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

Рис. III.55. Эпюры изгибающих моментов от жесткости узлов решетчатой фермы. Цифрами показана величина момента в тс-ж

Для определения влияния на работу системы жесткости узлов пятипанельная решетчатая ферма была рассмотрена как система 29 раз статически неопределимая и расчет ее был произведен в мат­ ричной форме с применением метода сил.

Изгибающие моменты от жесткости узлов балочно-неразрезного пролетного строения оказались наибольшими в узлах присоедине­ ния коротких раскосов (рис. III.55). Величину изгибающих момен­ тов от жесткости узлов учитывали при расчете узловых соединений на прочность и трещиностойкость.

Для расчета армирования узловых соединений, работающих в условиях сложных напряженных состояний, был применен метод приведенных модулей нормальной и поперечной упругости для ус­ ловно изотропной плиты, разработанный в МИИТе д-ром техн. наук А. В. Носаревым. Сравнением результатов расчета и эксперимен­ тальных исследований на образцах установлено, что анизотропия, вызываемая армированием узлов по различным направлениям, практически не влияет на распределение напряжений в узлах.

Ввиду сложности и новизны конструкции балочно-неразрезного пролетного строения были произведены экспериментальные иссле­ дования на крупномасштабной модели его решетчатой надопорной секции, а также лабораторные исследования моделей узловых сое­ динений.

Модель надопорной решетчатой секции (рис. III.56) была изго­ товлена в масштабе Vs натуральной величины и детально испытана в упругой и упруго-пластической стадиях работы, что позволило учесть результаты исследований при разработке проекта деталей конструкции. Экспериментальному исследованию подвергали узло­ вые вставки трапецеидального и фасонного очертаний (рис. III.57). Величины расчетных и измеренных траекторий напряжений в доста­ точных пределах соответствовали друг другу. Хотя траектории напряжений при фасонном очертании вставок имеют более плавный характер, однако практически более удобны трапецеидальные встав­ ки, которые и были приняты для конструкции пролетного строения.

2 0 0

Экспериментальное исследование крупномасштабной модели из

элементов на всех стадиях монтажа и загружения испытательными нагрузками. Были определены осевые усилия в элементах ферм при обжатии напрягаемой арматурой раскосов, верхнего пояса, а также напряжения от жесткости узлов, неточности сборки и изменения усилий при развитии трещин и пластических деформаций.

Арматуру элементов решетки модели натягивали на специаль­ ных стендах, а элементов верхнего пояса — 90-тонными домкратами ЦНИИМа. Контролировали натяжение манометрами на маслонасосе и по удлинению арматуры. Все 12 пучков натягивали последова­ тельно на обеих половинах модели и от середины к краям с повтор­ ной подтяжкой пучков. Модель загружали четырьмя 200-тонными домкратами с доведением нагрузки до 125 тс. Полное контролиру­ емое усилие шести пучков верхнего пояса составило 807 тс.

При испытании модели общие деформации и величину натяже­ ния в узлах и элементах измеряли нивелирами (с точностью отсче­ та 0,1 мм) и электрическими датчиками. Кроме того, были замере­

щих расчетные в 2,14 раза, модель полностью сохраняла прочность и имела еще некоторый запас по грузоподъемности. Установлено также, что дополнительные изгибающие моменты от жесткости уз-

Рис. III.57. Траектории главных напряжений в узловых соединениях (вставках) фермы:

а — экспериментальная; б — расчетные. Цифрами у стрелок показано усилие в тс

201

лов оказывают существенное влияние на величину фибровых на­ пряжений и трещиностойкость, следовательно, эти напряжения нужно учитывать при проектировании, а конструкциям сопряжения раскосов с фасонными вставками нужно придавать плавность (на­ пример, при посредстве вутов).

Испытания моделей показали, что бетон омоноличивания напря­ гаемой пучковой арматуры плиты, свободно уложенной на поверх­ ности и работающей в условиях связанной деформации, обладает повышенной растяжимостью. Среднее условное растягивающее на­ пряжение в бетоне омоноличивания перед образованием трещин составило около 100 кгс/см2, а относительное удлинение-— ЗХ10-4. Жесткость решетчатой конструкции при работе ее в упругой стадии превышает расчетную, но с образованием трещин снижается.

В период изготовления и монтажа пролетных строений моста были проведены экспериментальные работы, которые состояли в исследованиях: 1) напряженного состояния 70-метровых пролетных строений в процессе их изготовления и набора прочности с учетом температурно-влажностного режима; 2) усадки и напряженного состояния элементов сквозных надопорных секций пролетного стро­ ения в различных стадиях монтажа и в процессе проявляющейся ползучести.

Напряженное состояние в элементах сквозных пролетных стро­ ений при замыкании подвесных секций определяли посредством измерений деформаций бетона при помощи съемных деформометров (с базой 180—200 мм и точностью отсчета 0,001 мм) и прогибомерами, регистрирующими горизонтальные перемещения. Уста­ новлена достаточная сходимость расчетных и измеренных данных и некоторая неравномерность распределения напряжений по высо­ те стыка (со снижением в средней части), что можно объяснить внецентренным приложением усилий предварительного обжатия и пластическими свойствами бетона раннего возраста.

Сравнение измеренных деформаций пролетных строений с теоре­ тическими их значениями, определенными по формуле проф. В. В. Михайлова, показали достаточную сходимость данных в на­ чальный период и некоторое завышение в последующий.

Испытание моста под действием расчетной нагрузки подтвер­ дило высокие технические качества этого крупнейшего уникально­ го железобетонного сооружения.

Балочно-неразрезное пролетное строение судоходной части име­

Ви адук Ш иллон в Ш вейцарии

Всвязи с увеличением объема и интенсивности движения на ав­ томобильной дороге, проходящей в туристском районе по берегу Женевского озера и являющейся одним из участков магистрали Лондон — Париж — Рим — Неаполь, потребовалось строительство

202

Рис. III.58. Консольный участок пролетного строения и поперечные сечения виа­ дука Шиллон в Швейцарии:

/ — блоки-секции; 2 — усиление для опирания монтажного крана; 3 — деформационный шов: 4 — напрягаемая арматура

виадука в горной местности у замка Шиллон между городами Монтре и Вильнев в Швейцарии. При разработке конструкций и способа возведения виадука были учтены сложные геологические и топографические условия мостового перехода, а также высокие архитектурно-эстетические требования хорошего вписывания в ме­ стность с максимальным сохранением древнего леса на склонах гор в районе строительства.

Железобетонный сборный виадук длиной 2150 м, расположен­ ный в плане на двух кривых обратной кривизны с радиусами 700 и 2500 м, а в профиле на уклонах 15—30% о и возведенный навесным монтажом, наиболее полно удовлетворяет этим требованиям. Он представляет собой два параллельных самостоятельных сооруже­ ния (под каждое раздельное направление движения) каждый об­ щей длиной 2150 м балочно-неразрезной системы с высотой опор до 50 ж и основными пролетами между осями по 92 и 104 м. В про­ дольном направлении виадук разделен на секции-участки длиной по 400—500 м. На устоях и на одной из опор каждой секции про­ летное строение закреплено против продольного смещения.

Строительство виадука было начато в середине 1966 г. и закон­ чено к 1970 г., при этом был широко использован и развит опыт строительства железобетонных сборных мостов Олерон-Континент и Шуази-ле-Руа через р. Сену во Франции, построенных в 1966 г.

Фундаменты всех опор расположены на скальном основании, залегающем на глубине от 0 до 30 м. Допускаемое давление на скалу 10—17 кгс/см2 позволило по мере заглубления подошвы фун­ дамента ограничиться небольшим увеличением его размеров. Это

203

имело особое значение, так как в целях сохранения лесного масси­ ва на склоне транспортирование грунта и материалов для бетони­ рования фундаментов приходилось обеспечивать по канатной доро­ ге. Из 22 промежуточных опор 18 имеют глубину заложения фун­ дамента менее 15 ж. Устои расположены на грунтовом основании. Высота опор — от 3 до 45 ж.

Промежуточные железобетонные опоры по фасаду представля­ ют собой двухстенчатую конструкцию с толщиной стенок 80 см и расстоянием в свету между ними 8 ж (рис. III.58). С учетом высоты и расположения в плане виадук имеет гибкие и жесткие опоры.

Стенки гибких опор заделаны в фундаментах, а при высотах свыше 36 ж соединены в нижней части диафрагмами. В опорах ниже на 22 ж стенки закреплены шарнирно, а в жестких опорах соединены диафрагмами на полную высоту (для восприятия гори­ зонтальных сил). Верхние шарниры опор выполнены в виде гото­ вых блоков из пластбетона, которые устанавливали по мере бетони­ рования опор; нижние шарниры стенок невысоких опор даны из монолитного бетона. Для обеспечения устойчивости в период мон­ тажа виадука стенки опор соединяли временными переносными ме­ таллическими связями.

Пролетные строения коробчатой конструкции предусмотрены двух типов с консольными свесами длиной 42 и 48 ж при надопорном участке 8 ж. Таким образом, основные пролеты имеют размер между осями опор 42x2 + 8 = 92 ж (см. рис. II 1.58) и 48x2 + 8 = = 104 ж, а переходный 42 + 48 + 8 = 98 ж. В период монтажа пролет­ ное строение работало как двухконсольная балка (рис. III.59), опертая на двухстеночную опору с временными распорками, а по окончании монтажа оно превращено в неразрезную систему замы­ канием встречных смежных консолей.

Коробчатые сечения пролетного строения имеют высоту на опо­ рах 5,0 и 5,63 ж и в средине пролета 2,2 ж при постоянной ширине блоков 5 ж с поперечными консолями по 4 ж (см. рис. III.58). Диафрагмы пролетного строения расположены только над устоя­ ми, над стенками промежуточных опор и в местах расположения деформационных швов.

Необычная конструкция пустотных (коробчатых) поперечных консолей пролетного строения обеспечивает равномерность тепло­ вого режима бетонной поверхности пролетного строения, позволяю­ щую уменьшить образование гололеда на проезжей части в перио­ ды колебания температуры воздуха. Ограждающие устройства (бордюры) даны из сборных бетонных брусьев на монолитных стойках, расположенных через 2 ж. Гидроизоляция принята из слоя битума, покрытие проезжей части асфальтобетонное толщиной 6 см. Водоотводные решетки расположены через 24 ж с отводом воды в коллектор, находящийся в средней коробке и имеющий сток к опорам.

Блоки-секции, изготавливаемые на полигоне строительства, имеют длину 3,0—3,2 ж. Продольные консоли пролетных строений длиной 42 ж смонтированы из 13 блоков-секций по 3,2 ж, а консоли

204

подвижные шарниры, подвижность которых на период монтажа ограничивали натяжением монтажных пучков.

На полигоне строительства в течение двух лет было изготовлено 1376 блоков-секций для сборных пролетных строений при общем объеме бетона 32 000 м3 и арматуры 3900 т.

Полигон обслуживали два крана — один из них использовался для подачи материалов, другой для транспортирования готовых блоков-секций на склад. Блоки изготавливали способом «отпечат­ ка», когда торец готового служил опалубкой торца следующего блока. Нижние и боковые щиты опалубки были смонтированы на тележке. Такую тележку с опалубкой передвигали по рельсам к другой тележке с готовым блоком-секцией для бетонирования оче­ редного блока-секции. После 12 ч выдержки блоки распалубливали и отправляли на склад, где их хранили две — три недели.

и массой 230 т имеет длину 122 м, усилен вантовыми элементами, укрепленными па верху пилона, который устанавливали над сред­ ней опорой. Кран всегда горизонтален, что достигается сложными гидравлическими механизмами.

Представляет интерес обеспечение точного проектного положе­ ния блоков-секций в процессе монтажа с учетом деформаций кон­ солей и расположения монтируемого пролетного строения на кри­ вых и уклонах. С этой целью была применена электронная вычи­ слительная машина, при помощи которой и по результатам систе­ матических измерений производили вычисление точного положения блоков в пространстве. Информация передавалась на командную установку электронного регулирования, связанную с системой гид­ равлических домкратов консольно-шлюзового крана.

Установка блоков-секций в пространстве обеспечивалась с мил­ лиметровой точностью.

Расход основных материалов на 1 м2 горизонтальной площади виадука составил: бетона пролетных строений М-350—0,64 м3; ар­ матуры — 121 кг. Темп монтажа — 116 м2 в сутки.

М ост ч ер ез р. Т ем зу в Англии

В 1973 г. закончено строительство железобетонного трехпролет­ ного моста балочно-неразрезной системы через р. Темзу в Лондо­ не. Этот новый мост расположен по оси старого каменного с ароч­ ными пролетными строениями, возведенного в 1831 г. Каменный мост куплен Американской нефтяной компанией, которая предпо­ лагает отправить его в США предварительно разобранным на от­ дельные блоки и вновь возвести в штате Аризона.

Проезжая часть нового железобетонного моста через р. Темзу имеет две полосы по 9,14 м для движения городского транспорта, два тротуара по 6,43 и 4,6 м для пешеходов и разделительные поло-

206

252,1

сы по 1,22 и 0,56 м. Полная ширина моста составляет 32,61 м (на 10 м больше старого моста), длина — 262,1 м (рис. III.60).

Фундаменты опор нового моста возведены вблизи от опор ста­ рого каменного моста. Фундаменты сооружены на опускных колод­ цах диаметром 3,66 м, заглубленных на 26,2 м ниже уровня прили­ ва. Один устой имеет три опускные колодца, второй— два, а про­ межуточные опоры — по четыре колодца каждая. Колодцы, обшитые сталью и заполненные бетоном, имеют уширение в осно­ вании до диаметра, равного 8,08 м.

Балочно-неразрезное сборное пролетное строение по схеме про­ летов 72,25+103,60 + 72,25 м состоит из четырех двухсекционных коробчатых балок, нижние плиты которых по фасаду моста имеют криволинейное очертание, опускаясь к промежуточным опорам. Каждая коробчатая балка смонтирована из 89 блоков-секций, объединяемых продольной напрягаемой арматурой (пучками). Всего для пролетного строения изготовлено 356 блоков-секций каж­ дый размером в плане 8x 3 м и массой от 30 до 80 т.

Строительство нового железобетонного моста было организова­ но без перерыва городского движения по мосту и содержало ряд основных технологических процессов: устройство опор; изготовле­ ние блоков-секций коробчатых главных балок на полигоне; транс­ портирование блоков-секций плавучими средствами к месту монта­ жа; сборку коробчатых балок пролетного строения специальным мостовым краном, перекрывающим по длине весь мост и имеющим пролеты соответственно пролетам старого моста (рис. III.61).

207

Этим краном пролетное строение монтировали в четыре после­ довательных этапа:

1.Собирали крайнюю коробчатую балку с одной стороны ка­ менного моста и открывали по ней движение транспорта и пеше­ ходов.

2.Собирали вторую крайнюю коробчатую балку с другой сто­ роны каменного моста и открывали по ней движение транспорта и пешеходов.

3.Разбирали на отдельные блоки старый каменный мост с

и заканчивали строительство мостового перехода.

Для возведения нового железобетонного моста и разборки ста­ рого каменного использовано одно и то же монтажное оборудо­ вание.

§18. МОНОЛИТНЫЕ МОСТЫ БАЛОЧНО-НЕРАЗРЕЗНЫХ

ИРАМНО-НЕРАЗРЕЗНЫХ СИСТЕМ

Современные монолитные железобетонные мосты возводят ин­ дустриальными методами, среди которых наибольшее развитие за рубежом получило навесное бетонирование с применением специ­ альных агрегатов.

Распространен также и метод попролетного бетонирования, ко­ торый значительно усовершенствовался за последнее десятилетие. Наибольшую давность имеет попролетное бетонирование на сплошных инвентарных сборно-разборных подмостях из металли­ ческих элементов.

Позднее стали применять подмости в виде несущей балки с катучими опорами, на которых подмости передвигаются по рельсово­ му пути в поперечном и продольном направлениях. Более совре­ менными являются подмости, опирающиеся на оголовки стоечных опор моста.

208

Монолитные мосты сооружают за рубежом в большом количе­ стве, особенно в условиях благоприятного климата ФРГ, Франции, ЧССР, Англии, Италии и других стран.

Мост через р. Рейн в ФРГ

фурт — Кёльн.

Строительству моста предшествовал конкурс, в результате ко­ торого был принят железобетонный мост по проекту У. Финстервальдера.

По условиям судоходства потребовалось принять центральный пролет равным 208 м при возвышении моста на 16 м над РСУ. К центральному речному пролету примыкают с обеих сторон срав­ нительно небольшие пролеты, позволившие снизить строительную высоту пролетных строений и обеспечить нужный подмостовой га­ барит на левом берегу реки. Весь переход состоит по длине из двух частей: западной — 524,7 м и восточной — 525 м. Обе части

Рис. Ш.62. Мост через р. Рейн у Бендорфа в ФРГ

209