3.4. Сталежелезобетонные пролетные строения

Особенностью сталежелезобетонных пролетных строений является жесткое объединение железобетонной плиты проезжей части со стальными главными балками, которое обеспечивает их совместную работу. Эффект заключается в том, что при жестком их объединении возникает сжатие железобетонной плиты при изгибе балок. Это приводит к уменьшению сжатой зоны сечения верхних поясов стальных балок, повышению горизонтальной жесткости пролетных строений, снижению расхода стали на 12–18 % [23], (рис. 3.12).

Применяют два типа сталежелезобетонных пролетных строений – с ездой на балласте и по железобетонной плите. Железобетонную плиту применяют монолитной и сборной. В современных железнодорожных сталежелезобетонных пролетных строениях широкое распространение получили сборные железобетонные плиты с поперечными швами.

Мостовое полотно с ездой на балласте сталежелезобетонных пролетных строений имеет преимущество, заключающееся в том, обеспечивает благоприятные условия при движении поездов при однородности пути на мосту и подходах, а также упрощает содержание и ремонт пути. К числу недостатков данного вида пролетного строения относят большой собственный вес, сложность устройства, ремонта гидроизоляции и водоотвода.

Рис. 3.12. Конструкция сталежелезобетонного пролетного строения: а – план; б – план плиты проезжей части; в – план нижних продольных связей; г, д – поперечный разрез на опоре и в пролете

Железобетонную плиту объединяют со стальными балками с помощью упоров различной конструкции и гибких анкеров, прикрепляемых к поясам балок преимущественно сваркой, что вызывает концентрацию напряжений (рис. 3.13) [17].

Рис. 3.13. Упоры и анкеры сталежелезобетонных пролетных строений: а, б – гибкие анкеры; в ,г, д – жесткие анкеры из уголка, тавра, кольца и подковы; ж – закладная деталь с гибкими анкерами и горизонтальным листом для прикрепления высокопрочными болтами (на плане анкеры не показаны); 1 – верхний лист стальной балки; 2 – гибкий петлевой анкер; 3, 4 – вертикальный, горизонтальный листы; 5 – отверстия для высокопрочных болтов

Анкеры и упоры воспринимают сдвигающие силы, возникающие при изгибе стаежелезобетонных балок от разницы температур балки и плиты, от усадки и ползучести бетона.

В современных железнодорожных пролетных строениях железобетонные плиты прикрепляют к стальным балкам высокопрочными болтами с помощью закладных деталей (рис. 3.14) [24].

Рис. 3.14. Объединение сборной железобетонной плиты со стальной балкой закладными деталями упоров, прикрепляемых высокопрочными болтами: ВОТ – водоотводная трубка

В железнодорожных мостах применяют объединение сборной железобетонной плиты и верхнего пояса балки высокопрочными болтами, обжимающими плиту (рис. 3.15) [24].

Рис. 3.15. Объединение железобетонной плиты и стальной балки высокопрочными болтами: 1 – высокопрочный болт; 2 – отверстие в бетоне диаметром 50 мм; 3 – распределительная подкладка; 4 – арматурный каркас

Блоки железобетонных плит соединяют между собой сваркой выпусков арматуры с заполнением швов бетоном или эпоксидным клеем с обжатием стыков домкратами. Далее устраивают гидроизоляцию и защитный слой

Главные балки сталежелезобетонных пролетных строений имеют составное двутавровое сечение с высотой (1/13÷1/15) , толщиной стенок 12–14 мм. Для устойчивости стенки балок укрепляют вертикальными ребрами жесткости, а при пролетах 45 м и более еще и продольными ребрами жесткости в сжатой зоне. Верхние пояса балок состоят из одного горизонтального листа, а нижние – одного или двух листов разной толщины и ширины для уменьшения площади сечения поясов от середины пролета к опорам. Балки объединяют продольными и поперечными связями с крестовой решеткой (см. рис. 3.12).

Балки типовых сталежелезобетонных пролетных строений (типовой проект серии 3.501-49, инв. № 739, ГТМ,1976 г.) изготовляют из сталей марок 10Г2С1Д и 15ХСНД, плиты – из бетона классов В40 и F300. Проект разработан под один железнодорожный путь с ездой на балласте полной длиной пролетов 18,8; 23,6; 27,6; 34,2; 45,8; 55,8 м.

В 1989 г. разработаны конструкции сталежелезобетонных пролетных строений высокой заводской готовности с полной длиной 18,2; 23,0;27,0; 33,6; и 45 м (типовой проект серии 3.501.9-151, ГТМ, 1989 г.). Он разработан для однопутных и многопутных железнодорожных мостов, на прямых и кривых участках радиусом 300 м, а также в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью до 9 баллов. Сплошные балки пролетных строений изготовляют из стали марок 15ХСНД-2 (обычное и северное исполнение А) и 10ХСНД-3 (северное исполнение Б), а железобетонные плиты – из бетона классов В35 и В40 (рис. 3.16) [24].

Рис. 3.16. Конструкция сталежелезобетонного пролетного строения высокой заводской готовности: а – поперечное сечение в пролете; б – то же на опоре; – толщина элемента;– высота балки

Широкое применение сталежелезобетонные пролетные строения получили при строительстве Байкало-Амурской железной дороги (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Конструкция сталежелезобетонного моста на линии Тында–Ургал Дальневосточной железной дороги

Применение сталежелезобетонных конструкций в железнодорожных мостах наиболее эффективно в пролетных строениях высокой заводской готовности и приводит к существенной экономии стали.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте краткую характеристику железобетонных пролетных строений, применяемых в северной строительно-климатической зоне.

2. Дайте краткую характеристику металлических пролетных строений со сплошными балками, применяемых в северной строительно-климатической зоне.

3. Дайте краткую характеристику металлических коробчатых пролетных строений, применяемых в северной строительно-климатической зоне.

4. Дайте краткую характеристику сталежелезобетонных пролетных строений, применяемых в северной строительно-климатической зоне.

5. Назовите классы бетона и арматуры, применяемые для железобетонных пролетных строений без предварительного напряжения арматуры.

6. Назовите классы бетона и арматуры, применяемые для железобетонных пролетных строений с предварительно напряженной арматурой.

7. Охарактеризуйте основные виды сталей, применяемые для металлических пролетных строений со сплошными главными балками и коробчатого типа.

8. Какие виды мостового полотна предпочтительны для пролетных строений мостов в условиях сурового климата?

9. Дайте характеристику конструкции безбалластного мостового полотна. В чем преимущество по сравнению с другими видами мостового полотна для металлических пролетных строений?

10. В чем преимущество и недостатки сталежелезобетонных пролетных строений мостов, возводимых в условиях сурового климата?

11. Назовите номера типовых пролетных строений, применяемых в северной строительно-климатической зоне: железобетонных, металлических со сплошными балками, сталежелезобетонных.

12. Назовите положительные качества стальных коробчатых пролетных строений.

13. Дайте подробное описание конструкции стального коробчатого пролетного строения по типовому проекту инв. №2210, широко применяемого в районах северной строительно-климатической зоны.