Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса

УДК 625.05-08

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ДОЩАТО-ГВОЗДЕВЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

И.И. Готовцев, студент магистратуры

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

(СибАДИ)», Омск, Россия

СибАДИAbstract. The article is devoted to a new boardwalk-nailed span, which correspond to the load and durability requirements. The author has studied the history of construction of wood bridges, emphasized

Аннотация. татья посвящена дощато-гвоздевых пролетных строений новой конструкции, отвечающих современным требованиям к мостовым сооружениям по грузоподъемности и

advantages and disadvantages of old constructions and the new composite concrete-wood boardwalk-nailed construction is described

Keywords: Boardwalk nailed span, concrete-wood composite section

Введение

Мосты относятся к наиболее ответственным и дорогим сооружениям, для возведения которых могут быть использованы различные строительные материалы; дерево, камень, бетон, железобетон, сталь и др. Дерево – хороший естественный строительный материал, широко распространённый на территории России и вполне пригодный для строительства мостов, а также является строительным материалом, который восстанавливается в природе. Однако деревянные мосты требуют тщательного эксплуатационного ухода, так как при недостаточном надзоре их элементы легко подвергаются загниванию, и применимы только для перекрытия сравнительно небольших пролётов. Поэтому в настоящее время деревянные мосты применяются на дорогах низких категорий в лесных районах, при обязательной защите дерева антисептиками.

Деревянные мосты недолговечны, поэтому служба эксплуатации вынуждена заменять отдельные элементы для восстановления требуемой грузоподъемности моста, а также решать вопросы пропуска нагрузки по мосту.

Учеными нашей страны внесен существенный вклад в развитие теории практики применении деревянных конструкций в мостостроении. К сожалению, в настоящее время деревянные мосты утратили лидирующие позиции, их заменили металлические и железобетонные мосты.

В данной работе рассмотрена конструкция дощато-гвоздевых пролетных строений, главные балки которых объединены между собой монолитной железобетонной плитой.

Основная часть

Пролетные строения из дощато-гвоздевых коробчатых блоков просты в изготовлении, способны перекрывать пролёты 15 м и более, имеют показатели стоимости и затрат труда меньше, чем железобетонные. Задачи, связанные с внедрением пролетных строений имеют региональный характер и существенно упрощаются в районах богатых строительным лесом, с развитыми лесодобывающими и лесоперерабатывающими промышленностями. При отсутствии данных предприятий производство пролетных строений может быть налажено на базе строительных

169

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

эксплуатационных мостовых и дорожных организаций на основе самозаготовки леса или использования леса местных лесозаготовительных пунктов.

Во всех случаях экономически более целесообразно производить пролетные строения на специальных участках, оснащённых современным оборудованием, имеющих стабильные плановые задания для обслуживания определённой территории региона и постоянно действующие кадры лесозаготовителей и изготовителей мостовой продукции.

Природные и климатические условия существенным образом влияют на сроки выполнения работ и могут быть использованы при переработке древесины. Так, например, заготовку, вывозку и складирование круглого леса удобно производить в зимнее время года. Трудности с устройством

лесовозных дорог во многом устраняются при использовании автозимников в самые сложные и труднодоступные места. В зимнее время и круглый лес, и пилопродукция не подвергаются воздействиям биологических вредителей, сохраняют свой влажностный режим, не растрескиваются, не требуют дополн тельных мер защиты. Пиломатериалы, полученные при распиловке в холодное время, могут быть уложены в штабеля для хранения без антисептирования. Таким образом, зимняя заготовка и расп ловка леса целесообразна и с точки зрения сохранности лесопродукции и с точки зрения снижен я затрат по защ те её от вредных воздействий.

СибАДИ(6) и промежуточные (5) ре ра жесткости, скрепления в виде гвоздей, нагелей и болтов.

овременные вар анты пролетного строения представляют собой коробчатые дощато-гвоздевые блоки замкнутого поперечного сечения, содержащих вертикальные перекрестные стенки из двух слоев досок, объед ненных между со ой поперечными связями; верхние и нижние пояса в виде горизонтальных перекрестных стенок из двух слоев досок и соединительные элементы из брусьев

Рисунок 1 – Конструкция дощато-гвоздевого блока ( ГБ)

В составе пролетного строения коробчатые блоки воспринимают часть временной нагрузки в соответствии с законами поперечного распределения по КПУ.

Верхний и нижний пояса блока, сформированные соединительными брусьями (10) и двумя горизонтальными слоями перекрестных досок (9), можно представить в виде горизонтальных многораскосных ферм, воспринимающих при изгибе блока продольные усилия сжатия в верхнем поясе растяжение в нижнем поясе.

Оси горизонтальных ферм-поясов необходимо совместить с продольными осями соединительных брусьев, которые вместе с перекрестными стенками формируют многораскосные вертикальные фермы дощато-гвоздевого блока. Они могут быть объединены между собой системой поперечных связей, а также горизонтальной перекрестной решеткой из двух слоев досок, закрепленных к брусьям вертикальных ферм гвоздевым забоем. Таким образом верхние и нижние пояса дощато-гвоздевого блока могут быть рассмотрены как две перекрестные фермы: верхняя – сжатая продольными усилиями в уровне верхнего пояса, нижняя – растянутая равными продольными усилиями в уровне нижнего пояса [1].

История развития плит проезжей части

Ранее в деревянных пролетных строениях главные балки объединялись при помощи деревоплиты, она образовывается из досок, уложенных на ребро и сшитых между собой горизонтальными гвоздями. Благодаря такой связи получалась жёсткая деревянная плита, способная служить основанием для асфальтобетонного покрытия. Для того чтобы асфальтобетон был лучше связан с деревянным основанием и не мог по нему скользить доски деревоплиты делали разной ширины, таки образом, чтобы поверхность получила “гребенчатое” очертание. Выступ составлял порядка 2-3 см. Пример данной конструкции представлен на рисунке 2.

170

Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса

СибАДИР сунок 2 – Конструкция деревоплиты

Преимуществом данной конструкции является небольшой вес и простота изготовления, однако от данной конструкц со временем отказались, из-за того, что асфальтобетонное покрытие пропускало воду, которая при контакте с древесиной вызывала её гниение, в результате деревоплита быстро

выходила из строя [2,4].

Более долговечной надежной является несущая конструкция ездового полотна, выполненная из

монолитного железобетона. При надлежащем эксплуатационном надзоре железобетонная плита имеет срок службы не менее 70 лет, при этом не требуя особого ремонта. Ремонту подлежит только гидроизоляц я. Также большая жесткость позволяет увеличить расстояние между главными несущими элементами. Ещё одно преимущество железобетонной плиты заключается в защите несущих деревянных конструкций от попадания воды и последующего гниения.

Существенным недостатком железо етонной плиты является её значительная масса, что требует дополнительного расхода материала для основных несущих конструкций. Этот недостаток может быть

частично компенсирован включением её в совместную работу с главными несущими элементами.

Сотрудниками предложена конструкция пролетного строения с железобетонной плитой

проезжей части, составленная из коробчатых дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков, объединенных железобетонной плитой, уложенной непосредственно на изолированную поверхность блоков закреплённой болтами к поясным брусьям. Железобетонная плита составлена из двух зеркально симметричных сборных блоков, объединенных между собой по оси моста продольным швом из монолитного железобетона. В поперечном направлении блоки имеют скошенные кромки, формирующие деформационный шов. Железобетонная плита покрыта гидроизоляционным слоем типа “мостопласт”, сверху которого уложено асфальтобетонное покрытие. По сравнению с деревоплитой уменьшается материалоемкость конструкции и трудозатраты и стоимости строительства [3,5]. Пример пролетного строения данной конструкции показан на рисунке 3.

Рисунок 3 – Пролетное строение со сборной железобетонной плитой проезжей части

Конструкция пролетного строения из дощато-гвоздевых блоков, объединенных в совместную работу с железобетонной плитой проезжей части

В отличии от вышеописанного варианта в новой конструкции предлагается заменить сборные блоки железобетонной плиты на плиту в монолитном исполнении (1). Объединение плиты с

171

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции

коробчатым блоком осуществляется при помощи гребенчатых упоров (6), которые присоединяются к соединительным брусьям (4) на болтах. Упоры устанавливаются локально и разной длины, а в местах стыков монтажных блоков выполняют функцию накладок в верхних соединительных брусьях.

Преимуществом данной конструкции является уменьшение трудозатрат, благодаря совместной работе железобетонной плиты и дощато-гвоздевого блока отпадает необходимость в перекрестной решетке верхнего пояса, установка гребенчатого упора также не требует дополнительных затрат времени и сил, так как для них используются те же самые отверстия, что и для объединения соединительных брусьев со стенкой. Также плюсом данной конструкции является эффективная работа материалов, а именно – железобетона в сжатой зоне и древесины в растянутой. Пример данной конструкции представлен на рисунке 4.

СибАДИР сунок 4 – Пролетное строение с монолитной железобетонной плитой, объед ненной в совместную ра оту с дощато-гвоздевыми блоками

Особенности работы гре енчатых упоров заключаются в связи самих гребенок с соединительным брусом и в упругом взаимодействии с етоном и арматурой плиты. Поперечная арматура нижней сетки помимо своей основной задачи, также воспринимает сдвиговые и отрывающие усилия. За счёт небольших пролетов, а соответственно не ольших сдвигающих усилий можно располагать упоры прерывисто. Узел присоединения плиты и дощато-гвоздевого блока представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Узел объединения железобетонной пл ты и дощато-гвоздевого блока

Заключение

Предложенная для последующей разработки конструкция пролетного строения имеет следующие преимущества:

1.Железобетонная плита проезжей части не пропускает воду, то есть служит защитой деревянных конструкций от гниения, повышая тем самым долговечность конструкции.

2.Стоимость мостов из дощато-гвоздевых блоков ниже стоимости мостов с равными пролетами из железобетонных балок.

3.Объединение дощато-гвоздевого блока в совместную работу с железобетонной плитой проезжей части позволяет отказаться от перекрестной решетки верхнего пояса без дополнительных трудозатрат и затрат материалов, также отсутствуют уязвимые места в виде швов омоналичивания.

172

Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса

Библиографический список

1. Уткин В.А. Дощато-гвоздевые пролетные строения мостов: учебник / В.А. Уткин, В.И. Пузиков –2-е изд., испр. и доп.; СибАДИ – Омск: СибАДИ, 2005. – 189 с.

2. Ефимов П.П. Проектирование мостов: учебник / П.П. Ефимов. СибАДИ – Омск: СибАДИ, 2006 – 111 с.

3. Дощато-гвоздевое пролетное строение: пат. 2169812 С1 РФ: МПК E01D2/04 / В.А. Уткин, В.И. Пузиков;

ибАДИ. – заявка №99121132: заявл. 08.10.1999; опубл. 27.06.2001, Бюл. №24.

4. Гибшман Е.Е. Проектирование деревянных мостов: учебник / Е.Е. гибшман, 2-е изд., перераб. И доп. – М.: «Транспорт», 1976, 272 с.

5. Пролетное строение из коробчатых дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков с железобетонной плитой: пат. 2574240 РФ: МПК E01D2/04 / В.А. Уткин, П.Н. Кобзев, В.И. Пузиков, Б.В. Казанцев; СибАДИ. –

СибАДИзаявка №2014136865/03: заявл. 10.09.2014; опубл. 10.02.2016, Бюл. №4.

Научный руковод тель – Утк н В. ., доктор технических наук, профессор кафедры «Мосты и тоннели»

173