Конструктивные формы пролетных строений

После установления схемы моста и назначения его основных размеров проектировщик выбирает тип поперечного сечения пролетных строений, а в случае применения сборных конструкций определяет систему членения сооружения на монтажные элементы.

В неразрезных и консольных балках и ригелях рам в сечениях у промежуточных опор возникают отрицательные изгибающие моменты, причем по абсолютной величине они, как правило, больше положительных моментов в середине пролетов. Отрицательные моменты вызывают появление сжатой зоны в нижней части сечения.

При работе сечения на положительный момент в сжатой зоне находится плита проезжей части значительной ширины, воспринимающая сжимающее усилие. При действии отрицательного момента в сжатую зону попадает нижняя часть сечения, которую целесообразно развивать, чтобы конструкция была экономичной.

Развитие нижнего пояса приводит к сечению коробчатой формы, получившему широкое распространение в пролетных строениях средних и больших пролетов. Нижняя плита коробчатого сечения служит сжатой зоной на участках балки, где действуют отрицательные изгибающие моменты, и позволяет удобно разместить преднапряженную арматуру в один–два ряда на участках с положительными моментами. Большим достоинством замкнутого коробчатого сечения является его жесткость при работе на кручение. По сравнению с незамкнутым сечением тех же размеров жесткость может быть больше в десятки раз. Это существенно улучшает работу пролетного строения при действии эксцентричной нагрузки.

Недостаток коробчатого сечения – несколько большая сложность изготовления. Этот недостаток успешно преодолевается применением современных способов изготовления элементов пролетных строений.

Выбор типа поперечного сечения зависит от принятого способа сооружения моста. Так, для сравнительно небольших пролетов, когда в качестве основных элементов неразрезных балок используют блоки пролетных строений с простыми балками, изготовляемые в стандартной опалубке, применяют характерные для простых балок поперечные сечения – тавровые или двутавровые. Тавровые сечения применены в проектах неразрезных балок, собираемых на передвижных подмостях.

Для неразрезных, консольных и рамных пролетных строений, сооружаемых способом навесного монтажа или навесного бетонирования, характерны коробчатые сечения. Такие сечения используют и в неразрезных пролетных строениях, сооружаемых способом продольной надвижки.

Форма коробчатых сечений разнообразна. Для пролетных строений под автомобильную дорогу с проезжей частью шириной до 15–20 м. можно использовать однокоробчатое поперечное сечение с развитыми консолями ,как показано на рисунке 1.20, а. Стенки такого сечения часто делают наклонными, что позволяет существенно уменьшить ширину и объем опор. При большей ширине моста, а также при необходимости уменьшения ширины монтажных элементов по условиям изготовления, перевозки и монтажа блоков пролетных строений применяют сечение из двух или нескольких коробок. При этом, как правило, соединяют монтажным продольным швом края консолей верхней плиты соседних коробок ,как показано на рисунке 1.20, б. Если условия изготовления и транспортировки блоков позволяют применить коробку значительной ширины, можно предусмотреть дополнительную стенку ,как показано на рисунке 1.20, в, уменьшающую пролет плиты проезжей части. При этом становится более равномерным распределение по ширине плиты нормальных напряжений, возникающих при изгибе пролетного строения.

Рисунок 1.20 – Формы коробчатых сечений

Поперечное сечение может состоять из отдельных прямоугольных коробок, соединенных шпоночными швами, в которых располагают предварительно напряженную арматуру ,как показано на рисунке 1.20, г.

В неразрезных, консольных и рамных системах отрицательные моменты достигают значительной величины, в особенности при сооружении пролетного строения навесным способом от опор к серединам пролетов. Положительные изгибающие моменты от собственного веса конструкций в этих системах не возникают. К опорам увеличиваются и действующие в сечениях поперечные силы. В большинстве случаев целесообразны специальные меры для повышения сопротивления приопорных сечений отрицательным изгибающим моментам и поперечным силам.

Несущую способность опорных сечений по сравнению с сечениями в пролете можно повысить увеличением толщины ребер, что одновременно уменьшает главные растягивающие напряжения и несколько увеличивает площадь сжатой зоны. Если основное сечение имеет тавровую или двутавровую формы, то у опор располагают нижнюю плиту, которая может быть уширением нижнего пояса, или замыкают сечение, превращая его в коробчатое. Если сечение в пролете коробчатое, у опор увеличивают толщину нижней плиты и стенок коробки.

Перечисленные приемы могут быть использованы при постоянной высоте сечения балки на всей длине, например при изготовлении неразрезных пролетных строений на насыпи подходов с последующей продольной надвижкой, когда балку опирают на перекаточные опоры нижним поясом. Постоянная высота сечения оказывается целесообразной, так как упрощается технология изготовления (использование одной наружной опалубки для всех частей пролетного строения), а иногда и по архитектурным соображениям.[6]