6.3. Основні системи залізобетонних мостів і області їх застосування
У сучасному мостобудуванні залізобетонні мости отримали широке застосування при малих, середніх і навіть великих прольотах. У них застосовуються різноманітні конструктивні рішення і статичні схеми: балочні, рамні, арочні і комбіновані.
Найбільшого поширення набули балочні мости з використанням розрізних, нерозрізних і консольних систем. Балочні розрізні мости (рис. 6.2, а) використовують для перекриття прольотів до 42 м. Нерозрізні балочні мости (рис. 6.2, б) застосовують при прольотах від 33 до 147 м. Нерозрізна система характеризується більшою жорсткістю і меншою деформативністю пролітної будови від тимчасових навантажень. Проте застосування нерозрізної системи можливе за відсутності осідання опор. Осідання опор в балочних нерозрізних пролітних будовах може викликати появу значних додаткових зусиль і служити причиною руйнування моста. В даний час будівельники забезпечують виключення осідання опор, що відкрило широкі можливості для застосування нерозрізних пролітних будов за різних грунтових умов.
Рис. 6.2. Види балочних (а – в) і рамних (г, д) мостів
У консольних системах (рис. 6.2, в) підвісні пролітні будови прольотом l1 спираються на консолі з вильотом l2 основних пролітних будов. За розподілом зусиль консольні системи близькі до нерозрізних, проте мають меншу жорсткість і під навантаженням дають переломи пружної лінії в місцях з'єднання підвісних пролітних будов з консолями. Унаслідок статичної визначності консольної системи осідання опор не викликають в пролітних будовах додаткових зусиль. Проте мости з використанням консольних систем в даний час не застосовують у зв'язку з складністю вузлів з'єднання підвісних і основних пролітних будов.
Опори нерозрізних і консольних мостів унаслідок розміщення на них по одній опорній частині і центрального їх завантаження мають меншу ширину, ніж опори розрізних мостів.
Прості рамні системи мостів (рис. 6.2, г) застосовують при прольотах 30...60 м. Зважаючи на спільну роботу пролітних будов з опорами згинальні моменти в пролітних будовах зменшуються. Це дозволяє зменшити будівельну висоту пролітних будов. Досить широкого поширення набувають рамні мости з похилими стійками (рис. 6.2, д). Ширшого поширення набули мости з Т-подібних рам: рамно-балочні і рамно-консольні. Рамно-балочні системи (рис. 6.3, а) мостів виходять при шарнірному з'єднанні рамних і підвісних пролітних будов. Прольоти l таких систем можуть бути в межах від 40 до 150 м. У ригелях Т-подібних рам виникають тільки негативні згинальні моменти, а в підвісних розрізних пролітних будовах – тільки позитивні. Опори цих рам від дії вертикальних навантажень передають на основу вертикальну силу і згинальний момент.
У рамно-консольних системах (рис. 6.3, б) Т-подібні рами шарнірно зв'язані між собою. Такі системи застосовують для прольотів 60...200 м. Опори мостів цієї системи передають на основу ще і горизонтальну силу. Консолі рам можуть бути замонолічені, в цьому випадку виходить багатопрольотна рамна система з прольотами до 250 м.
Розглянуті рамні системи можливо зводити навісним бетонуванням або навісним монтажем.
Побудовані також мости особливої рамно-консольної системи (рис. 6.3, в), Т-подібні рами яких складаються з двох піварок, зв'язаних затяжкою в рівні проїзної частини. Т-подібні рами шарнірно зв'язані між собою в середині прольоту. У мостах такої системи отримані прольоти до 120 м.
При міцних грунтах в основі опор можливе застосування мостів арочних систем (рис. 6.4, а). Арками залізобетонних мостів перекривалися прольоти від 50 до 390 м. Опори цих мостів сприймають значні горизонтальні складові реакцій, що вимагає розвитку фундаментів. Самі арки працюють переважно на стиск, міцність залізобетону в них використовується досить ефективно.
Рис. 6.3. Рамно-балочна (а) і рамно-консольна (б, в) системи мостів
Рис. 6.4. Мости арочної (а) і вантової (б) систем
У останні десятиліття в залізобетонних мостах знаходять застосування вантові системи (рис. 6.4, б). Вони мають нерозрізні залізобетонні балки жорсткості, підтримувані похилими вантами, закріпленими на вершинах вертикальних пілонів. Ванти працюють тільки на розтяг, вони створюють пружні опори для балки жорсткості, що полегшує її роботу. Пілони працюють в основному на стиск. Прольоти мостів такої системи із залізобетонними балками жорсткості в даний час перевищили 400 м.
У останні десять років в світовому мостобудуванні набувають поширення екстрадозні залізобетонні пролітні будови (рис. 6.5, б), які займають проміжне положення між традиційними залізобетонними попередньо напруженими пролітними будовами (рис. 6.5, а), що зводяться методом урівноваженого бетонування (або монтажу) і вантовими пролітними будовами (рис. 6.5, в). Їх основною особливістю є зовнішнє розташування напружуваної арматури і мале відношення висоти пілона до довжини прольоту (не більше 0,1), що дозволяє ефективніше, ніж у вантових пролітних будовах, використовувати міцність матеріалу напружуваних елементів, оскільки вони використовуються тільки для обтискання пролітної будови.
Сучасні залізобетонні мости споруджують як монолітними, так і збірними. Монолітні мости будують різними способами з використанням інвентарної металевої опалубки. Збірні мости вмонтовують з елементів, виготовлених на заводі або полігоні. Монолітні мости надійніші, але темпи їх будівництва нижчі, ніж збірних. Застосування збірних мостів дозволяє збільшити темпи будівництва, зменшити трудомісткість робіт на об'єкті. Крім того, збірні пролітні будови можливо зводити як в літній, так і в зимовий час, що є істотною перевагою.
Рис. 6.5. Екстрадозна (б) пролітна будова порівняно з балочною (а) і вантовою (в)