3. Конструкции арочных мостов со сплошными сводами

В арочных железобетонных мостах применяется цилиндрический свод в виде криволинейной плиты, ширина которой значительно больше ее толщины. Арочные мосты со сводами наиболее просты по конструкции и имеют хороший внешний вид. Они могут быть ажурными как металлические мосты или монументаль­ными, как каменные. Мосты со сводами могут быть только с ездой поверху.

Своды могут иметь прямоугольное (рис. 4, а), ребристое (рис. 4, б) и коробчатое (рис. 4, в) поперечные сечения.

Рис. 4.Типы поперечных сечений сводов арочных мостов

В конструктивном отношении наиболее простыми являются сплошные прямоугольные своды. Их применяют при пролетах 60—80 м, при этом толщина свода в ключе составляет (1 /60-1/70)пролета свода. Ширина свода в середине пролета по условиям поперечной жестко­сти должна быть не менее 1/15 пролета.

Толщина бесшарнирных сводов в соответствии с эпюрой изгибающих моментов плавно возрастает к пя­там на 30 — 40%. При переменной ширине свода в ключе она принимается равной 1/20 пролета, а у пят не менее 1/10-1/12 пролета.

При устройстве не­скольких параллельных сводов, не связанных между собой, шири­на каждого из них должна быть не менее 1/20 пролета и не меньше 3 м.

Своды армируют криволинейными продольными рабочими стерж­нями в нижней и верхней их зонах. Перпендикулярно рабочим стержням ставят распределительную арматуру. Верхнюю и ниж­нюю арматуру связывают хомутами. Процент армирования сплош­ных прямоугольных сводов принимают в пределах 0,2—0,4%. Над­сводное строение при таких сводах принимают в виде поперечных стенок (рис. 5, а), поддерживающих проезжую часть.

Рис.5.Конструкция надсводных строений: 1- свод; 2-надсводная стенка; 3-плита проезжей части; 4- рабочая арматура свода; 5- распределительная арматура; 6- хомуты; 7- коробчатый свод; 8- надсводная стойка.

Ребристые своды имеют высоту 1/55-1/65 пролета, требуют меньших расходов бетона, но слож­нее в производстве. Плитную часть свода приходится переводить в сжатую часть свода в соответствии с объемлющей эпюрой изгибающих моментов. Процент армирования реб­ристых сводов в связи с меньшей площадью бетонного сечения не­сколько больший, чем в сплошных, и составляет 0,8—1,2%.

При больших пролетах целесообразно применять своды короб­чатого сечения (рис. 5, б). Благодаря сосредоточению материа­ла по верхней и нижней плитам коробчатый свод значительно рациональнее сплошного прямоугольного. Пустоты в коробчатых сводах составляют 30—50% поперечного сечения свода. Относи­тельная высота коробчатых сводов несколько больше, чем сплош­ных, и составляет 1/40- 1/60 пролета. Процент армирования короб­чатых сводов составляет 0,5—0,8%.

При ребристых и коробчатых сводах надсводное строение со­стоит из надсводных стоек, поддерживающих проезжую часть. Стойки опираются на ребра сводов и поддерживают плиту проез­жей части с помощью продольных и поперечных балок (см. рис. 5.б).

В широких мостах применяются два (или несколько) парал­лельных свода, которые могут соединяться для совместной рабо­ты диафрагмами.

Проезжую часть над проемами между сводами устраивают монолитной или сборной. В первом случае она принимает участие вместе с диафрагмами в поперечном распределении временной нагрузки.

В широких мостах могут применяться параллельные своды не­зависимо от формы их поперечного сечения, т. е. прямоугольные, ребристые или коробчатые. Обычно устраивают два параллельных свода, реже три или четыре. Для совместной работы своды соединя­ют распорками (диафрагмами). При ширине каждого из сводов, удовлетворяющей условиям поперечной жесткости, диафрагм меж­ду сводами не ставят.

Конструкция надсводных строений

Надсводное строение устраивают сплошной или сквозной кон­струкции. (рис.6)

Рис. 6. Конструкция надсводных строений.

Сплошное надсводное строение состоит из бетонных или железобетонных щековых стен и засыпки или забутки между ними, выполненной до уровня проезда (рис. 6,д). Такое решение, прос­тое в конструктивном и в производственном отношении, ведет к значительному увеличению собственного веса, вследствие чего мо­жет применяться лишь при необходимости уравновешивания рас­поров в мостах с неравными пролетами.

Сквозное надсводное строе­ние выполняют из железобетонных разрезных или неразрезных плит или балок, опирающихся на свод через сплошные тонкие стенки (рис. 6, е) или стойки (рис. 6, ж- и). Первый вариант имеет лучший внешний вид и применяется в слу­чаях, когда к мосту предъявляются повышенные архитектурные требования; второй экономичнее, поскольку объем железобетона здесь несколько меньше.

В мостах со сквозным надводным строением можно устраивать декоративные стенки (рис. 6, ж). В этом случае достигается сни­жение величины постоянной нагрузки на свод по сравнению с кон­струкциями со сплошными щековыми стенами, но выглядит соо­ружение как монументальное.

В мостах с параллельными сводами, связанными жесткими диа­фрагмами, проезжую часть над проемом устраивают как монолит­ную конструкцию, участвующую вместе с диафрагмами в попереч­ном распределении нагрузки (рис. 6, з).

Если между сводами отсутствуют связи и они формируются неза­висимо друг от друга, проезжую часть над проемом устраивают в виде свободно опертых гладких или ребристых плит, отделяемых продольным деформационным швом (рис. 6, и).

Среди построенных мостов с железобетонными сводами имеется много примеров оригинальных конструкций.

Ярким примером арочного моста со сводами является мост в Красноярске через главное русло Енисея (рис.7). Он имеет пять пролетов по 150м , каждый из которых перекрыт двумя трехшарнирными двух секционными коробчатыми сводами шириной по 7.3 м, высотой 3.2 м со стрелой подъема 18,6 м.

Рис.7. Конструкция сборного арочного моста с коробчатыми сводами, построенного в Красноярске через р. Енисей в 1961г. а- схема моста, б- поперечное сечение

Высота свода принята постоянной по всему пролету с целью упрощения процесса изготовления. Отношение стрелы к пролету 1/8,3; отношение тол­щины к пролету 1/47. Толщина сводчатых плит 20 см, стенок — 30 см. Стенки и плиты сводов армированы сетками. Бетон М400.

Конструкция надсводного строения состоит из плоских попе­речных рам, расставленных на расстоянии 9,5 м, поверх которых уложены элементы проезжей части. Стойки рам имеют большую ширину — 7,21 м, почти равную ширине свода, и являются стенками толщиной 40 см по фасаду моста. Три крайние, наиболее высокие рамы, жестко соединены с аркой, четвертая опи­рается на своды шарнирно, а пятая представляет собой качающую­ся стенку-валок с шарнирами вверху и внизу.

По рамам устроено неразрезное пролетное строение проезжей части из ребристых балок пролетом 9,5 м шириной 3 м и высотой 0.8 м. Армиро­ваны они сварными каркасами по два каркаса в каждом ребре.

Элементы рам заготовляли в летнее время на открытой площадке, ребристые элементы проезжей части - в пропарочных камерах непрерывного действия. Арочные пролетные строения изготовляли на берегу в виде отдельных полусводов длиной 75 м и весом 1500 Т с последующей подачей в пролет наплаву. Установка на опорные части производилась с помощью воздушной системы балансировки плашкоутов. Мост сдан в эксплуатации. В октябре 1961г.

Мостом со сводами наибольшего пролета (305 м) является мост через р. Параматту в Сиднейской гавани в Австралии (рис. 8, а).

Рис. 8. Конструкции моста со сводами пролетом 305м

Он имеет ширину проезжей части 22 м и два тротуара по 1,83 м. Наличие двустороннего предельного уклона в 6,7% с плавной вертикальной кривой в средней части пролета позволило уменьшить длину моста, снизить высоту надсводного строения и эстакадной части.

В поперечном сечении главного пролета располагается четыре бесшарнирных свода коробчатого сечения, не соединенных между собой. Ширина сводов 6,1 м; высота изменяется от 3,76 м в ключе до 7 м в пятах (рис. 8, б), толщина стенок и плит одинакова по всей длине пролета и равна соответственно 30 и 38 см. Армирование выполнено продольными и поперечными стержнями, расположенными в виде сеток по граням коробчатых сечений. Своды запроектированы сборными из блоков коробчатого сечения массой около 50 т. Бетон М400.

Конструкция пролетного строения этого моста является переходной от сводов к раздельным аркам.

Опоры сводов представляют собой сплошные бетонные массивы, заложенные в песчанике, выходящем на поверхность. Опоры надсводного строения расположены на расстоянии 30,5 м и состоят из стоек, связанных поперек моста в верхней части ригелем прямо­угольного сечения 3,05x0,61 м из предварительно напряженного железобетона. В эстакадной части моста пролеты также по 30,5 м.

Надсводное строение состоит из восьми предварительно напря­женных балок таврового сечения высотой 1,6 м. Расстояние между осями балок 3,25 м (рис. 8, б). В средней части арочного пролета на длине 91,5 м элементы проезжей части опираются непосредствен­но на своды. Температурные швы в надсводном строении расположены в четвертях пролета.

Своды собирали на стальных арочных кружалах. По оконча­нии монтажа одного свода кружала перемещали поперек моста для монтажа следующего. Блоки сводов подвозили баржами, а затем поднимали лебедками грузоподъемностью в 50 т, установленными на консолях временных опор.

Лекции 23