7. Будівництво мостових споруд із збірних залізобетонних елементів

   1. Конструкції пролітних будов балочних залізобетонних мостів і способи їх будівництва

1. Види балочних мостів і області їх застосування

По прийнятій в мостах класифікації балочні залізобетонні пролітні будови розрізняють за статичною схемою, типом поперечного перетину пролітної будови, способом армування і виробництва робіт.

За статичною схемою розрізняють балочні залізобетонні будови:

• розрізні;

• температурно-нерозрізні;

• нерозрізні;

• консольні.

Розрізні пролітні будови відокремлені між собою деформаційними швами. Ці шви ускладнюють захист опор від вологи і приводять до нерівностей мостового полотна, порушення плавності руху транспортних засобів. У кожній розрізній пролітній будові на суміжних опорах є нерухомі і рухомі опорні частини.

Температурно-нерозрізні пролітні будови утворюються з розрізних пролітних будов шляхом їх об'єднання в рівні проїзної частини над проміжними опорами. Це дозволяє виключити з них деформаційні шви, що покращує експлуатаційні якості моста. У ланцюзі температурно-нерозрізних пролітних будов одна опорна частина нерухома, решта рухомі.

Нерозрізні пролітні будови найбільш сприятливі з експлуатаційної точки зору: вони можуть мати тільки один деформаційний шов. На кожній опорі мають тільки одну опорну частину, одна з них нерухома.

Консольні пролітні будови за характером роботи під тимчасовими навантаженнями при однаковій схемі прольотів аналогічні нерозрізним пролітним будовам. Їх раніше застосовували для виключення несприятливих наслідків просідання проміжних опор. Сучасні конструкції опор не допускають просідання, тому консольні пролітні будови перестали застосовувати у зв'язку з складністю приєднання підвісної частини.

За типом поперечного перетину розрізняють балочні залізобетонні пролітні будови:

• плитні при прольотах від 3...6 до 12...18 м (рис. 7.1, а);

• ребристі при прольотах 18...42 м (рис. 7.1, б);

• Плитно-ребристі при прольотах 27...63 м (рис. 7.1, в);

• коробчаті при прольотах більше 63 м (рис. 7.1, г).

Типи поперечних перетинів балочних залізобетонних пролітних будов: а - плитна; б - ребриста; в - плитно-ребриста; г - коробчата

За способом армування розрізняють балочні залізобетонні будови:

• з ненапружуваною арматурою;

• із попередньо-напружуваною арматурою.

За способом виробництва робіт розрізняють балочні залізобетонні будови:

• монолітні (найбільш надійні);

• збірно-монолітні;

• збірні (менш надійні).

2. Конструкції Плитних і ребристих розрізних пролітних будов з ненапружуваною арматурою

Плитні пролітні будови з ненапружуваною арматурою є суцільною плитою постійної товщини (рис. 7.2). Застосовуються при довжині прольотів в межах 3...6 м. Відрізняються чіткістю статичної схеми при роботі на вигин і зріз, малою будівельною висотою (відношення товщини плити до прольоту складає 1/12... 1/16), простотою конструкції і малою трудомісткістю, що визначається розподілом арматури по всій ширині плити в одному ярусі, простотою арматурних, опалубних і бетонних робіт. Їх поперечний ухил приймається не менше 15 %о і забезпечується похилим розташуванням плити.

Одяг мостового полотна і тротуарів в монолітних Плитних пролітних будовах застосовується звичайна: асфальтобетон завтовшки 7 см, захисний шар бетону 3 ...4 см, гідроізоляція 1 см, вирівнюючий шар бетону 3 ...4 див.

Їх подовжнє і поперечне армування виконується із стрижнів гладкої або періодичного профілю арматури або зварних сіток з дотриманням конструктивних вимог, встановлених в Сніп 2.05.03-84*. Армування пролітної будови уздовж прольоту визначається з урахуванням огинаючих епюр моментів, що вигинають, і поперечних сил і має вигляд, представлений на рис. 7.2. До опор половина робочої арматури, потрібної в середині прольоту, відгинається догори в три прийоми з кутами нахилу стрижнів 30...45°. Це дозволяє обходитися без хомутів, оскільки відігнуті стрижні надійно перекривають похилі і вертикальні перетини плити в приопорных зонах, де має місце значна поперечна сила.

Ребристі пролітні будови з ненапружуваною арматурою застосовуються при довжині прольотів 12...21 м. Вони складаються з головних балок, діафрагм і плити проїзної частини (рис. 7.3).

Головні балки є основними елементами пролітної будови, що несуть, при його роботі на загальну дію навантаження. Вони зазвичай об'єднуються між собою діафрагмами, які встановлюють в опорних перетинах, в середині і чвертях прольоту, якщо відстань між ними не менше 4...6 м. Діафрагми забезпечують просторову роботу елементів пролітної будови. Плита проїзної частини в них працює на місцеву дію навантаження, бере участь в розподілі тимчасового навантаження між головними балками і працює як стисла зона пролітної будови при його роботі на загальну дію навантаження.

У поперечному перетині монолітних ребристих пролітних будов представляється можливим застосовувати найбільш доцільну кількість головних балок залежно від величини прольоту по умові мінімальних витрат бетону. Воно зазвичай зменшується із збільшенням прольоту. При малих прольотах воно прагне до нескінченності, що і визначає застосування Плитних пролітних будов при малих прольотах.

Рис. 7.2. Схема подовжнього армування монолітної пролітної будови довжиною 6 м

Рис. 7.3. Фасад (а) і поперечний перетин (б) ребристої монолітної залізобетонної пролітної будови

Відстань Ь між головними балками при їх прольотах 12... 27 м складає 1,5...2,5 м. Іноді відстань між головними балками збільшують до 4...6 м, в цьому випадку між головними балками встановлюються другорядні подовжні балки, що зменшують проліт плити проїзної частини.

Практичне застосування знайшли два види цих пролітних будов:

• діафрагмові з Т-подібними поперечними перетинами головних балок;

• бездіафрагмені з Т-подібними поперечними перетинами головних балок.

Арматуру в елементах монолітних ребристих пролітних будов розміщують так, щоб вона мала хороший зв'язок з навколишнім бетоном, не заважала укладанню бетону при виготовленні конструкції і була надійно захищена від дії вологи і повітря. Арматуру виконують із стрижнів періодичного профілю або з гладкого дроту. Всі робочі стрижні розтягнутої арматури гладкого дроту для забезпечення їх анкеровки в бетоні повинні мати на кінцях напівкруглі крюки з внутрішнім діаметром не менше 2,5 діаметру стрижня (рис. 7.4, а). Кінці стислих стрижнів з круглого дроту, а також кінці стрижнів періодичного профілю в розтягнутій зоні закінчуються прямими крюками.

Окремі стрижні арматури для забезпечення необхідної довжини стикують електрозварюванням встык. При цьому в місці стику виходить невелике потовщення (рис. 7.4, б). Має перспективу об'єднання стрижнів періодичного профілю в монтажних умовах шляхом обтискання на кінцях стрижнів металевих трубок (рис. 7.4, в).

Зварні сітки (рис. 7.4, г) виготовляються з пересічних стрижнів контактною зваркою і в готовому вигляді встановлюються в конструкцію. У місцях стыкования сусідні сітки укладають внахлестку одна на одну з перекриттям на довжину не менше 30 діаметрів стрижнів сітки і не менше 25 див.

Обтискова головка

Стрижень арматури

2-й стрижень арматури

Рис. 7.4. Окремі стрижні арматури (а), арматурні сітки (б) і способи стиковки стрижнів (у, г)

Плита проїзної частини пружно затиснена в тих, що підтримують її головних балках і поперечних діафрагмах. Від тимчасового навантаження в середині прольоту плити проїзної частини монолітних і збірних бездіафрагмених пролітних будов виникають позитивні моменти, що вигинають, а на опорах негативні. У зв'язку з цим на опорах плити арматуру слід розташовувати в її верхній зоні, а в середині прольоту - в нижней (рис. 7.5).

Стрижні робочої арматури плити слід розташовувати з урахуванням вимог Сніп 2.05.03-84* до товщини захисного шару. Крім того, необхідно задовольняти вимогам Сніп 2.05.03-84* до мінімальних діаметрів арматури і відстаней між ними. На ділянках дії негативних моментів, що вигинають, робочу арматуру вверху плити встановлюють на довжині 1/4... 1/6 прольоту плити, а нижню робочу арматуру доводять до опори в кількості не менше трьох стрижнів на 1 м ширини плити або 1/4 (за площею перетину) нижньої арматури в середині прольоту.

Рис. 7.5. Розташування ненапружуваної арматури в плиті проїзної частини і головних балках пролітної будови

Стрижні розподільної арматури, що розташовується перпендикулярно до робочої арматури, повинні мати діаметр не менше чверті діаметру подовжніх стрижнів і встановлюватися в кількості не менше чотири на 1 м ширини плити. Крім того, розподільну арматуру встановлюють у всіх місцях перегину робочої арматури.

Товщина плити на кінці консолі повинна бути не менше 10 см, в середній частині між ребрами - не менше 15 див. У бездіафрагмених пролітних будовах плита проїзної частини працює як нерозрізна балка на пружній підставі. Її армують зварними сітками у верхній і нижній зонах.

Головні балки пролітних будов армують (див. рис. 7.5) окремими стрижнями або зварними каркасами. Діаметр робочої арматури приймають не менше 12 мм, а захисний шар бетону для неї - не менше 3 див. За умовами укладання бетону відстані між окремими стрижнями повинні бути не менше 5 см у вертикальних і горизонтальних напрямах.

Діаметр хомутів в стиках балок по всій довжині, окрім кінцевих ділянок балок, приймають не менше 8 мм, а на кінцевих ділянках - не менше 10 мм.

Захисний шар бетону між хомутами і бічною або нижньою поверхнями балок повинен бути не менше 2 див. Кожен хомут повинен охоплювати в одному ряду не більше п'яти розтягнутих і не більше трьох стислих стрижнів. Відстань між сусідніми хомутами уздовж балки встановлюють з кроком, що не перевищує 10 см на кінцевих ділянках балки, 15 см на при опорних ділянках балки, кінцевих ділянок, що тягнуться від меж, до чвертей прольоту, 20 см на середній ділянці балки завдовжки, рівною 1/2 прольоту. Кінцеві ділянки балки тягнуться від її торця у бік прольоту на довжину, рівну висоті балки.

Найбільше розповсюдження ненапружувана арматура в збірних балках отримала у вигляді зварних каркасів багаторядності (рис. 7.6, а). Вони индустриальны у виготовленні і зручні в монтажі. Зварний каркас складається з ряду стрижнів подовжньої робочої арматури, укладених один на іншій без проміжків і зварених між собою подовжніми швами завтовшки не менше 4 мм. Якщо в одному вертикальному ряду поставлено більше трьох-чотирьох стрижнів, то над ними встановлюють прокладки того ж діаметру і завдовжки не менше шести діаметрів, а далі знов ставлять три-чотири стрижні без розриву. Просвіти, утворені прокладками, забезпечують краще зчеплення з навколишнім бетоном. Відстань між сусідніми вертикальними каркасами повинна бути не менше 5 см або двох діаметрів робочої арматури. Захисний шар бетону той же, що і для окремих стрижнів. Робочі стер-жни подовжньої арматури каркаса відгортають під утлому 30...60°, але не менше двох стрижнів від всіх каркасів повинні бути доведе-ны до опори. Радіус відгину повинен бути не менше 12 діаметрів стрижня періодичного профілю, що відгортається, або 10 діаметрів для гладкого стрижня (рис. 7.6, би, в, г).

Рис. 7.6. Загальний вид зварного каркаса (а) і конструкції його вузлів I, II і III (б—г)

Допускається приварювання додаткових відігнутих стрижнів до стрижнів основної арматури. В цьому випадку до кожного стрижня рекомендується приварювати не більше двох додаткових відгинів з діаметром, в два рази меншим діаметру основного подовжнього стрижня. Такі відгини прикріплюють зварними швами завдовжки не менше 12 діаметрів відгину (див. рис. 7.6, б). Розташування місць відгинів визначається умовою, щоб на ділянці з відгинами в кожен вертикальний поперечний перетин балки повинен потрапляти хоч би один відгин. Уздовж бічних стінок балки встановлюють подовжню арматуру періодичного профілю діаметром 8... 14 мм на відстанях по висоті 10... 12 діаметрів. Ця арматура оберігає бетон від появи усадкових тріщин. Арматуру ставлять зовні хомутів.