книги / Проектирование транспортных сооружений
..pdfгрузка на них весьма мала, так как она передается опорной части практически в одной точке.
Опорные части скольжения с шаровым сегментом (рис. 4.6, ж) выполняют из стали. Линейные и угловые перемещения обеспечивают ся скольжением шарового сегмента по нижней опорной плите и одно временным смещением верхней плиты по верхней грани сегмента.В ка честве слоев скольжения используется, например, тефлон. Неподвиж ная опорная часть отличается от подвижной наличием металлических выступов у верхней плиты. Опорные части с шаровым сегментом требу ют тщательного изготовления. Поверхности скольжения должны быть хромированы и отполированы.
В узких неразрезных пролетных строениях эстакад опорные части могут обеспечивать только продольную подвижность. В этом случае достаточно применение тангенциальных или Катковых опорных час тей, В широких пролетных строениях опорные части должны обеспе чивать также некоторую поперечную подвижность. В многопролет ных косых эстакадах опорные части, располагаемые на удаленных от продольной оси опорах, должны быть подвижными в ортогональных на правлениях, а на опорах, расположенных ближе к продольной оси, — подвижными лишь в продольном направлении. При этом на стоеч ных опорах возможна установка нескольких шарнирно-неподвижных опорных частей (рис. 4.7, а).
Наибольшую сложность вызывает расстановка опорных частей для криволинейных пролетных строений, испытывающих перемещения в различных направлениях. На практике применяют полюсно-лучевую и тангенциальную схемы расположения опорных частей. Наибольшие перемещения создают температурные воздействия. Эти перемещения происходят в направлении лучей, исходящих из точки расположения шарнирно-неподвижной опорной части Л (рис. 4.7, б). Опорные части в точках В, Д, Ж, И, JT должны воспринимать горизонтальные силы в поперечном направлении, и поэтому при их расположении на стоечных опорах они могут быть подвижными только в направлении луча. По
перечные |
перемещения |
могут быть |
обеспечены деформациями |
опор. |
В точках |
М и Л, расположенных |
на устое, целесообразны опорные |
||
части стаканного типа, |
воспринимающие горизонтальные силы |
и по |
зволяющие уменьшить реактивные усилия от предварительного напря жения, усадки, ползучести бетона за счет релаксации резины.
Наряду с отмеченным применяют тангенциальное расположение опорных частей, при котором направление их подвижности совпадает с касательной к оси, проходящей через точки опирания (рис. 4.7, в). Этот способ применим в основном для узких пролетных строений.
Глава 5
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПУТЕПРОВОДЫ И СЛОЖНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ
S.1. РАЗНОВИДНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПУТЕПРОВОДОВ
Железобетонные путепроводы сооружают на пересечении железных дорог, автомагистралей, городских улиц и пешеходных полос. Путе проводы, строящиеся в городах, часто имеют косое или криволиней ное очертание в плане. Система путепровода во многом определяется характером местных условий.
Однопролетный путепровод, расположенный над второстепенной дорогой или улицей, может иметь ширину, превышающую его полную длину. В этом случае иод путепроводом для водителей движущихся автомобилей создается так называемый «тоннельный эффект», способ ствующий возникновению отрицательных психологических воздейст вий. Уменьшение этого эффекта и одновременно повышение условий безопасности движения обеспечиваются при использовании трехпро летной схемы путепровода с промежуточными опорами, расположен ными у концов конусов насыпи (рис. 5.1, а). При этом средний пролет
определяется шириной |
пересекаемой дороги или улицы, |
а боковые |
пролеты - заложением |
откосов насыпей. Промежуточные |
опоры по |
возможности не должны входить в тело конуса насыпи. Если вдоль проезда предусмотрены тротуары или велодорожки, то их размещают в боковых пролетах, увеличивая их длину. Пролеты разрезных пролет ных строений путепроводов обычно не превышают 40 м.
Значительно выше эксплуатационные показатели у температурно неразрезных пролетных строений, применяемых при rex же пролетах, что и разрезные.
Одиопролетные схемы путепроводов удачно реализуются при ис пользовании рамной или арочной конструкции. Опоры однопролетных рамных путепроводов делают массивными, одновременно выполняю щими функции подпорных стен (рис. 5.1, б). При невозможности пере дачи распора на грунты оснований внутри устоев предусматривают противовесы, выполненные в виде бетонного массива. Арочная система может быть оправдана для применения при весьма плотных грунтах основания (рис. 5.1, в). Путепроводами рамной и арочной систем пере крывают пролеты до 60 м.
В отдельных случаях находит применение двухпролетная рамная система. Использование в такой системе наклонных стоек позволяет улучшить видимость под путепроводом и повысить эстетические досто инства сооружения (рис. 5.1, г).
Для пересечений широких улиц и дорог часто применяют балоч- но-неразрезные пролетные строения с постоянной высотой. Промежу точные опоры в таких системах могут быть расположены на раздели-
1 12
тельной полосе (рис. 5.1, д). Такое решение вполне допустимо при пересечении путепроводом протяженного прямолинейного участка до роги или улицы. Расположенные на разделительной полосе криволи нейного участка трассы даже тонкие стоечные опоры ухудшают об зорность и снижают безопасность движения под путепроводом.
Иногда с целью уменьшения строительной высоты неразрезных про летных строений при пролетах до 50 м применяют V-образные опоры (рис. 5.1, е). Получающаяся при этом система по своей работе под на грузками приближается к рамной.
При необходимости возведение путепровода над железнодорожными путями или улицей, по которым движение транспорта не может быть временно прекращено, применяют балочно-консольную (рис. 5.1, ж) или рамно-подвесную систему. Наибольшие перекрываемые пролеты при использовании таких систем не превышают обычно 50—55 м.
Весьма широкое распространение в путепроводах находит рамная система с наклонными стойками. Угол наклона стоек назначают рав ным а — 45 -i- 70°. Применение рамной системы с наклонными стой ками улучшает условия видимости для проезжающих под путепрово дами автомобилей, повышает безопасность движения, а также улучша ет внешний вид сооружения.
Трехпролетная схема с соотношением длин пролетов около 1/2 це лесообразна при интенсивном пешеходном движении под путепрово дом (рис. 5.2, а). Ригель путепровода шарнирно опирается по концам, а стойки могут быть заделаны в фундамент или сопрягаться с ним шар нирно. В зависимости от конструкции ригеля перекрываемый пролет, измеряемый между точками опирания стоек на фундамент, может со ставлять 30—50 м , а иногда и более.
Находит применение система, состоящая из однопролетной рамы с наклонными стойками, перекрывающая средний пролет, в боковых про-
Рис. 5.1. Схемы железобетонных путепроводов балочной, арочной и рамной систем
113
летах которой устроены разрезные пролетные строения (рис. 5.2, б). Такая система оказывается менее чувствительной к осадкам опор.
На просадочных грунтах путепроводы целесообразно выполнять по рамно-консольной схеме с шарниром в середине пролета ригеля (рис. 5.2, в).
В последние годы достаточно часто в путепроводах применяют комбинированную систему, состоящую нз трехпролетной неразрезной балки, опирающейся на наклонные опоры, и подкосов, соединяющих концы пролетного строения с фундаментом (рис. 5.2, г). Наклонные опоры выполняют в виде стенок или наклонных стоек, шарнирно со прягающихся с пролетным строением. Нижние концы стоек и ниж ние грани опор-стенок заделываются в фундамент или опираются на него шарнирно. Подкосы обычно жестко сопрягаются как с пролет ным строением, так и с фундаментом. В путепроводах такой системы отпадает необходимость в концевых опорах. В большинстве случаев подкосы размещают в конусе насыпи, и система приобретает вид рам ной с наклонными стойками. Реже подкосы располагают на поверхно сти конуса насыпи. Возможно применение тонких вертикальных опор в сочетании с наклонными подкосами (рис. 5.2, 5). Комбинированная система допускает регулирование усилий, благодаря чему длина бо ковых пролетов может составлять 1/10 среднего пролета длиной до 50 м.
Подкосы и опоры в комбинированной системе обычно сопрягаются с фундаментом в одной точке (см. рис. 5.2, г, д). В более редких слу-
Рчс. 5.2. С хем ы ж елезобетон ны х путеп роводов рамной и ком бинированной систем :
/ — разрезное пролетное строение; 2 — шарнир; 3 — подкос; 4 — разделительная полоса; 5 —
затяжка
114
3
Рис. 5.3. Расположение путепроводов в плане:
/ — тротуар; 2 — стойки опор; 3 — разделительная полоса
чаях они подходят к фундаменту или плите ростверка на некотором расстоянии друг от друга (рис. 5.2, е).
При пролетах более 50 м для неразрезной балки в комбинированной системе предусматривают промежуточную опору, располагаемую на разделительной полосе (рис. 5.2, ж).
В тех случаях, когда в путепроводах рамной или комбинирован ной системы передача распора на грунт нежелательна, между плитами ростверков устраивают железобетонные затяжки с предварительным напряжением (рис. 5.2, з).
Редко путепроводы имеют вантовую схему (рис. 5.2, и). Такое ре шение может быть оправдано архитектурными соображениями или не обходимостью перекрытия значительных пролетов.
Расположение путепроводов в плане зависит от ширины пересекае мой улицы или дороги, их угла пересечения, а также от направления трассы, на которой расположен путепровод. При небольшой ширине пересекаемой улицы путепровод выполняют в плане прямым, если трасса, на которой он расположен, прямолинейна и пересечение про исходит под углом, близким к 90°. Оси опор путепровода в этом слу чае располагают нормально к его продольной оси (рис. 5.3, а).
Если трассы пересекаются под углом, существенно отличающимся от прямого, путепровод может косо располагаться в плане. При этом оси опор путепровода могут совпадать с направлением пересекаемой улицы (рис. 5.3, б). Длина путепровода получается в этом случае наименьшей, однако его конструкция оказывается достаточно сложной.
В случае пересечения широкой улицы или дороги оси промежуточ ных опор могут быть расположены косо, а оси концевых опор — нор-
115
мально по отношению к продольной оси путепровода (рис. 5.3, в). При пересечении криволинейных трасс путепроводы могут быть также криволинейными в плане (рис. 5.3,г). Направление осей промежуточ ных опор и устоев выбирают в зависимости от местных условий. Оси опор могут располагаться радиально или с некоторой косиной.
Во всех случаях назначение плана расположения опор стремятся к наибольшей типизации конструкции пролетных строений, опор и устоев.
Путепроводы, пропускающие автомобильное движение над желез нодорожными путями, имеют высоту, определяемую габаритом при ближения строений для железнодорожного подвижного состава (6—
8 м). Полная высота путепроводов при пересечении улиц |
или |
дорог |
на поверхности земли определяется габаритом движения |
на |
дороге |
(не менее 5 м). Полная высота путепровода над выемкой зависит от глубины этой выемки.
S.2. КОНСТРУКЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПУТЕПРОВОДОВ
По конструкции железобетонные путепроводы близки к конструк ции эстакад. В связи с этим рассмотрим подробнее только те конструк ции, которые характерны в основном для путепроводов.
Железобетонные пролетные строения путепроводов, применяемые на практике, по конструкции могут быть плитными, ребристыми или коробчатыми.
Плитная конструкция в балочных и рамных системах применяется для перекрытия пролетов до 24 м. Плитное балочное пролетное строе ние или ригель рамного путепровода могут иметь сплошное попереч ное сечение постоянной толщины.Обычно плитные конструкции сплош ного сечения возводят из монолитного железобетона, предусматривая предварительное обжатие как вдоль, так и поперек. Значительно ши ре на практике в настоящее время находят применение плитные несу щие конструкции, имеющие продольные усиления в виде ребер (рис. 5. 4, а) или пустоты (рнс. 5.4, б). Такие конструктивные решения бо лее экономичны по расходу материала. При этом плитную конструк цию с продольными ребрами выполняют, как правило, в сборно-моно литном варианте (сборные ребра и монолитная плита), а пустотелые плитные пролетные строения могут быть как монолитными, так и сбор ными из отдельных блоков.
Высота плитных пролетных строений в путепроводах балочных сис тем составляет (1/25 — 1/35) /, а в путепроводах рамной и комбиниро ванной системы в виде неразрезной балки с подкосами (1/35 -т- 1/50)/. При пролетах / > 35 м применяют плитные конструкции с переменной высотой.
В путепроводах плитной конструкции опоры выполняют в виде отдельных стоек или стенок (см. рис. 5.4,а, б). Стойки, шарнирно со прягающиеся с пролетным строением и фундаментом, имеют постоян ную толщину. В поперечном сечении ширина опор может быть пере менной, так как уширенная стойка или стенка обеспечивает повышен ную жесткость пролетного строения в поперечном направлении (см.
П 6
Рис. 5.4. Поперечные сечения железобетонных путепроводов
рис. 5,4, б). При заделке стоек рамных путепроводов в ригель их вы полняют с переменной толщиной.
Сборные плитные элементы в поперечном направлении объединяют между собой сваркой выпусков арматуры или обжатием напрягаемой арматуры, расположенной в закрытых каналах. В продольном направ лении блоки плит объединяют со стойками опор в единую раму моно литным бетоном и сваркой арматурных выпусков или напрягаемой арматурой.
В путепроводах комбинированной системы (см. рис. 5.2, ж) сред ние участки пролетов более 40 м иногда перекрывают пустотелой пли той постоянной высоты (см. рис. 5.4, б). В приопорных участках несу щая конструкция имеет переменную высоту и многоконтурное короб чатое сечение (рис. 5.4, ё), но по своей работе под нагрузками анало гична плитной конструкции.
Путепроводы ребристой конструкции применяют при необходимо сти перекрытия пролетов 20—40 м. В поперечном сечении пролетного строения может быть предусмотрено несколько ребер толщиной 0,15— 0,2 м, расположенных с шагом 1,1—2,5 м, или только два мощных ребра толщиной 0,7—1,5 м, отстоящих одно от другого на расстоянии \ 4,5—9 м. В последнем случае обеспечивается ширина пролетного строе ния поверху до 20 м (рис. 5.4, д).
При пролетах более 40 м сооружают путепроводы коробчатой кон струкции. При ширине пролетного строения до 10 м в путепроводах
117
балочной и рамной систем обычно предусматривают одноконтурную коробчатую балку с утолщенными стенками. При большей ширине применяют полуоткрытые (рис. 5.4, в) или многоконтурные сечения (см. рис. 5.4, г). Для полуоткрытых сечений стойки опор и подкосы располагают под каждой коробчатой балкой (см. рис. 5.4, в).
Для придания поперечной жесткости ребристым пролетным строе ниям между стенками устраивают сплошные диафрагмы (рис. 5.5, а) или поперечные балки (см. рис. 5.4, д), распространяемые на консоль ные части плит проезжей части. В опорных сечениях рамных путепро водов предусматривают вертикальные или наклонные диафрагмы (см. рис. 5.5, а). Кроме того, диафрагмы устанавливают и по длине ри геля. Стойки опор располагают под каждым ребром пролетного строе ния или они упираются в поперечные диафрагмы и тогда нх число мо
жет быть меньше, чем число ребер |
(сечение А — Л на рис. 5.5, а). |
При жестком сопряжении стоек с |
ригелем он может иметь коробча |
тое поперечное сечение, что обеспечивает надежную работу стоек на изгиб в двух плоскостях и на закручивание.
В путепроводах рамной системы (см. рис. 5.2, а, б, в) наклонные ноги выполняют обычно в виде стенок с постоянной шириной, равной ширине коробчатой балки или уменьшающейся книзу. В путепрово дах комбинированной системы (см. рис. 5.2, г) шарнирные стойки при
Рис. 5.5. Конструкции железобетонных путепроводов рамной н комбинированной
систем:
/ — наклонные диафрагмы; 2 — пучкн напрягаемой арматуры в ригеле; 3 — напрягаемая ар матура в стойке; 4 — блоки ригеля; 5 — блок опоры
118
многоконтурном сечении пролетного строения выполняются в виде отдельных столбов. Иногда из архитектурных соображений и условий обеспечения повышенной поперечной жесткости сооружения стойки объединяются в решетку (см. рис. 5.4, г).
Относительная высота h коробчатой несущей конструкции в рам ных и рассмотренных комбинированных системах при постоянном се чении составляет (1/25—1/30) I (см. рис. 5.2, а). При переменном сече нии ригеля hx = (1,3-^2,0) /i2, а высота сечения в середине централь ного пролета h2 = (1/40 — 1/60) I (см. рис. 5.2, д).
Монолитные рамные путепроводы с наклонными стойками, перекры вающие глубокие выемки и не ограниченные в строительной высоте пролетных строений, могут быть выполнены в виде рам-дисков. Риге ли и стойки таких рам возводят как единый плоскостной элементдиск с постоянной толщиной 0,3—0,6 м. В поперечном сечении рас полагают два или более таких диска, монолитно соединенных с плитой проезжей части. Расстояния между осями дисков принимают равными 3—5 м, чтобы не устраивать под плитой проезжей части дополнитель ных продольных балок. Между дисками предусматривают поперечные диафрагмы.
Путепроводы с наклонными стойками целесообразно возводить из сборных блоков, объединяя их на монтаже напрягаемой арматурой. В рамно-консольной системе ребристой конструкции такими блоками могут быть отдельные стойки и элементы ригеля на половину его дли ны (рис. 5.5, б). В рамных путепроводах ригель может монтироваться на сплошных подмостях из отдельных коробчатых блоков длиной 2—3 м. Надопорные участки в этом случае бетонируют на месте (рис. 5.5, в). Возможно собирать рамную конструкцию и методом навесной сборки.
Плитные путепроводы из монолитного железобетона при пролетах до 15—20 м могут быть выполнены без предварительно напряженной арматуры. В рамных путепроводах с напрягаемой арматурой ее про пускают по всей длине ригеля, предусматривая анкеры по его торцам или обрывая ее в сжатой зоне. По ширине сечений пучки располагают равномерно. Над наклонными стойками и в середине пролетов может потребоваться постановка некоторого количества поперечных пучков напрягаемой арматуры. Наклонные стойки плитных путепроводов обычно не имеют предварительного обжатия. Заделка стойки в плит ный ригель осуществляется с помощью арматурных выпусков. Шар нирные стойки имеют по концам шарнирно-неподвижные металличе ские или резиновые опорные части. В путепроводах комбинирован ной системы подкосы содержат напрягаемую арматуру, глухие анкеры которой располагают в фундаменте стоек, а натяжные анкеры — по верхним концам подкосов.
Сборные плитные путепроводы состоят из блоков, армированных отдельными струнами или прядями.
Напрягаемую пучковую арматуру в рамных путепроводах размеща ют в ребрах ригеля в соответствии с эпюрой изгибающих моментов (см. рис. 5.5, а). Армирование диафрагм осуществляется в зависимо сти от способа сопряжения со стойками ног. Если стойки упираются в диафрагмы, то в них следует предусматривать достаточно мощную
lid
зо,w/г
«
с
Рис. 5.6. Схема армирования одно |
Рис. 5.7. Конструкция арочного путе |
|
пролетного рамного путепровода |
провода с засыпкой: |
|
|
/ — складчатый |
блок; 2 —монолитный |
|
стык: 3 - цементный раствор; 4 — выпуски |
|
|
|
арматуры |
наклонную арматуру для восприятия главных растягивающих напря жений.
Арматуру коробчатых пролетных строений располагают в ребрах, верхней и нижней плитах с учетом метода возведения конструкции. При навесной сборке сооружения большую часть пучков напрягае мой арматуры располагают по верхней плите и стенкам. В середине центрального пролета ставят пучки в нижней плите, отгибая их затем в стенки и осуществляя натяжение с проезжей части из-за затрудне ний их натяжения изнутри при малой высоте коробчатого ригеля. Стойки таких пролетных строений также могут иметь коробчатое сече ние с продольной напряженной арматурой, проходящей в их стенках, а затем через диафрагмы коробчатого ригеля на верх плиты проезжей части. Возможно устройство наклонных стоек и с ненапрягаемой арма турой, но в этом случае для их объединения с ригелем необходимо пре дусматривать монолитный стык с большим объемом бетона, укладыва емого во время строительства. При организации заделки ног коробча того сечения в фундамент под их нижними концами устраивают мест ное ушнрение из монолитного бетона, заармированное стержнями, вы пущенными из ног и входящими в фундамент. При этом суженные ниж ние концы стоек имеют сплошное сечение (см. рис. 5.5, а).
Однопролетные рамные путепроводы армируют пучками высоко прочной проволоки, расположенными в несколько рядов по ригелю с анкеровкой по его концам. Ноги рам, воспринимающие значительные изгибающие моменты, также содержат напрягаемую арматуру, про ходящую по всей их высоте. При этом для обеспечения жесткого сопря жения ног с фундаментом в нем размещают глухие анкеры, а натяже ние арматуры производят с верхней грани ригеля (рис. 5.6). В месте сопряжения ног путепровода с фундаментом устанавливают пере крещивающиеся стержни н дополнительную поперечную арматуру.
120