Конструкции и методика подбора деформационных швов для автодорожных

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра «Автомобили и технологические машины»

КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКА ПОДБОРА ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ДЛЯ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Деформационные швы фирмы RW Sollinger Hutte

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2012

elib.pstu.ru

Составители: В.Г. Пастушков, И.Г. Овчинников, И.И. Овчинников

УДК: 625.725.12-043.61(072.8) К65

Рецензент канд. техн. наук А.Ф. Данковцев

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Конструкции и методика подбора деформационных швов для К65 автодорожных мостов. Деформационные швы фирмы RW Sollinger Hutte : метод. указания к курсовому и дипломному проектированию / сост. В.Г. Пастушков, И.Г. Овчинников, И.И. Овчинников. – Пермь :

Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 46 с.

Рассмотрены основные конструкции деформационных швов мостовых сооружений и их классификация. Особое внимание уделено методике подбора деформационного шва для конкретных пролетных строений. Для облегчения процесса подбора описаны наиболее распространенные конструкции современных деформационных швов и приведены их характеристики, преимущества, области применения, особенности монтажа.

Предназначено для студентов специальности 270201.62 при изучении курсов «Проектирование железобетонных мостов», «Проектирование металлических мостов».

УДК: 625.725.12-043.61(072.8)

Исследование проведено при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России из федерального бюджета в рамках реализации федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы,

соглашение № 14.В37.21.1222.

© ПНИПУ, 2012

2

elib.pstu.ru

3

elib.pstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

Трудно найти в составе мостового сооружения элементы, вызывающие при строительстве и эксплуатации больше проблем, чем деформационные швы (ДШ). Очень часто деформационные швы протекают, их разрывает при низких температурах, отрываются и проваливаются в деформационный зазор отдельные элементы этих конструкций. При проезде по ним слышен грохот, а пассажиров транспортного средства ощутимо «подбрасывает».

Повреждение деформационного шва приводит к немедленному попаданию агрессивных вод с проезжей части на торцы пролетных строений, опорные части, опоры. После этого деградация пролетных строений нарастает лавинообразно.

Срок службы деформационных швов в 2–3 раза меньше, чем прогнозируемый срок службы их материала, что обусловлено сложным комплексным воздействием агрессивной среды, динамических факторов и ошибок на стадии монтажа. Последствия протечек воды сквозь деформационные швы крайне серьезны. Долговечность элементов пролетных строений и опор при поврежденных деформационных швах снижается в среднем на 50–70 %, т.е. фактически сводит на нет все усилия по защите этих элементов от неблагоприятных воздействий.

Приведенные выше сведения вполне достаточны для того, чтобы начать очень внимательно относиться ко всем аспектам, связанным с деформационными швами. В последние годы никто не сомневается в том, что гораздо выгоднее один раз потратить деньги на качественный деформационный шов, чем постоянно вкладывать их в ремонт мостового сооружения, тем более что от ненадежных деформационных швов страдают так или иначе все основные несущие элементы мостов и самые уязвимые их части.

4

elib.pstu.ru

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ

Названия типов деформационных швов характеризуют устоявшиеся конструктивные решения, применяемые при создании деформационных швов. На современном этапе применяется относительно небольшое количество наиболее удачных конструктивных решений, которые и дают возможность классифицировать деформационные швы на пять основных категорий (рис. 1–5):

1)деформационные швы закрытого типа;

2)щебеночно-мастичные деформационные швы;

3)деформационные швы заполненного типа;

4)деформационные швы перекрытого типа;

5)деформационные швы с упругим компенсатором.

Рис. 3. Деформационный шов заполненного типа

5

elib.pstu.ru

2. ЭТАПЫ ВЫБОРА ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА

Этап 1. Определяются типы деформационных швов для данного мостового сооружения.

Этап 2. Отбираются подходящие марки деформационных швов, относящиеся к выбранным типам.

Этап 3. Когда тип и марка деформационного шва определены, производится выбор подходящего типоразмера данной марки деформационных швов.

На первом этапе выбора должны быть учтены конструктивные решения пролетных строений и мостового сооружения в целом, а также конструкции мостового полотна и тротуаров, поскольку от этого выбор деформационного шва зависит в наибольшей степени. Также нужно грубо оценить величину и направление перемещений торцов пролетных строений. На втором этапе происходит уточнение выбора путем более тонкого учета конструктивных особенностей мостового сооружения, условий будущей эксплуатации, нагрузок и воздействий. Затем, на третьем этапе, необходимо учесть величины перемещений по всем направлениям (рис. 6).

Рис. 6. Возможные перемещения торцов пролетных строений

Для правильного выбора деформационного шва, как правило, нужно знать:

7

elib.pstu.ru

1)конструктивную и статическую схемы моста;

2)все основные габаритные размеры пролетных строений (не только их длину);

3)уклоны, углы косины пролетных строений, характеристики виражей;

4)конструктивное решение пролетных строений (коробка, набор тавровых балок и т.д.);

5)детальные размеры в районе торца пролетного строения (к примеру, толщину плиты проезжей части);

6)схему расстановки и типы опорных частей, направления их подвижности;

7)материал пролетных строений (железобетон, металл и т.д.);

8)расположение рабочей и конструктивной арматуры (для железобетонных пролетных строений);

9)расположение анкеров предварительно-напряженной арматуры (для предварительно-напряженных железобетонных пролетных строений);

10)конструкцию мостового полотна, его материалы и толщины слоев;

11)конструкцию и тип тротуаров;

12)расположение коммуникаций в зоне деформационных

швов;

13)климатические условия в районе расположения моста;

14)основные этапы и последовательность производства работ по сооружению (ремонту, реконструкции) моста;

15)различные другие особенности данного мостового сооружения и условий его работы.

Прежде всего, необходимо рассчитать возможные перемещения пролетных строений в зоне деформационного шва. Здесь далеко не все так просто, как может показаться на первый взгляд. Выбирать деформационный шов лишь по величине изменения длины пролетных строений при перепаде температур, как это принято среди большинства отечественных проектировщиков, недопустимо, поскольку на каждое конкретное мостовое сооружение действует

8

elib.pstu.ru

целый набор факторов, перечень которых специфичен для каждого моста. Кроме того, каждый из этих факторов имеет свое преимущественное направление действия, что приводит к тому, что суммарное перемещение торцов каждого пролетного строения, как правило, направлено не вдоль оси моста (что тоже не учитывается в нашей стране при выборе деформационных швов). Пространственная работа пролетных строений моста наиболее просто описывается, если сложное перемещение торца пролетного строения свести к трем линейным перемещениям по основным координатным осям и трем вращательным движениям вокруг этих осей (см. рис. 6).

Приведем перечень влияющих факторов, на которые следует обращать внимание при определении перемещений.

Горизонтальные перемещения в направлении оси x (см. рис. 6) происходят вследствие:

1)равномерного и неравномерного изменения температуры окружающей среды и температуры конструкций пролетных строений;

2)ползучести и усадки бетона;

3) действия усилий от ускорения/торможения транспорта

сучетом гибкости опор;

4)вертикальных перемещений гибких и массивных опор (в неразрезных и разрезных пролетных строениях), в том числе и неравномерных по поперечному сечению перемещений (возможных при достаточно широких опорах);

5)горизонтальных перемещений опор моста от внешних воздействий (например, давления грунта насыпи).

Горизонтальные перемещения в направлении оси y (см. рис. 6) имеют место:

1)если угол между осью деформационного шва и направлением движения опорной части не равен 90° (к примеру, в косых мостах);

2)в результате наклона опор моста;

3)в результате горизонтальных перемещений опор моста от внешних воздействий (например, происходящих под давлением грунта, действующим в направлении поперек оси моста);

9

elib.pstu.ru

4)при неравномерном температурном воздействии в горизонтальном направлении (по поперечному сечению, вследствие неодинакового прогрева фасадов моста солнцем или при укладке асфальтобетона только на одной из полос движения) и от ветровых нагрузок в случае, если ДШ не используется совместно с поперечнонеподвижными опорными частями, устанавливаемыми на той же опоре, что и ДШ;

5)как следствие равномерных и неравномерных температурных воздействий на пролетные строения в случае моста, расположенного на кривой в плане. При этом сказывается различие длин плетей внутреннего и внешнего радиусов закругления.

Вертикальные перемещения в направлении оси z (см. рис. 6) возникают:

1)от действия постоянных и временных вертикальных нагру-

зок;

2)от неравномерного действия температуры по высоте сечения пролетных строений, вызывающего их изгиб в вертикальной плоскости (нагрев солнцем);

3)вследствие различия свойств материалов, применяемых для верхних и нижних волокон пролетного строения (к примеру, в случае сталежелезобетонного пролетного строения);

4)вследствие равномерных и неравномерных осадок опор, их

изгиба;

5)при подъеме либо опускании пролетного строения на опоре, осуществляемом при ремонте и реконструкции мостовых сооружений;

6)в случае различия продольных уклонов смежных пролетных строений (перелома профиля).

Угловые перемещения φx (см. рис. 6) обычно имеют место:

1)при подъеме пролетного строения на одной из опорных час-

тей;

2)наклоне или изгибе опоры поперек моста;

3)кручении пролетного строения вдоль его оси.

Угловые перемещения φy (см. рис. 6) возникают:

10

elib.pstu.ru