Общая характеристика ребристых пролетных строений с напрягаемой арматурой под железнодорожную нагрузку

Расчетный пролет , м	Полная длина , м	Высота балки м	Строительная высота , м	Материалоемкость		Масса одного блока, т
				бетона балок, м3	арматуры, т
18,0 22,9 26,9	18,7 23,6 27,6	1,55 1,85 2,25	2,05 2,35 2,75	45,5 63,4 82,0	7,91 10,60 14,68	60,9 82,9 107,6

Учитывая, что прямолинейные пучки нижнего пояса не работают на поперечную силу, для уменьшения главных растягивающих напряжений применяют полигональную арматуру. В местах отгиба полигональной арматуры устанавливают оттяжки. Отгиб пучков арматуры производят под углом 15–20^о. В этих же целях применяют преднапряженные хомуты в приопорных сечениях.

3.2. Стальные пролетные строения со сплошными главными балками

Надежность мостов в северной строительно-климатической зоне при работе под тяжелыми нагрузками обеспечивают строительные стали, обладающие высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью [23].

К основным достоинствам стальных мостов относят: индустриализацию и высокое качество заводского изготовления; применение автоматической электросварки; возможность использования скоростных технологий монтажа с высоким уровнем механизации.

Основным недостатком стальных мостов является подверженность коррозии элементов, что требует особых приемов к содержанию.

Элементы стальных мостов изготовляют из высококачественных углеродистых и низколегированных сталей, удовлетворяющих требованиям ГОСТ и СНиП [6].

В мостовых конструкциях применяют малоуглеродистые стали с содержанием углерода не более 0,25 %. В зависимости от способа выплавки и степени раскисления стали подразделяют на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). По условиям поставки углеродистые стали подразделяют на три группы: А, Б и В, а по нормируемым показателям качества – на шесть категорий (1 – 6), используются также углеродистые стали марок ВСт3, ВСт2сп и др.

Для несущих элементов пролетных строений широкое применение получили низколегированные стали, которые представляют собой сплав железа с углеродом и легирующими добавками (до 2,5 %). В зависимости от вида термообработки низколегированную сталь подразделяют на три категории: 1 – без термической обработки (сырую); 2 – нормализованную; 3 – термически улучшенную после закалки и высокого отпуска. Для несущих элементов пролетных строений применяют стали марок 10ХСНД, 15ХСНД.

В зависимости от расчетной минимальной температуры воздуха районов проектирования мостов применяют три типа исполнения стали (по хладостойкости): обычного (минус 40 ⁰С и выше); северного А (от минус 40 до минус 50 ⁰С); северного Б (ниже минус 50 ⁰С). К сталям для пролетных строений северного исполнения предъявляют дополнительные требования по ограничению содержания серы до 0,030 % и фосфора до 0,025 % [7,23].

При изготовлении и монтаже элементы мостовых конструкций соединяют электросваркой, высокопрочными болтами из стали марки Ст. 40Х, а в некоторых случаях обычными болтами. Кроме того, в железнодорожных мостах применяют болтосварные соединения, когда элементы на заводах изготовляют сварными, а при монтаже собирают на болтах.

Стальные пролетные строения со сплошными балками железнодорожных мостов применяют в виде балочных разрезных и неразрезных систем. Как правило, балочно-разрезные пролетные строения выполняют длиной до 34,2 м. они относятся к цельноперевозимым конструкциям (рис. 3.4) [24].

Рис. 3.4. Элементы пролетного строения со сплошными балками: а – вид вдоль оси моста; б – вид поперек оси; ,– полная и расчетная длина;1 –- главная балка; 2 – поперечные связи; 3 – продольные связи; 4 – мостовое полотно; 5 – тротуарная часть; 6 – убежище; 7 – площадка с лестницей и перилами; 8 – смотровой ход; 9 – перильное ограждение; 10 – наружный ход пролетных строений северного исполнения; 11 – ребра жесткости

Конструкции пролетных строений под нагрузку С14 не имеют особых отличий для обычных и северных климатических условий. Для пролетов, применяемых в районах северной строительно-климатической зоны, имеются дополнительные требования к маркам сталей и их окраске.

Главные балки являются основными несущими элементами пролетных строений. Балки изготовляют сварного двутаврового сечения, высоту которых проектируют в пределах =(1/11÷1/13), где– расчетнаядлина пролета (рис. 3.4). Оптимальную высоту балок определяют из условия минимального расхода стали, прочности, вертикального прогиба, а также с учетом условий изготовления, транспортировки и монтажа. Пояса балок (горизонтальные листы) применяют шириной не менее 240 мм, но не более 600 мм по условию местной устойчивости сжатого пояса. Пояса состоят из одного или двух листов толщиной не более 60 мм. Листы по длине сваривают «встык». В целях экономии стали и в соответствии с эпюрой материалов сечения поясов уменьшают от середины к концам пролета с устройством плавных переходов. В условиях северной строительно-климатической зоны рекомендуют проектировать пояса сварных балок из одного листа с неизменным сечением по длине балки, или в виде сварного пакета, состоящего из двух листов. Стенки (вертикальные листы) балок применяют толщиной не менее 12 мм, которые из условия обеспечения устойчивости укрепляют ребрами жесткости с шагом 2и 2 м (– высота стенки), толщиной ребер не менее 10 мм, а шириной не более 15 толщин. Ребра жесткости приваривают с обеих сторон стенки (рис. 3.4). Расстояние между осями главных балок принимают из условия устойчивости пролетного строения против опрокидывания и требования горизонтальной жесткости(1/16÷1/20), что составляет 1,8–2,2 м (рис. 3.4) [23].

Главные балки объединяют продольными и поперечными связями, состоящими из уголков размерами 80808 мм. Горизонтальные продольные связи располагают в уровне верхних и нижних поясов балок, а вертикальные поперечные – в опорных сечениях и между ними (рис. 3.5) [24].

Рис. 3.5. Продольные и поперечные связи между главными балками пролетных строений разной длины

В условиях сурового климата рекомендуют применять продольные связи крестовой решетки с прикреплением фасонок на высокопрочных болтах [23].

Типовые пролетные строения с ездой поверху имеют расчетные пролеты: 18,2; 23,0; 27,0 и 33,6 м (инв. № 821-К, ЛГТМ, 1991 г.) (рис. 3.6).

В современных условиях для пролетных строений со сплошными балками применяют конструкцию мостового полотна преимущественно на безбалластных железобетонных плитах.

Конструкция безбалластного мостового полотна состоит из сборных железобетонных типовых плит обычного или северного исполнения размерами в плане (1950 – 2250) 3200 мм и толщиной 160 мм (рис. 3.7) [24].

Рис. 3.6. Конструкция типового пролетного строения со сплошными балками: а – вид вдоль оси моста; б – план продольных связей; в – вид поперек оси

Рис. 3.7. Конструкция мостового полотна на безбалластной железобетонной плите: а – план; б – поперечное сечение

Сопряжение железобетонных плит с балками пролетных строений производят с помощью монолитного прокладного слоя из полимербетона, сплошных двухслойных прокладок из антисептированных деревянных досок и резины, сплошных резиновых прокладок, а также металлических обойм, заполняемых бетоном. Плиты укладывают на деревянные подкладки, расположенные с шагом 0,5 м, толщину которых принимают в соответствии с профилем верхних поясов балок и кривой строительного подъема, но не менее 4 см. Рельсовые подкладки к безбалластной железобетонной плите прикрепляют закладными болтами диаметром 22 мм и длиной 165 мм (рис. 3.7). Плиты прикрепляют к пролетным строениям высокопрочными шпильками М22 диаметром 22 мм, длиной 370 мм, которые изготовляют из стали марки 40Х [25]. Для электрической изоляции и амортизации пути на железобетонных плитах укладывают резиновые прокладки под путевые рельсы, выполненные из резиновых смесей марок РП 101-15 или РПД-48. Кроме того, под контруголки также укладывают резиновые или кордовые прокладки толщиной 8–10 мм (рис. 3.7) [25].