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

Рис. 1.9. Путепровод в Мытищах (проект)

вида конструкции, лишенного украшательских элементов, при од­ новременном обеспечении наименьшего стеснения подмостового пространства и минимальной строительной высоты пролетного строения. Современные строительные требования — это требования, направленные на обеспечение индустриального изготовления и монтажа сооружений, чему в наибольшей мере соответствуют сбор­ ные конструкции. Выполнение эксплуатационных требований на­ правлено на создание удобств и безопасности движения транспорт­ ных средств. Обычно в комплекс транспортного пересечения входят также переходы для пешеходов, способствующие упорядочению движения.

В ряде случаев городского транспортного движения наиболее приемлемой оказывается развязка в двух уровнях путем устройст­ ва моста-тоннеля для одного из направлений движения с минималь­ ным возвышением надземной части сооружения над окружающей существующей или планируемой поверхностью. Мост-тоннель име­ ет определенные преимущества в планировочном и архитектурном отношениях перед эстакадами и путепроводами, расположенными выше уровня поверхности земли. Сложные городские транспортные пересечения имеют обычно комбинированный характер с устройст­ вом в нижнем подземном ярусе тоннелей и в верхних ярусах — эс­ такад. Устройство таких транспортных тоннелей может служить в некоторой степени первой очередью строительства на пересечениях, допуская возможность постройки путепроводов и эстакад в верх­ нем уровне при увеличении интенсивности движения в пер­ спективе.

За последний период отечественное мостостроение обогатилось постройкой ряда транспортных пересечений в Москве, Ленинграде, Киеве, Ташкенте, Тбилиси, Риге, Горьком, Волгограде, Калинингра­ де и других городах нашей Родины. Наиболее значительными из них — это транспортные пересечения комбинированного эстакадно­ тоннельного типа, возведенные из сборного железобетона на площа­ дях Савеловского вокзала, Таганской и Октябрьской в Москве. Интересное по своей композиции трехъярусное пересечение город­ ских магистралей с железнодорожными путями на площади Саве­

в нашей стране вызывает потребность устройства развязок на под­ ходах и строящимся и реконструируемым большим мостам. Инте-

П

Рис. 1.12. Фрагменты опор путепроводов

Современные сборные пролетные строения путепроводов и эста­ кад транспортных пересечений условно можно разделить на две конструктивные группы — с членением пролетного строения на продольные элементы-балки и с поперечным членением его на блоки-секции. К первой группе могут быть отнесены эстакады в Москве и в других городах нашей страны. Характерным представи­ телем второй группы может служить, например, эстакада в Лондо­ не (см. § 15).

При анализе разновидностей поперечных сечений мостовых со­ оружений транспортных пересечений выявляется целесообразность перекрытия малых и средних пролетов плитными конструкциями, снижающими строительную и зрительную высоту пролетных строе­ ний, а средних и больших — коробчатыми со строительной высотой, достигающей У25 пролета. Предпочтительными оказываются обыч­ но обладающие высоким сопротивлением на кручение коробчатые конструкции с одностоечными опорами, удобными для криволиней­ ных в плане и профиле пролетных строений.

Опыт постройки транспортных пересечений подтверждает целе­ сообразность и возможность применения однотипных конструкций пролетных строений и опор искусственных сооружений сложных пространственных систем.

§ 2. УЧЕТ СПОСОБА ПОСТРОЙКИ И ТРЕБОВАНИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОСТОВ

В связи с увеличением объемов строительства железобетонных мостов все большее внимание уделяется сокращению затрат на вспомогательные конструкции и обустройства. Состояние и уровень индустриализации с т р о и т е л ь н о г о п р о и з в о д с т в а ч а с т о с т а н о в и т с я о п р е д е л я ю щ и м ф а к т о р о м в ы б о р а о с ­ н о в н о й с и с т е м ы и к о н с т р у к ц и и мос т а , к которой, в свою очередь, предъявляются требования по максимальной типиза­ ции элементов, деталей и узлов.

В СССР и большинстве зарубежных стран для мостов с проле­ тами до 15—20 м применяют балочные конструкции из обычного

13

282,0

Рис. 1.13. Основные системы современных мостов, построенных в СССР и за ру­ бежом из предварительно напряженного железобетона. По каждой статической системе показан наибольший из перекрытых пролетов

ненапряженного железобетона. При больших пролетах такой бетон используют в конструкциях опор, распорных шарнирных или бесшарнирных рамных и арочных системах.

С применением предварительно напряженного железобетона для сооружения мостов создались условия максимального исполь­ зования прочностных свойств основных материалов, т. е. условия для сооружения конструкций из бетонов высоких марок и высоко-

14

а)

прочных арматурных сталей, значительно расширились границы применения железобетонных мостов (рис. 1.13). В настоящее время в автодорожных и городских мостах предварительно напряженные железобетонные несущие конструкции широко используют в про­ стых балочных системах при пролетах до 70 м, в балочно-консоль­ ных, рамно-консольных и балочно-неразрезных — до 150—230 м, в вантовых — до 282 м. Арочные мосты из обычного железобетона имеют пролеты до 300—305 м. Железобетонные предварительно на­ пряженные мосты, получившие широкое распространение в отечест­ венном мостостроении, успешно конкурируют с металлическими практически всех систем с пролетами до 150 м.

Из получивших распространение способов постройки (рис. 1.14), таких как монтаж крупными сборными цельноперевозимыми или составными балками, бетонирование или сборка из элементов на кружалах или инвентарных агрегатах-подмостях, перемещающими­ ся из пролета в пролет, продольная надвижка, навесная сборка из элементов заводского или полигонного изготовления, навесное бе­ тонирование, каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. Основные данные для выбора способа строительства мостового пе­ рехода— это длина моста, величина и повторяемость пролетов, вид водотока (река или суходол), высота моста и наличие коммуника­ ций, а также ширина моста и его положение в плане. При любом способе постройки моста, изготовления и монтажа его конструкций стремятся обеспечить наибольшее использование одинаковых повто­ ряющихся обустройств и технологических производственных цик­ лов. Поэтому сборные пролетные строения должны иметь минималь­ ное количество типов элементов, допускающих их изготовление и монтаж с применением одних и тех же вспомогательных конструк­ ций и технологических приемов. Масса блоков должна соответство­ вать максимальному использованию грузоподъемности кранов и оборудования при условии перевозки конструкций по автомобиль­ ным или железным дорогам.

На реках с небольшим судоходством, в нерусловой части мостов, в виадуках, эстакадах и путепроводах обычно применяют однотип­ ные плитные, плитно-ребристые и ребристые балочные конструкции, монтируемые козловыми (портальными) или консольно-шлюзовы­ ми кранами, а также попролетным способом (см. рис. 1.14) специ­ альным агрегатом. Применение подмостей, перемещающихся вдоль или поперек пролетов, для сооружения балочных мостов с

ных опорах изменилось оптимальное соотношение между высотой опоры и величиной пролета. Например, экономически оправдано строительство^ виадуков с высотой опор до 60 м при балочно-разрез­ ных пролетных строениях пролетом 30—40 м. С переходом на не­ разрезные системы величина пролета может быть несколько увели­ чена, однако оптимальное соотношение между высотой опор и про­ летом не превосходит 1 : 1.

16

Известно, что наиболее рациональная схема моста — схема с равными пролетами. Однако в мостах с пролетными строениями консольной и неразрезной систем обычно возникает необходимость обеспечить один или несколько судоходных пролетов величиной до 140—160 м. Такие мосты сооружают, как правило, навесной сбор­ кой или навесным бетонированием (см. рис. 1.14). За последний период за рубежом для перекрытия больших пролетов начали ши­ роко применять железобетонные вантовые мосты, для которых промежуточные опоры пролетного строения как бы заменяются ван­ тами из высокопрочных сталей. В проектировании и строительстве вантовых систем особое значение приобретает строгий учет приня­ того способа сооружения и технологических особенностей его, включая обеспечение системы контроля за усилиями, возникающи­ ми в этот период в конструкции. Это объясняется тем, что наиболь­ шие усилия, отличные по характеру от эксплуатационных, могут возникнуть в пролетном строении в период строительства. Висячие и вантовые системы мостов целесообразно сооружать навесным бетонированием или навесной сборкой (см. § 24).

При назначении схемы моста обычно стремятся к наибольшему «защемлению» судоходных пролетов со стороны смежных пролетов. Для существующего соотношения постоянной и временной нагрузок в трехпролетных и многопролетных больших мостах балочно-кон­ сольных и рамно-консольных системах с шарнирами в центральных пролетах наиболее оптимальным оказывается соотношение проле­ тов судоходных и смежных от 1: 0,3 до 1 : 0,5. Для балочно-нераз- резных и рамно-неразрезных систем, более отвечающих современ­ ным условиям эксплуатации, это соотношение меняется, так как по условиям компоновки пролетного строения целесообразно иметь близкие по величине расчетные усилия в центральных и боковых пролетах.

Применяемые схемы неразрезных мостов имеют соотношение судоходных и смежных пролетов от 1 : 0,5 до 1 : 0,7.

Мосты, строящиеся способом продольной надвижки (конвейер­ но-тыловой метод), в многопролетных схемах с пролетами до 100м при увеличении длины монтажного элемента до 25 м имеют соот­ ношение крайних пролетов к остальным не более 0,8: 1. Статиче­ ская схема мостов из монолитного железобетона, возводимых на подмостях, обычно одинакова как в период постройки, так и в пе­ риод эксплуатации. Сборные же конструкции мостов работают в других условиях. При назначении схемы моста из сборных конст­ рукций с навесным уравновешенным монтажом или бетонировани­ ем нужно стремиться обеспечить симметричность постоянных на­ грузок пролетных строений относительно их опор.

Постройка сборных многопролетных рамных мостов при соблю­ дении требований архитектуры и условий экономичности по расхо­ ду материалов на основную конструкцию ригелей и опор оказыва­ ется более трудоемкой, чем балочных. Поэтому равные мосты обычно строят с равными пролетами для обеспечения наибольшей повторяемости однотипных конструктивных элементов.

17

В арочно-консольных и арочных мостах с целью максимальной типизации сборных элементов тоже как правило применяют равно­ пролетные схемы с разными пролетами и соответственно изменен­ ными стрелами подъема арок для уравновешивания действия рас­ пора на опору от постоянных нагрузок (Я = const). Однако в связи со сложным характером зависимости деформаций конструкций от величин пролетов, соблюдая условие Н = const, добиться полной унификации не удается. При сохранении опалубочных форм меня­ ется характер армирования, а также величина зазоров в стыках сборных элементов. Ряд арочных и арочно-консольных мостов со­ оружен на металлических инвентарных кружалах или навесным бетонированием с поддерживающими конструкциями в виде вантов и пилонов. Современные арочные мосты отличаются более высоки­ ми техническими показателями в сравнении с такими же мостами, построенными в период 1930—1940 гг. Так, например, мосты через р. Ангерман в Швеции, Пашский и Шибенский мосты в Югославии, мост через р. Параматту в Австралии имеют отношение квадрата пролета к стреле подъема,т. е. Z,2//, равным соответственно 1745, 1345, 1960 и 2270, что следует признать смелым решением для мо­ стов арочной системы.

Для анализа современных железобетонных мостов их полезно р а з д е л я т ь на д в е о с н о в н ы е г р у п п ы : 1) массового при­ менения мосты автодорожные и городские с пролетами до 46 м и железнодорожные до 33 м\ 2) городские и автодорожные мосты с пролетами более 60 м, строящиеся с повторным применением кон­ структивных решений или по индивидуальным проектам. Железо­ бетонные мосты с пролетами, не входящими в эти две группы, в отечественном мостостроении применяются редко, так как они ока­ зываются менее индустриальными и не вызываются требованиями судоходства.

В настоящее время в области массового строительства м о с т о в п е р в о й г р у п п ы предусматривается применение сборных желе­ зобетонных типовых или стандартных балочно-разрезных конст­ рукций.

Железобетонная конструкция опор позволяет сократить разме­ ры их как вдоль, так и поперек моста и, следовательно, уменьшить вероятность трещинообразования от влияния температуры и плас­ тических деформаций, а также существенно повысить сборность сооружения в целом. Применение ригельных конструктивных реше­ ний с сохранением условий обтекаемости опоры только в пределах ледохода в сочетании с надежными стыковыми соединениями бло­ ков сборной конструкции обеспечивает значительное сокращение расхода материалов и повышение уровня индустриализации при уменьшении трудозатрат.

В пролетных строениях наметилась тенденция увеличения рас­ стояния между главными балками поперек моста с последующим объединением их и превращением в статически неопределимые си­ стемы при работе на эксплуатационные нагрузки. Это направление получило распространение в СССР, США, ФРГ и других странах.

18

Стандартные элементы кон­ н%

используемого для разных стати­ ческих систем, в нем можно соответственно изменять расположе­

ние и количество арматуры, сохраняя опалубочные размеры.

В США проведены исследования сборных предварительно на­ пряженных двутавровых балок, соединенных над опорами с обра­ щением в неразрезные. Балки смежных пролетов были омоноличены бетонированием диафрагмы между их торцами на полную высо­ ту сечения с плитой проезжей части (по всему пролетному строению) и установкой в зоне отрицательных моментов расчетной ненапрягаемой арматуры. Основное внимание обращали на сохра­ нение неразрезности при различной величине загружения, т. е. на обеспечение эксплуатационной надежности и предельной прочности. Исследованиями установлена зависимость между величинами опор­ ного момента и загружения конструкции временной динамической

<7(1+ р) нагрузкой (рис. 1.15).

В период первого испытания сечение над опорой работало в уп­ ругой стадии до нагрузок, составляющих 2/3 от величины расчетных (см. точку А на рис. 1.15), принятых за 100%- Затем при нагрузке, составляющей 75% от расчетной, опорные моменты, характеризую­ щие степень неразрезности, составили 98% от вычисленных по уп­ ругой стадии, а при полной расчетной нагрузке — 93%. Снижение неразрезности вызвано появлением трещин в растянутой зоне верх­ ней плиты. Под нагрузкой, равной удвоенной расчетной, неразрезность снизилась до 76%• При нагрузке, увеличенной в 3,45 раза (точка Б) против расчетной, обнаружено появление трещин в про­ лете, что привело к некоторому увеличению эффекта неразрезности. При нагрузке, превышающей расчетную в 3,88 раза (точка В), в арматуре над опорой достигнут предел текучести, а при нагрузке, превышающей в 5,28 раза (точка Г), бетон нижних поясов у диа­ фрагм начал разрушаться. Предельная нагрузка, вызвавшая полное разрушение конструкции по стыку, превышала расчетную в 6,6 ра­ за. Данные исследований свидетельствуют о достаточной надежно­ сти конструкции.

19