Вопрос 15

Схемы рамных мостов [1, стр. 131-133]

Отличительной особенностью рамных мостов является жесткое соеди­нение ригеля рамы со стойками. Изгибающие моменты, которые воз­никают в стойках под нагрузкой, значительно уменьшают положительный момент в ригеле даже по сравнению с неразрезной балкой того же пролета. Рамные мосты экономичней балочных по расходу железобетона. С другой стороны, опоры рамных мостов работают на сжатие и изгиб, поэтому для стоек требуется сильное армирование, что приводит к увеличению расхода металла (арматуры).

К числу достоинств рамных мостов следует отнести уменьшение строительной высоты и размеров опор (стоек) по сравнению с другими системами, что способствует увеличению подмостового пространства.

Основным недостатком рамных мостов из ненапряженного железо­бетона (рис.97) является ограниченная возможность применения сбор­ных конструкций. Элементы, изготовленные в заводских условиях, необходимо объединять монтажными стыками, расположенными в сечениях со значительными изгибающими моментами. Кроме того, рамные мосты вследствие небольших размеров стоек нельзя применять на реках с ледоходом.

Поэтому рамные системы, показанные на рис. 97, часто применя­лись для путепроводов и эстакад взамен высоких насыпей на подходах больших мостов.

Сопряжение рамного моста с насыпью может быть выполнено уст­ройством крайней стойки, входящей в насыпь. Для мостов под автодо­рогу характерно сопряжение посредством консоли. Чтобы уменьшить расстройства сопряжения, в насыпь укладывают железобетонную пли­ту, шарнирно опертую на конец консоли.

В случае пересечения выемок, когда высота крайних стоек неболь­шая, целесообразно заменить их устоями.

При большой длине рамной конструкции (эстакада) в ней могут возникать дополнительные изгибающие моменты от воздействия тем­пературы. Можно уменьшить влияния изменений температуры и усадки бетона устройством деформационных швов или шарниров. Деформа­ционные швы могут быть образованы между двойными стойками на про­межуточной опоре. В другом варианте дано решение в форме продольно-подвижных опорных частей подвесной балки. Расстояние между швами вдоль оси моста принимают для железнодорожных мостов не более 40 м, а для мостов под автомобильную дорогу 50-70 м.

В рамах с шарнирным опиранием стоек достигается меньшая чувствительность к неравномерньм осадкам опор и изменениям температуры. Однако устройство шарниров в стойках затрудняет производств работ, а в дальнейшем усложняет эксплуатацию мостов.

Приведенные схемы рамных мостов характерны для монолитных сооружений. Пролеты таких мостов под железную дорогу сравнитель­но невелики; они с успехом могут быть заменены балочными сборными мостами на свайных или стоечных опорах.

В настоящее время монолитные рамные мосты применяют сравни­тельно редко, главным образом в путепроводах и эстакадах.

О сновным элементом современной системы из сборных элементов является Т-образная рама. Консоли смежных рам соединены шарниром, допускающим продольные перемещения. Такая си­стема называется рамно-консольной.

Если же на концы ри­гелей соседних рам опереть подвесные балки, то систе­ма будет называться рамно-подвесной.

В ригелях этой системы преобладают отрицатель­ные изгибающие моменты, поэтому напряженную ар­матуру размещают в верх­ней зоне ригеля.

В Т-образных рамах рамно-консольных и рамно-подвесных систем риге­ли по всей длине имеют переменную высоту. Очер­тание нижнего пояса вы­полняется прямолинейным или криволинейным. Риге­ли рам сооружают обычно навесным способом из бло­ков небольших размеров.

Рамно-консольными и рамно-подвесными система­ми можно перекрывать пролеты 120-150 м (под авто­мобильную нагрузку). Для таких больших пролетов сплошная конструкция ри­геля становится невыгодной и поэтому в рамно-подвесных системах приме­няют сквозные ригели.

Раскосы ригеля могут быть нисходящими, рабо­тающими на растяжение, и восходящими – на сжа­тие. В средней части обыч­но применяют подвесные балки со сплошной стен­кой.

Рамно-консольная си­стема статически неопреде­лима, поэтому на величину усилий оказывают влия­ние возможное смещение опор, изменение темпера­туры и усадка бетона. Рамно-подвесная система ста­тически определима, в ней не возникают дополнитель­ные усилия от перечислен­ных выше воздействий.

Рамно-консольные и рамно-подвесные мосты хорошо приспособлены для навесной сборки. Однако в рамно-консоль­ных и рамно-подвесных мостах из-за наличия шарниров имеет место большая деформативность. В шарнирах таких систем под влиянием нагрузки возникают значительные переломы профиля пути, что при­водит к увеличению динамического воздействия подвижного состава на конструкции. Поэтому конструкции с шарнирами в балках или ри­гелях рам в железнодорожных мостах применяют редко.

Такие сборные рамные мосты получили распространение под авто­мобильную нагрузку в виде рамно-подвесных систем использовались также рамные системы со стойками (рис. 18.2, г) в виде шпренгельных треугольников: вертикальный элемент стой­ки работает на сжатие, он шарнирно связан с пролетным строени­ем, наклонный элемент работает на растяжение, он выполнен пред­варительно напряженным.

Есть также примеры использования в рамно-подвесных мостах при пролетах до 85 м V- или Х-образных опор (рис. 18.2, д), позволяющих применять большие длины ригеля, обеспечить работу элементов опоры в основном на осевые усилия и выполнять опоры сборными.

Конструкции рамных мостов

Рамные мосты малых пролетов возводят обычно монолитными из ненапрягаемого железобетона. Пролетные строения таких мо­стов по своей конструкции аналогичны монолитным балочным не-разрезным Особенности конструкции определяются сопряжением главных балок (ригелей) со стойками (опорами). Опоры монолит­ных рамных мостов имеют стойки обычно под каждой главной балкой (см. рис. 18.1, б). В монолитных рамных эстакадах опоры устраивают с двумя (см. рис. 18.1, в) или одной (см. рис. 18.1, г) стойками, чтобы не загромождать подэстакадное пространство. Стойки в этом случае связаны с главными балками через мощные поперечные балки.

Сопряжение главных балок (ригелей) со стойками должно быть жестким, чтобы обеспечивать восприятие и передачу изгибающих моментов. Для этого арматуру стоек заводят в ригель (рис. 18.3, а) на 2/3 его высоты, а арматуру ригеля соединяют с арматурой стой­ки. При сопряжении ригеля с крайними стойками арматуру ригеля заводят в стойку по ее внешней поверхности, а арматуру стойки соединяют с арматурой ригеля (рис. 18.3, б).

Ригели рам имеют в середине пролета рабочую арматуру в ниж­ней зоне для восприятия положительных изгибающих моментов, а у опор — вверху для восприятия отрицательных изгибающих мо­ментов. Вблизи опор устраивают отгибы стержней арматуры и устанавливают более часто хомуты (см. рис. 18.3, и) для восприя­тия значительных поперечных сил на этих участках ригеля.

При жестком соединении стоек с фундаментами арматуру сто­ек заводят в массив фундамента (рис. 18.3, в, г, д). При шарнирном сопряжении с фундаментом арматуру стойки заканчивают у ее торца, где устраивают шарнир (рис. 18.3, е).

Простейшая конструкция шарнира (см. рис. 18.3, е) включает вертикальный арматурный стержень и металлическую прокладку из листовой стали толщиной 10-15 мм между торцами стойки и поверхностью фундамента. Вертикальный стержень обеспечивает восприятие горизонтального распора, а металлическая прокладка обеспечивает углы поворота и передачу вертикальной опорной реакции. Лучшим материалом для прокладки является свинец, допускается резина. При больших опорных давлениях шарниры рамных мостов выполняют из стального литья.

Фундаменты могут быть общими под все стойки опоры (см. рис. 18.1, б) или отдельными (см. рис. 18.1, б, г).

При прочных грунтах фундаменты имеют небольшую ширину подошвы и при α<30° (см. рис. 18.3, в) могут быть выполнены из неармированного бетона. При больших ширинах, когда α >30° (см. рис. 18.3, г), фундамент армируют понизу сеткой, при особо широких фундаментах его тело армируют нижней сеткой и отогну­тыми стержнями для восприятия изгибающих моментов и перере­зывающих сил (см. рис. 18.3, д).

Конструкции рамных мостов средних и больших пролетов могут быть сборными и монолитными. Ригели рамно-консольных и рамно-балочных мостов средних пролетов могут быть собраны из отдельных двутавровых балок, соединенных в поперечном направлении диафрагмами (рис. 18.4, а, б) и со сборной плитой проезжей части, уложенной по балкам. Они могут быть выполнены также плитно-ребристыми (рис. 18.4, в). Ригели тех же мостов больших пролетов выполняют коробчатого сечения (рис. 18.4, г, д).

Сборные ригели рамно-консольных и рамно-подвесных мостов средних пролетов, изготавливаемые с натяжением на упоры, арми­руют прямолинейной напрягаемой арматурой (рис. 18.5, а). При значительных пролетах, если ригели изготавливают заранее и по­дают в пролет целиком, предусма­тривают монтажную арматуру 2 (рис. 18.5, б), а рабочую армату­ру 1 натягивают на бетон, отгибая ее вниз.

Если ригель рамного моста сооружают методом навесного бе­тонирования или навесной сбор­ки, то его армируют по верхнему поясу по участкам сборки или бетонирования (рис. 18.5, б). Ар­матуру устанавливают и натяги­вают в процессе уравновешенно­го монтажа или бетонирования.

В рамно-консольных и рамно-балочных мостах вся арматура консолей проходит по верхнему поясу, так как они работают толь­ко на отрицательные моменты. В рамно-неразрезных мостах в середине пролета требуется по­становка напрягаемой арматуры в нижней зоне для восприятия положительных моментов от вре­менной и второй части постоян­ной нагрузок.

В сборных мостах приопорные блоки с большей высотой при­нимают меньшей длины из условия, чтобы монтажная масса бло­ков была примерно одинаковой.

О поры рамных мостов средних и больших пролетов возводят, как правило, массивными. При несимметричном загружении Т-об­разных рам временной нагрузкой в опорах возникают значитель­ные изгибающие моменты. Для обеспечения прочности и трещино-стойкости опоры необходима ненапрягаемая или напрягаемая арматура. В опорах из монолитного бетона устанавливают вдоль граней опоры вертикальную арматуру, заходящую в ригель. Вни­зу арматуру закрепляют в фундамент опоры или несколько выше. Нормальная сила в сечениях опоры увеличивается сверху вниз от действия собственного веса опоры, растягивающие напряжения от изгибающего момента погашаются действием этой сжимающей силы, а в нижней части опоры она может оказаться ненужной.

Сечение опор рамных мостов больших пролетов чаще прини­мают коробчатым, а опоры собирают из блоков, получаемых при поперечном членении опоры. На рис. 18.6 приведен узел сопряжения такой опоры с ригелем с помощью напрягаемой арматуры, размещаемой в полости опоры II омоноличиваемой бетоном после ее натяжения. Полости короб­чатых опор заполняют обычно бетоном низкой прочности, а выше уровня воды — песком или гравием для увеличения собственного веса опоры.