Технология устройства монтажных соединений пролетных строений стальных мостов

До настоящего времени применяют типовые пролетные строе-

ния со сборной железобетонной плитой проезжей части, запроекти-

рованные ЦНИИПСК, Ленгипротрансом и другими проектными орга-

низациями. Эти пролетные строения просты по конструкции и не

требуют при сборке высококвалифицированной рабочей силы.

Конструкция состоит из блоков сварных главных балок с ребрами

жесткости и приваренными к верхнему поясу жесткими упорами (рис. 6.3).

Для уменьшения пролета железобетонной плиты по оси пролетного

строения устраивается прогон, представляющий собой сварной двутавр.

Железобетонная плита по ширине разделяется на два монтажных блока.

Монтажные стыки блоков главных балок и других металличе-

ских элементов устраиваются фрикционными на накладках и высо-

копрочных болтах. Пролетные строения имеют поперечные сквоз-

ные связи в виде сварных ферм из парных уголков и продольные

связи для обеспечения геометрической неизменяемости и для га-

рантии устойчивости верхних поясов при монтаже.

Пример. Конструкция пролетного строения типового проекта

Ленгипротранса №1180, северное исполнение (мост через р. Полаз-

на на автодороге Пермь-Березняки, построен в 2002 г.). Схема мос-

та 42,0+3х63+3х63+2х42м. Габарит проезжей части моста Г-

11,5+2х0,75 м. Пролетные строения по схеме 3Ч63 м неразрезные. В

поперечном сечении две главные балки с расстоянием в осях 7,6 м.

Упоры приварены к верхним поясам с шагом 875 мм. В попереч-

ном направлении балки объединены железобетонной плитой проезжей

части, а также поперечными связями. Высота главных балок 2,90 м

(для пролета 42 м) и 3,16 м (для пролетов по 63 м); прогон высотой 470

мм. Поперечные связи представляют собой плоские сварные фермы из

уголков 125Ч125Ч12, 100Ч100Ч12, 90Ч90Ч9 мм, установленные с шагом

5250 мм. Все металлоконструкции изготовлены на Курганском заводе

мостовых металлоконструкций из стали 10ХСНД и 15ХСНД.

Железобетонная плита проезжей части выполнена из сборных

блоков с размерами в плане 6970х2500 мм; концевые приопорные

зоны плиты из монолитного железобетона для ее более надежной

совместной работы с главными баками. Материал плиты - бетон

В40, F300. Арматура класса АII Ш16 мм.

Возведение сталежелезобетонных пролетных строений произ-

водится в два этапа. На первом устанавливают в проектное положе-

ние стальные конструкции, на втором монтируют железобетонную

плиту. Монтаж стальной части пролетного строения может прово-

диться на берегу с последующей надвижкой в проектное положение.

Сборка иногда выполняется непосредственно в пролетах моста раз-

личными кранами. Возможен монтаж кранами большой грузоподъем-

ности крупных блоков или целых пролетных строений (без плиты).

Монтажные стыки выполняют на высокопрочных болтах (ВПБ).

Широкое применение ВПБ в СССР нашли в 60-е годы, а в США и

других странах - гораздо раньше.

ВПБ изготавливают из стали 40Х с термическим упрочненением за-

готовок в электропечах и комплектуют одной или двумя шайбами и гай-

кой. Метизы поступают на строительную площадку в защитной смазке.

Диаметр болта значительно меньше (на 3 мм и более) диаметра отвер-

стия, что упрощает заводское изготовление и сборку узлов при монтаже.

Гайки закручивают гайковертами и динамометрическими ключа-

ми, болты натягивают до расчетного усилия и, работая на растяжение,

сжимают соединяемые листы конструкции. Момент закручивания свя-

зан с усилием натяжения болта формулой

M=K*N*d,

где k = 0,17 - коэффициент закручивания;

d - диаметр болта;

N - усилие натяжения болта.

Усилие натяжения болтов М22 – 20 тс, крутящий момент закручи-

вания - 80 кгс⋅м.

Вокруг натянутого болта образуется «втулка сжатия» и возникают

значительные силы трения между соединяемыми листами. Площадь,

на которой развиваются силы трения, называют «болтоконтакт»

(рис. 6.4). Несущая способность одного «болтоконтакта» по СНиП

где μ - коэффициент трения (0,35...0,55);

γ - коэффициент надежности, зависящий от количества болтов в со-

единении (при большом количестве болтов надежность увеличивается).

В процессе выполнения соединений на высокопрочных болтах

необходимо выполнить две главные задачи:

1) обеспечить очистку контактных поверхностей;

2) провести натяжение болтов до проектного значения.

Очистку контактных поверхностей можно осуществить металли-

ческими щетками; при этом будет достигнуто значение коэффициента

трения μ всего 0,35, что приведет к перерасходу болтов.

В основном же очистка производится песко- или дробеструйным

методами с достижением коэффициента трения μ=0,55. При пескост-

руйном методе металла чистят до светло-серого цвета.

Сборку необходимо произвести в течение 3-х суток с момента очи-

стки. Если сборка не была осуществлена в указанный срок, то очистку

повторяют. Очистке подлежат фасонки и концевые зоны блоков балок.

Болты перед установкой подготавливают посредством про-

мывки от консервирующей смазки в керосине и контрольной прогон-

ки резьбы. Закручивание производят пневмогайковертом на непол-

ное усилие, а затем вручную динамометрическим ключом, который

тарируется не реже 1 раза/смену. Контроль осуществляется по мо-

менту закручивания. Закрученные до проектного усилия болты по-

мечают краской. Дополнительно проводится контроль комиссией

(выборочно) с участием представителя Заказчика.

При сборке на подходах с последующей надвижкой блоки глав-

ных балок устанавливают на клети из шпал или бетонные блоки

высотой 80 см для удобства работ (рис. 6.5, в). Под поясами

располагают домкраты для регулирования положения блоков по

лагают домкраты для регулирования положения блоков по высоте.

Длина блоков главных балок обычно кратна модулю 21 м (10,5 м, 21

м). При большей длине блоков сокращается количество монтажных

стыков (рис. 6.5, а).

Главные балки собирают стреловыми кранами сразу на полное

сечение. В стыке перекрывают парными накладками стенки и пояса

сварных балок (рис. 6.5, б).

При выполнении стыка на ВПБ в отверстия сначала устанав-

ливают пробки (рис. 6.5, в) - стальные цилиндры с коническими

головками диаметром, равным диаметру отверстий с допуском -0,2 мм; их забивают в отверстия легкими кувалдами. Если пробки не проходят, отверстия рассверливают райбером.

Затем в отверстия устанавливают ВПБ и затягивают их обычным

гаечным ключом для сплачивания пакета. После сборки всех металло-

конструкций проводят геодезическую проверку профиля и плана. При

необходимости можно провести корректировку продольного профиля

домкратами. Проводится пооперационный контроль качества работ с

составлением исполнительных схем продольного профиля главных ба-

лок. После корректировки продольного профиля собранных конструкций

высокопрочные болты затягивают на полное усилие гайковертом.

После установки металлоконструкций в проектное положение

методом надвижки проводится монтаж сборных плит. Плиты долж-

ны быть уложены на верхний пояс главных балок на слой бетона.

Для этого следует установить специальную опалубку. Плиты монти-

руют стреловым краном, который перемещается по уложенному по

плитам колейному деревянному настилу.

После укладки плит до сварки выпусков продольной арматуры

проводится искусственное регулирование напряжений в системе для

снижения напряжений в стальных балках и растягивающих напряже-

ний в железобетонной плите в надопорных зонах. При трехпролетной

неразрезной схеме (рис. 6.6, а) пролетное строение поддомкрачивают

на промежуточных опорах (рис. 6.6, б), продольные выпуски арматуры

сборных плит сваривают, омоноличивают монтажные стыки и упоры в

«окнах» плит. После набора прочности бетоном омоноличивания про-

водят опускание пролетного строения на опорные части (рис. 6.6, г).

В результате регулирования усилий:

• в надопорной зоне над промежуточными опорами в бетоне

плиты создается предварительное обжатие;

• выравнивается продольный профиль ПС;

• достигается заметная экономия стали (напряжение искусст-

венного регулирования в металле достигает 1000 кг/см2).