного строения. 64 Рис. 27. Опорные части: 1 — стальные листы, 2 — арматурные стержни; 3 — плоская стальная подушка, 4 — стальная подушка с цилиндрической поверхностью; 5—потайной штырь 65 В неподвижной опорной части устанавливается вертикальный штырь. В подвижных опорных частях штырь не ставят, что обеспечивает свободу линейных смещений за счет скольжения верхней поверхности по нижней При пролетах более 18 м находят применение железобетонные и стальные опорные части каткового типа. Линейные перемещения они обеспечивают за счет качения срезанного по бокам катка большого диаметра. Катки имеют две опорные металлические подушки с цилиндрическими поверхностями. Для опирания подвесных пролетных строений в консольных системах получают распространение опорные части из стальных серег с шарнирами (рис. 27, в). В температурно-неразрезных и неразрезных пролетных строениях неподвижные опорные части устанавливают на одной (анкерной ) из промежуточных опор или устоев с учетом возможного продольного перемещения свободного конца пролетного строения. В последние годы в нашей стране получили широкое распространение опорные части из различных полимерных материалов. По способу обеспечения перемещений опорных узлов их подразделяют на деформируемые и комбинированные. 66 В деформируемых опорных частях линейные и угловые перемещения обеспечиваются изменением формы полимерного материала (резины). К ним относятся ленточные, слоистые и стаканные опорные части. Ленточные выполняют из слоя теплостойкой и светоозоностойкой резины толщиной до 20 мм. Силы трения по контакту с бетоном опор и пролетных строений исключают смещение ленты по этим плоскостям, поэтому перемещения происходят только за счет поперечных деформаций в ленте. Слоистые резиновые опорные части выполняют в виде слоистого параллелепипеда, составленного из нескольких слоев резины и металлических прокладок Толщина прокладок 2 мм, резины — до 25 мм Армирование резины листами в процессе ее вулканизации увеличивает ее несущую способность в 3—5 раз за счет сокращения поперечных и вертикальных деформаций. В стаканных опорных частях резина размещена в стальной обойме, что позволяет полностью исключить поперечные деформации резины и повысить существенно ее сопротивление сжатию Резиновая прокладка, заключенная в стальную обойму, ведет себя при давлениях более 0,5 МПа как вязкая жидкость и допускает поворот в любом направлении как сферический шарнир. 67 Рис. 28. Комбинированная резинофторопластовая опорная часть 1 — пролетное строение 2 — стальная крышка, 3 — резиновая уплотняющая про кладка, 4— стойка опоры 5 — полированный лист из нержавеющей стали 6 — стальная обойма 7 — резиновая прикладка 8 — стальная опорная плита 9 — фторопласт 68 Рис. 29. Комбинированная фторопластовая шарнирно-подвижная опорная часть 1 — полированный лист, 2 — поддон, 3 — верхний и нижний стальные балансиры, 4 — пролетное строение 5 — крышка 6— фторопластовые прокладки 7 - опорная плита, 8 — опора 9 — зуб, 10— ограничители линейных перемещений, 11 — скользящий уплотнитель 69 Резиновые ленточные и слоистые опорные части не обеспечивают значительных линейных перемещений, свойственных неразрезным и температурно-неразрезным пролетным строениям. Стаканные опорные части обеспечивают только угловые перемещения Поэтому для неразрезных мостов стали широко применять комбинированные опорные части из полимерных материалов, в которых ленточные, слоистые и стаканные опорные части используют для обеспечения угловых перемещений, а линейные перемещения обеспечиваются скольжением пролетного строения по антифрикционным прокладкам Конструкция стаканной комбинированной опорной части приведена на рис. 28. Она обеспечивает линейные перемещения более 100 мм и угловые до tg а = 0,01. По сравнению с традиционными стальными опорными частями масс а стаканных меньше в 8—10 раз, а высота в 5—8 раз. Линейные перемещения в этой опорной части обеспечиваются скольжением полированного листа из нержавеющей стали по фторопластовым прокладкам. Фторопласт размещают в кольцевых канавках и обрабатывают долговечной смазкой. 70 В случае больших вертикальных нагрузок применяют комбинированные фторопластовые опорные части со стальными балансирами (рис. 29). Опорная часть располагается обычно на подферменнике, представляющем собой выступ в виде параллелепипеда, монолитно связанный с опорой и армированный сетками ненапрягаемой арматуры. Сетки усиливают бетон подферменника. Подферменник имеет ровную поверхность для размещения опорной части, способствует распределению опорной реакции на опору и должен выступать из-под нижней плиты опорной части в любом направлении не менее чем на 15 см.