книги из ГПНТБ / Крыльцов, Е. И. Современные железобетонные мосты [монография]

БАЛОЧНО НЕРАЗРЕЗНЫЕ И РАМНО НЕРАЗРЕЗНЫЕ МОСТЫ

§ 13. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И СПОСОБОВ ВОЗВЕДЕНИЯ МОСТОВ НЕРАЗРЕЗНЫХ СИСТЕМ

Балочно-неразрезные и рамно-неразрезные системы мостов на­ ходят широкое применение в современном мостостроении как наи­ более экономичные и рациональные для ряда конкретных условий строительства и обеспечивающие наименьшие деформации, в том числе от ползучести и усадки железобетонных конструкций пролет­ ных строений.

Применение неразрезных систем в отечественном мостостроении имеет особенности, определяющие выбор конструктивных и техно­ логических параметров пролетных строений.

Важнейшей особенностью, определяющей выбор конструкции и системы пролетных строений больших мостов, является наличие механизированных заводов МЖБК и полигонов, допускающих централизованное изготовление элементов в виде пространствен­ ных блоков, двутавровых или тавровых балок, либо плоских плит, из которых после укрупнительной сборки составляют блоки и сек­ ции пролетных строений.

При строительстве моста в районе завода МЖБК во многих случаях оказывается рациональным применять плоские плитные элементы поясов и стенки сборных пролетных строений. Изготов­ ленные на заводе с применением предварительного напряжения в поперечном и вертикальном направлениях такие элементы легко транспортируются к месту укрупнительной сборки и после укруп­ нения в коробки (массой до 180 т) на строительной площадке по­ даются в пролет для монтажа пролетного строения. Подобным

120

образом был построен Нагатинский мост через р. Москву с исполь­ зованием укрупнительной площадки, сборочных кранов и плав­ средств, примененных па постройке мостов Автозаводского, а за­ тем Краснопресненского. Сборные элементы для этих мостов из­ готавливали на Дмитровском и Бескудниковском заводах МЖБК и механизированном полигоне Мостоотряда-4 в Москве.

Для таких крупных мостов характерно применение бетона высо­ ких марок (М-400, М-500), напрягаемой арматуры из проволочных канатов (пучков) диаметрами 45—63 мм, натяжение их, например, из центральных камер с помощью специальных механизированных устройств-скоб (см. § 6, рис. 1.32).

При расположении строящихся мостов в отдалении от заводов МЖБК обычно предусматривают изготовление элементов сборной конструкции, удобных для перевозки железнодорожным или авто­ мобильным транспортом к месту монтажа. В этих случаях пролет­ ные строения составляют в поперечном сечении, как правило, из ко­ робчатых или двутавровых элементов массой до 35—40 т, допу­ скающих типизацию как конструктивных решений для различных габаритов мостов, так и технологических процессов. Подобные ти­ повые решения конструкций применены на ряде построенных и строящихся мостов.

Системы напрягаемой арматуры балочно-неразрезных и рамно­ неразрезных пролетных строений достаточно различны. В соответ­ ствии с этим различна и технология изготовления блоков сборных конструкций.

В практике отечественного мостостроения преобладает пучко­ вая арматура, располагаемая в открытых каналах верхних плит, с анкеровкой обычно под опорами и в приопорных участках нераз­ резного пролетного строения. В открытых каналах обеспечиваются лучшие условия контроля натяжения арматуры. Однако располо­ жение арматуры в закрытых каналах оказывается более экономич­ ным.

Находят применение системы анкеров в виде стаканов, клино­ вые, каркасно-стержневые, гильзовые и конструкции ЦНИИСа с закреплением в них высаженных головок проволоки. При укрупни­ тельной сборке блоков из сборных плит заводского изготовления целесообразно вертикальное предварительное напряжение плит, создаваемое на стендах.

За рубежом применяют напрягаемые элементы в виде высоко­ прочной стержневой арматуры с анкеровкой по системе Дивидаг или в виде мощных концентрированных элементов-канатов, распо­ ложенных вне контура коробчатых сечений и натягиваемых при по­ мощи специальных натяжных блоков. В ряде стран предпочитают располагать напрягаемые элементы в закрытых каналах с выводом анкеров прядевой арматуры на торцовую поверхность блоков, а также применять поперечное горизонтальное предварительное на­ пряжение плит проезжей части арматурой, проходящей в закрытых каналах. Используют клиновые анкеры Фрейсине, BBRV, BBRB и др.

121

Многообразны и способы монтажа сборных и бетонирования монолитных пролетных строений неразрезных систем.

Во многих случаях, особенно при монтаже сборных железобе­ тонных мостов малых и средних пролетов, используют стреловые самоходные и портальные (козловые) краны, а также специальные краны и агрегаты для установки на опоры цельнопролетных бло­ ков, которые последующим замоноличиванием обращают в нераз­ резные системы.

Для возведения балочно-неразрезных и рамно-неразрезных сборных мостов больших и средних пролетов наибольшее распро­ странение получил с п о с о б н а в е с н о й с б о р к и, успешно при­ мененный в 1968—1969 гг. на строительстве балочно-неразрезного моста с пролетами по схеме 62,25-1-114,0 + 62,25 м через р. Москву в Нагатино.

Первым мостом рамно-неразрезной системы, построенным этим способом за рубежом, является мост Лакруа-Фальгард через р. Арьеж, сданный в эксплуатацию в 1962 г. Затем был построен во Франции еще ряд мостов, в том числе два через р. Сену в Па­ риже, мост Олерон-Континент через пролив и др.

Темпы строительства навесной сборкой значительно выше на­ весного бетонирования. Например, во Франции для однокоробчато­ го пролетного строения моста Олерон-Континент в 1965—1966 гг. достигнут темп монтажа в сутки: наибольший 33 пог. м и средний 10 пог. м. В то же время наиболее высокий темп навесного бето­ нирования, достигнутый при строительстве моста Сен-Жан в Бор­ до, составил 3,33 пог. м, а в более ранний период по другим мо­ стам — всего лишь 1 пог. м в сутки. При строительстве моста Олерон-Континент был использован также опыт постройки пяти мостов через р. Марну и шести виадуков через ущелье Уед-Дьер в Алжире, где были применены централизованно изготовленные укрупненные сборные секции пролетных строений, устанавливае­ мые при посредстве вантовых подмостей в первом случае и консоль­ но-шлюзовым краном во втором случае.

Централизованное заводское изготовление элементов, бетони­ руемых в металлической опалубке, в сочетании с применяемыми клеевыми стыками и плоскими домкратами позволило наиболее эффективно монтировать пролетные строения навесным способом при помощи специального консольно-шлюзового крана. Клеевые стыки по существу стали техническим открытием, позволяющим натягивать напрягаемую арматуру в самое короткое время после установки секций в пролет и, следовательно, обеспечивать высокие темпы монтажа при незначительных расходах эпоксидной смолы.

Одновременно в мостостроении пришлось решить вопрос пере­ дачи в стыках сдвигающих усилий от веса секций и усилий от на­ тяжения в течение нескольких часов, необходимых для того, чтобы склеивающий состав приобрел проектную прочность. Это достига­ лось устройством выступающих деталей, которые одновременно служили и фиксаторами блока, ускоряющими наводку его при мон­ таже пролетного строения.

122

В настоящее время при изготовлении блоков сборных конструк­ ций широко применяется прием бетонирования «торец в торец», т. е. в качестве боковой опалубки используется стенка ранее забе­ тонированной секции, и маркировка блоков. Транспортирование блоков для навесной сборки моста обеспечивается или шлюзовым краном, движущимся по смонтированной части пролетного строе­

жаливании арочного моста Плюгасталь, в пяти мостах через р. Марну, построенных в 1950 г. с помощью вантовых подмостей, а также в подмостях арочных виадуков в Венесуэле. Позднее этот способ получил свое дальнейшее развитие при сооружении ряда мостов, в которых в качестве напрягаемых элементов были приме­ нены стержневая арматура, пучковые или канатные элементы.

Навесное бетонирование нашло наибольшее развитие за рубе­ ж ом — в ФРГ, Швеции, на первом этапе во Франции и ЧССР и в более ограниченных размерах в Англии, Италии и Японии. Этим способом построены мосты через р. Рейн у Бендорфа, р. Гаррону в Бордо, через долину р. Нюсль (Нузле) и др.

Установлено, что при навесном уравновешенном бетонирований балочно-неразрезного или рамно-неразрезного пролетного строения в зависимости от сложности конструкции требуется от 5 до 10 дней для возведения двух симметричных секций пролетного строения. Передвижку специальных агрегатов бетонирования, установку опа­ лубки и арматуры, а также бетонирование секций можно обеспе­ чить за четыре дня, а после трехдневного твердения бетона снять опалубку и создать в нем предварительное напряжение; протяги­ вать же напрягаемую арматуру в секциях можно во время схваты­ вания бетона. Таким образом, цикл изготовления двух очередных секций (по одной в обе стороны от опоры) требует семь дней.

Длина бетонируемых секций может быть различной, однако с увеличением ее возрастает необходимая мощность крановых средств. По зарубежным данным, оптимальной длиной секций бе­ тонирования при помощи передвижных агрегатов в настоящее вре­ мя можно считать 3 м.

Навесное бетонирование наиболее эффективно для мостов, со­ оружаемых в районах с соответствующими благоприятными клима­ тическими условиями, к числу которых относится ряд районов За­ падной Европы. Однако даже в этих условиях навесное бетониро­ вание должно проходить с соблюдением строгих правил обеспечения нормального температурного режима твердения бе­

из монолитного, а иногда и из сборного железобетона. Этот способ имеет две разновидности изготовления пролетных строений: при помощи передвижных (из пролета в пролет) подмостей, передви­ гаемых по низу, или при помощи металлического инвентарного пе­

123

редвижного (по верху) моста, состоящего из главной осевой балки с подвешенной к ней стальной опалубкой и опирающегося на ого­

бающих моментов.

На постройке мостов этим методом, например в ФРГ, с проле­ тами до 45 м при ширине пролетного строения до 30 м обеспечи­ вался темп — один пролет примерно за 10 дней с затратой труда 8,5 чел-ч на 1 м2 горизонтальной площади моста.

Некоторым недостатком попролетного способа сооружения про­ летных строений являются повышенные затраты труда непосредст­ венно на месте возведения моста, а также затраты на изготовление подмостей. За рубежом (в ФРГ, Италии, Франции и других стра­ нах) этим методом построен ряд мостов, в том числе через доли­ ны рек Дельбахталь и Вюргау с балочно-неразрезпыми пролетны­ ми строениями.

В последние годы в современном мостостроении начинает все больше распространяться п р о д о л ь н а я н а д в и ж к а пролет­ ных строений при сооружении мостов балочно-неразрезных систем.

иКарони в Венесуэле с пролетными строениями, составленными из сборных блоков постоянной высоты, собираемых заранее на насы­ пях подходов и надвигаемых в пролет при помощи промежуточных опор 7 Как указывали авторы проектов, на постройке этих мостов применена новая разновидность поточного метода — возведение пролетного строения способом последовательного бетонирования секций (блоков) и надвижки их в пролет, т. е. с повторяю­ щимися одинаковыми рабочими циклами, обеспечивающими по­ вышение производительности монтажа и качества однородных конструкций.

Особенность конструкций таких сборных балочно-неразрезных пролетных строений мостов — наличие горизонтальных мощных концентрированных напрягаемых элементов, расположенных внут­ ри коробчатых секций около вертикальных стенок. Отрицательные

иположительные изгибающие моменты, возникающие в процессе продольной надвижки, воспринимаются конструкцией за счет осе­ вого предварительного напряжения, созданного натяжением кон­ центрированных напрягаемых элементов.

По окончании надвижки всего пролетного строения напрягае­ мым элементам придавали параболическое положение путем сме­

124

щения их вниз в середине пролета и вверх — в надопорных участ­ ках. Операции смещения мощного концентрированного напрягаемо­ го элемента, связанные с необходимостью применения специальных устройств, оказались сравнительно дорогостоящими. Трудоем­ ким в этих условиях оказался и монтаж пролетных строений мостов из отдельных заранее изготовленных блоков, связанный с необхо­ димостью стыкования и отделки швов омоноличивания. Дальней­ шим развитием этого способа явился способ конвейерно-тыловой продольной надвижки ', примененный Киевским филиалом Союздорпроекта для возведения виадука через овраг Лорупе и соответ­ ствующий ему прием конструирования пролетных строений.

Конвейерно-тыловой способ состоит в том, что секции коробча­ того пролетного строения постоянной высоты собирают из плитных элементов заводского изготовления и по мере готовности надвига­ ют в пролет с наращиванием секций с тыла. Секции монтируют на насыпи подходов у моста на специальном сборочном стенде. Так как при надвижке в каждом сечении пролетного строения возника­ ют переменные по величине и знаку усилия, отличающиеся от уси­ лий в стадии эксплуатации, то в период монтажа применяют вре­ менные перемещаемые напрягаемые пучки. Эти пучки устанавли­ вают и снимают по мере передвижения вперед пролетного строения, снабженного аванбеком. После окончания продольной надвижки часть временных напрягаемых пучков используется в зоне отрица­ тельных и положительных моментов, возникающих в период эксплуатации моста.

С учетом перспективного развития способа продольной надвиж­ ки Союздорпроектом проведены разработки и исследования с ис­ пользованием ЭЦВМ, реализованные в 1971 г. при строительстве мостов через реки Гобзу и Касплю с балочно-неразрезными пролет­ ными строениями по схеме пролетов 33 + 42 + 33 м. Необходимо от­ метить, что устройство временных промежуточных опор для монта­ жа высоких виадуков, на строительстве которых способ продольной надвижки имеет наибольшую целесообразность, сопряжено с зна­ чительными затратами на эти опоры. Кроме того, силовое регули­ рование напрягаемых пучков с дополнительным натяжением или ослаблением представляет дополнительную сложность. Все это снижает в ряде случаев целесообразность применения способа про­ дольной надвижки и вызывает необходимость его дальнейшего со­ вершенствования.

Расчет балочно-неразрезных пролетных строений, сооружаемых продольной надвижкой, имеет свои особенности, вызываемые пере­ менной жесткостью системы из-за наличия аванбека (или шпренгеля) и непрерывным изменением мест опирания надвигаемых секций. Расчет этот выполняется с применением специальной программы, составленной МИИТом для ЭЦВМ НАИРИ. После формирования исходных матриц производят вычисление общего алгоритма, со­ ставленного по методу сил, и определяют изгибающие моменты в1

1 Авторское свидетельство № 164623.

125

системе и напряжения в сечениях по формулам внецентренного сжатия, повторяя расчет для каждого «шага» системы. Учитывая! множественность информации, принята следующая методика: 1) в запоминающем устройстве ЭЦВМ предусматривают специаль­ ный массив ячеек, где хранятся вычисленные величины напряже­ ний, которые сравнивают с данными очередного расчета и запоми­ нают наибольшее из сравниваемых напряжений; 2) по этим дан­ ным составляют огибающие эпюры напряжений для верхней и нижней граней, а также эпюры максимальных и минимальных на­ пряжений.

Обеспечение наиболее благоприятных условий проезда по мо­

3 раза, а угловые в 15 раз меньше для постоянных нагрузок и соот­ ветственно в 1,2 и 3 раза для временных в сравнении с рамно­ консольными системами. Определение действительных величин де­ формаций как результат длительных процессов представляет зада­ чу весьма важную и достаточно сложную. При определении величин деформаций необходим одновременный учет закона про­ текания ползучести со всеми влияющими факторами времени и климатических особенностей, а также закона нарастания модуля упругости бетона.

§14. ТИПОВЫЕ РЕШЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ БАЛОЧНО-НЕРАЗРЕЗНЫХ

ИРАМНО-НЕРАЗРЕЗНЫХ МОСТОВ

Всовременном мостостроении сравнительно широко применяют типовые решения конструкций балочно-неразрезных и рамно-нераз­

резных систем при пролетах как 10—21 м преимущественно для путепроводов, так и 63 и 84 м для больших мостов.

строений железобетонных мостов и, в частности, балочно-неразрез­ ных систем возникает необходимость выяснить основные вопросы рационального проектирования: соотношение величин главного и бокового пролетов, очертание поясов (с параллельными поясами или криволинейное) пролетных строений, тип поперечного сечения и принцип компоновки габаритов проезда, систему армирования, размеры и массу каждого из блоков, технологию изготовления и монтажа пролетных строений.

Соотношение величин главного и бокового пролетов для трех­ пролетных мостов, построенных в последний период, например, во Франции принято равным примерно 0,6—0,67, а для многопролет-

126

1-1^2x2,25

Рис. III.1. Типовое решение конструкции балочно-неразрезного пролетного строе­ ния с пролетами по 84 м

Типовые решения конструкций балочно-неразрезных пролетных строений из унифицированных элементов для автодорожных и го­ родских мостов (рис. III. 1) запроектированы Гипротрансмостом по схеме пролетов 36,5 + «Х63 + 36,5 м и 44,5 + «Х84,0 + 44,5 м для габаритов Г-8 + 2Х1.5 и Г-9 + 2x1,0 м, Г-9 + 2Х1,5 м и Г-14 + 2Х

Х2,25 м. Соотношение величин главного и бокового пролетов со­ ставляет 0,58 и 0,53; главные балки имеют параллельные пояса.

За рубежом в городских мостах балочно-неразрезной системы в последний период находят применение пролетные строения с параллельными поясами, имеющими утолщения нижней плиты у опор, что удовлетворяет повышенным архитектурным требованиям и простоте изготовления конструкций.

127

По расходу материалов на 1 м2 горизонтальной площади моста типовые решения пролетных строений постоянной высоты (Гипротрансмоста) и переменной (Союздорпроекта) имеют следующие показатели для Г-8:

х (см рис. III.1) с

габаритом Г-8 и Г-9 даны две коробчатых балкиI, а Г-14 — три и соответственно для Г-21 предусмотрены четыре. Изменение размеров поперечных сечений пролетного строения обеспечено увеличением монолитных плитных вставок между коробками и изменением длины тротуарных консолей. Размеры и масса коробчатых блоков-секций приняты с учетом перевозки их по два на железнодорожной плат­ форме или по одному на трейлере, а также с учетом грузоподъем­ ности монтажных средств.

рен дополнительный опорный блок-секция ч е т в е р т о й марки. Верхняя плита всех блоков имеет толщину 18 см, нижняя от 18 см в блоках для середины пролета до 24 см в опорных блоках 63-мет­ ровых балок и до 50 см 84-метровых. Толщина стенок всех блоковсекций принята равной 18 см, кроме дополнительного четвертого, у которого толщина стенок 24 см. Все верхние плиты у стенок имеют вуты сечением 20X60 см, а нижние 15X45 см только в опорных блоках. Конструктивные размеры коробчатых блоков-секций позво­ ляют изготавливать их при минимальном количестве опалубочных щитов (один комплект наружных щитов и два комплекта внутрен­ них). Блоки-секции предусмотрено бетонировать в металлической опалубке по методу «торец в торец».

Блоки-секции главных балок в средней части пролета запроекти­ рованы из бетона М-400, опорные блоки М-500, а тротуарные бло­ ки М-300. Продольные напрягаемые пучки из 48 проволок диаметрОхМпо 5 мм предусмотрены с пределом прочности 170 кгс/мм2, вер­

Блоки-секции имеют одинаковые геометрические размеры и ар­ матурный каркас.

128

Рис. III.2. Армирование замковых блоков и стыка между ними

5—931