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

А-А

Рис. III.63. Деталь соединения консолей пролетного строения продольно подвиж­ ным шарниром:

/ — асфальтобетонное покрытие; 2 — гребенчатый деформационный шов; 3 — шарнир; 4 — стальная прокладка

даны с балочно-неразрезными пролетными строениями пролетом от 41 до 94 м с консолями в центральном судоходном пролете 4

Западная часть мостового перехода длиной 524,7 м (рис. III.62) представляет собой мост с пролетными строениями по схеме про­

пролета. На остальных опорах главные балки поставлены на катковые опорные части, а в середине центрального пролета дан про­ дольно подвижной шарнир. Шарнир (рис. III.63) воспринимает поперечные силы и крутящие моменты, допуская продольные пе­ ремещения пролетного строения от колебания температуры и от упругих и пластических деформаций.

В поперечном сечении мост шириной 30,86 м имеет два участка по 11,5 м для автомобильного транспорта с разделительной поло­ сой в 3 ж. С верховой стороны дан служебный проход для обслужи­ вающего персонала, с низовой — полосы шириной 2,5 м для пеше­ ходов и велосипедистов.1

1 См. § 23 (мост Урадо в Японии).

210

Тело главных речных опор № 4 и 5 (см. рис. III.62) в виде сте­ нок-дисков при толщине по фасаду 2,8 м установлено на кессонный фундамент с размерами поверху 4X32 м. Эти опоры сложной фор­ мы поперек моста сооружены каждая под две балки пролетного строения, а остальные береговые № 2, 3, 6, 7 и 8 — раздельно под каждую балку.

Ширина береговых опор-колонн поперек моста — по 6,4 м, а по фасаду — 2,5 и 1,5 м.

Опоры № 1 (устой), 2 и 3 возведены на естественном основании с заглублением массивных фундаментов на 3 ж от поверхности земли. Опоры № 6, 7 и 8, как и соответствующие им левобережные, установлены на массивные бетонные фундаменты на естественном основании, но дополнительно защищены от размыва шпунтовым металлическим ограждением.

На береговых опорах опорные части продольно подвижного типа сварной конструкции допускают возможность поддомкрачи­ вания их и укладки дополнительных стальных плит. Имея в виду неодинаковую осадку опор, опорные части четырех береговых опор (№ 2, 3, 5 и 6), прилегающих к главному пролету, снабжены до­ полнительно направляющими плитами «Тефлон» с коэффициентом трения 0,03, допускающими поперечные смещения.

Пролетное строение состоит из двух независимых однокороб­ чатых балок, разделенных продольным швом. Строительная высота пролетного строения, равная у главных (речных) опор 10,45 м, сни­ жается до 4,4 м к шарниру, а к концу моста доходит до 3,3 м.

Вцентральном судоходном пролете толщина плиты проезжей

части моста у опор составляет 42 см и доходит до 28 см у шарнира

37 см.

Коробчатые главные балки имеют диафрагмы над опорами и в местах, расположенных на взаимных расстояниях !/б пролета в су­ доходном пролете, а также в середине пролета на участках, смеж­ ных с судоходным (см. рис. III.62).

Появление отрицательных опорных реакций на опорах предот­ вращается специально уложенным гравийным балластом в поло­ сти коробки над опорами № 3 и 6 и регулированием опорных ре­

акций.

Мост запроектирован по нормам ДИН 1072 под нагрузку клас­ са 60. С учетом неоднородности геологических условий при самых неблагоприятных расчетных комбинациях разность осадок опор не должна превышать 3 см\ при расчете по упругой стадии на попе­ речную силу разность осадок принята 2 см, а в расчете по стадии разрушения моменты от разности осадок не учитывали. Для учета ползучести и усадки бетона принимали: предельными наибольши­ ми коэффициент ползучести ф т а х = 2,0 и действие усадки как изме­ нение температуры на t = 20° С, а предельными наименьшими —

2 1 1

Рис. III.64. Линии влияния лишних неизвестных Хи Х2, Х3 и Х4 неразрезного про­ летного строения

Фтт='1,5 и ^=15°С. Принятые характеристики ползучести и усад­ ки соответствовали данным исследований для этого моста.

Балочно-неразрезная система пролетного строения с консолями в центральном пролете и жесткой заделкой их в опоры при произ­ вольных нагрузках 7 раз статически неопределима (рис. III.64). В расчет введено полное поперечное сечение коробок; кручение пе­ редано полностью на диафрагмы балок. Допущенная косина про­ летного строения (81°) практического значения при расчете не имела.

Исключительно смелым оказалось ограниченное (неполное) предварительное напряжение пролетного строения с напрягаемыми элементами (стержнями) по системе Дивидаг.

Напрягаемая арматура из стали Сигма 80/105, т. е. с пределом текучести 80 кгс/мм2 и пределом прочности 105 кгс/мм2, применена как для продольного и поперечного предварительного напряжения, так и для косого в стенках коробок пролетного строения. Для всех случаев загружения моста по первой стадии в растянутой зоне полностью отсутствуют трещины и лишь при расчете на перспек­ тивные временные нагрузки допущены растягивающие напряжения до 28 кгс/см2, соответствующие сопротивлению на растяжение бе­ тона М-450 и началу раскрытия трещин.

212

Поперечные размеры коробчатых сечений пролетного строения приняты такими, что продольное предварительное напряжение рав­ номерно уменьшается от русловых опор к центральному шарниру в пролете. Это позволило обойтись в каждой секции пролетного строения одинаковым количеством напрягаемых элементов (стерж­ ней) .

Продольная напрягаемая арматура в количестве по 560 стерж­ ней диаметром 32 мм с допускаемым усилием 46,6 тс каждой рав­ номерно уложена над главными опорами по верхней плите (рис. III.65, а). Напрягаемые стержни длиной по 10,5 м стыковали с помощью муфт и анкеровали в местах утолщения от плит к стен­ кам главных балок.

На участках главных речных опор наибольшими являются мо­ менты от предварительного напряжения, так как ввиду большой толщины сжатой плиты центр тяжести коробчатого сечения балок смещается вниз и арматура в стадии разрушения работает с боль­ шим плечом. В середине пролета для конца консоли это плечо (в рабочей стадии) сравнительно мало и здесь максимальными ока­ зываются моменты от вертикальной нагрузки.

Косые напрягаемые стержни в стенках служат как бы продол­ жением продольной арматуры (рис. III.65, б). При принятых сече­ ниях стенки с наличием косой напрягаемой арматуры главные ра-

Рис. III.65. Эпюра материалов (стержней) и схема расположения напрягаемой арматуры в главной коробчатой балке:

213

стягивающие напряжения в стадии разрушения не превосходят 40 кгс/см2 и полностью воспринимаются арматурой (с учетом кон­ структивной) .

Поперечное предварительное напряжение плиты (рис. III.65, в) дано только над опорными участками опор № 3 и 7, т. е. на участ­ ках укладки балласта в полость коробки, и в остальных сечениях работает только ненапрягаемая арматура. Нижняя плита на этих опорных участках усилена продольной напрягаемой арматурой, что позволило уменьшить количество арматуры в растянутой верхней плите.

Влияние сжатой ненапрягаемой арматуры на напряженное со­ стояние бетона определено при проектировании с учетом деформа­ ции ползучести и усадки. В результате перераспределения напря­ жений с повышением их в арматуре до 2000 кгс/см2, расчетные на­

М-450.

Учитывая наличие очень больших нагрузок на каждую из опор № 4 и 5 (около 20 000 тс только от веса пролетного строения) и жесткое соединение их с балочно-неразрезным пролетным строе­ нием, эти опоры сооружены на кессонных фундаментах площадью по 7x34 м, опущенных под опорой № 4 на глубину 18 м от среднего уровня воды в реке и под опорой № 5 на 16 м. Максимальное давле­ ние в рабочей камере высотой 2,2 м составляло 2 кгс/см2. Грунт в кессонах разрабатывали двумя небольшими экскаваторами с эле­ ктроприводом и фронтальным погрузчиком. Если грунт оказывался твердым, то его предварительно разрыхляли пневматическими ин­ струментами и загружали в 200-литровый подъемник. Оболочки кессонов были поданы на плаву к месту опускания. Тонкая стальная стенка оболочки кессона служила опалубкой при уклад­ ке бетонной смеси, а после затвердения бетона осталась как эле­ мент комбинированной сталежелезобетонной конструкции кессон­ ного фундамента.

По окончании опускания кессона его рабочие камеры забетони­ ровали и оставшиеся пустоты заполнили раствором, введенным под давлением.

Всего из кессонов двух речных опор было вынуто около 6840 мъ грунта. Одновременно с опусканием под кессонами бетонировали секциями по 1,375 м верхнюю часть фундамента шириной 4 ж и тело опоры шириной 2,8 м, применив подвижную стальную опалуб­ ку. Бетонную смесь в ней укладывали слоями по 1,25 м. При помо­ щи опалубки такого типа были обеспечены непрерывный и успеш­ ный темп работ, а также одинаковое качество облицовочного бе­ тона.

Коробчатые устои бетонировали тоже в скользящей опалубке и затем облицовывали камнем. Опоры № 2 и 3 с разделительными фундаментами бетонировали секциями высотой по 1,25 м. Рабочие подмости из трубчатых элементов закрепляли по высоте к трем

214

Рис. III.66. Этапы постройки моста:

тяжками; 5 — карнизные подмости-тележки

комплектам опалубки так, чтобы нижний комплект после тверде­ ния бетона можно было поднять наверх.

(между опорами № 1—3) возведен на подмостях. Подмости были

Навесное бетонирование пролетного строения моста оказалось возможным без дополнительного расхода напрягаемой арматуры. Искусственным регулированием усилий при помощи гидравличе­ ских домкратов было обеспечено необходимое перераспределение усилий, возникающих от ползучести бетона.

Эти многократные регулирования были направлены на создание усилий, противоположных усилиям от собственного веса пролетно­ го строения, и, следовательно, на уменьшение влияния ползучести бетона.

215

Большое внимание было уделено вопросам учета влияния изме­ нения температуры свежеуложенного бетона при навесном бетони­ ровании элементов коробчатого сечения значительной толщины, особенно в условиях низких температур наружного воздуха. Иссле­ дованиями установлено, что между ядром и наружными поверхно­ стями массивных элементов в процессе твердения бетона возникают разности температур, вызывающие сжимающие и растягивающие напряжения. Установлено также, что эти температурные напряже­ ния не представляют опасности, если разница температур не пре­ вышает 35° С, что обеспечивается специальным технологическим режимом.

Для восприятия растягивающих напряжений, возникающих в бетоне от изменения температуры, в нижней плите коробчатых секций пролетного строения уложены железобетонные предвари­ тельно напряженные элементы сечением 9X9 см длиной 7 м с оди­ наковыми напрягаемыми стержнями диаметром 18,6 мм из стали 80/105. Эти элементы воспринимают растягивающие усилия с мень­ шими деформациями, обеспечивая хорошее сцепление с ранее уло­

щиты от атмосферных воздействий агрегаты были закрыты кровлей из волнистой стали, пластмассовыми листами и парусиновыми экранами. Масса каждого агрегата составляла 100 г.

Последовательность передвижения агрегатов и бетонирования отдельных секций, а также соблюдение других обязательных тре­ бований были обоснованы статическим расчетом всех стадий стро­ ительства и направлены на обеспечение минимально возможных напряжений в центральных опорах (№ 4 и 5) и по подошве фунда­ мента от разности нагрузок от главных балок, сооружаемых урав­ новешенным способом.

Для навесного бетонирования со вспомогательными вантамиоттяжками был смонтирован сборный железобетонный пилон, основанием которому служил бетонированный по месту блок.

В процессе навесного бетонирования измеряли: осадку и пово­ рот сечения опор в уровне обреза фундамента (в продольном и поперечном направлениях); пластические деформации тела опор; деформации пролетного строения; собственные деформации агрега­ та бетонирования; ползучесть бетона; температуру бетона.

Особое внимание было уделено технологии изготовления и укладки бетонной смеси и уменьшению влияния экзотермических процессов при твердении бетона.

216

Из общего количества 25 000 ж3 бетона сооружения большая часть его (15 000 ж3) имела М-450 и была приготовлена на отбор­ ных песке и гравии с портландцементом М-375. Для вибрирования бетонной смеси в стенках высотой до 8 ж применяли комплект из шести внутренних вибраторов. После набора бетоном прочности 300 кгс/см2 (в течение 32 ч) приступали к созданию предваритель­ ного напряжения.

Тщательным подбором составляющих бетона с добавлением базальтовой муки был обеспечен одинаковый цвет поверхности бе­ тона без дополнительной обработки и окраски.

Особого внимания требовала технология охлаждения первой секции размером 7,2X8,65X2,5 ж, расположенной около главной речной опоры. На основании большого количества испытаний и тепловых расчетов был разработан метод устранения температур­ ных напряжений и трещинообразования.

Учитывая, что температура свежеуложенного бетона имеет ре­ шающее значение в возникновении разницы температур между ядром сечения и быстроохлаждающимися наружными поверхно­ стями в элементах большой толщины, в жаркую погоду все состав­ ляющие материалы бетона предварительно охлаждали до темпе­ ратуры значительно ниже температуры воздуха. Температуру воды

Рис. III.67. Схема подмостей-агрегата для навесного бетонирования;

217

тг\

Рис. III.69. Поперечное сечение пролетного строения и схема расположения напря­ гаемых пучков в главных балках

летных строений длиной 15,4 м и обеспечивают заделку 67-метро- вых пролетов при помощи стержневой напрягаемой арматуры.

Речные опоры состоят каждая из трех колонн, установленных на самостоятельный опускной колодец сборной конструкции с диамет­ ром в сечении по 5 м. Колодцы были опущены через илистые грун­ ты до слоя гравия, в котором они заделаны примерно на 3 м (см.

рис. VII.16).

Железобетонные предварительно напряженные монолитные пролетные строения в поперечном сечении состоят из трех коробча­ тых балок, объединенных верхней плитой, а над промежуточными опорами, кроме того, поперечными балками, служащими ригелем опоры. Высота пролетных строений в средней части пролета равна

пряжением обеспечивали необходимую прочность консолей пролет­ ного строения в период навесного бетонирования и объединения в неразрезную конструкцию. Пролетное строение установлено на не­ опреновые опорные части.

На подходах к мосту с одной стороны его сооружена трехпро­ летная балочно-неразрезная эстакада по схеме пролетов 20,9 + + 34,0 + 20,9 м общей длиной 76,96 м. Пролетное строение эстакады

219