6.4. Конструкція проїзної частини залізобетонних мостів
Під проїзною частиною пролітних будов, в широкому сенсі цього поняття, мають на увазі сукупність конструктивних елементів, що сприймають дію рухомих навантажень і передають їх на несучу частину пролітної будови. До складу проїзної частини входять її несучі елементи і мостове полотно.
Мостове полотно розташоване над елементами проїзної частини, що несуть, і призначене для забезпечення безпеки руху транспортних засобів і пішоходів, а також для відведення води. Мостове полотно залізобетонних мостів (як і інших) включає наступні конструктивні (див. рис. 6.6) елементи: одяг їздового полотна, одяг тротуарів, що захищають пристрої, щогли освітлення, пристрій для водовідведення, деформаційні шви і з’єдна ння моста з підходами.
Рис. 6.6. Одяг їздового полотна:
1 – асфальтобетон; 2 – захисний шар; 3 – гідроізоляція; 4 – вирівнюючий шар; 5 – плита проїзної частини
Мостове полотно залізобетонних мостів розташоване на плиті проїзної частини, яка є несучим елементом проїзної частини і разом з тим входить до складу основних несучих конструкцій пролітної будови, утворюючи разом з ними просторову систему.
Одяг їздового полотна повинен виконувати наступні основні функції:
• захищати конструкції, що пролягають нижче, від механічної дії, виступаючи при цьому як шар зносу;
• захищати конструкції, що пролягають нижче, від дії атмосферної вологи, тобто служити гідроізоляцією;
• забезпечувати комфортність руху своєю гладкою поверхнею.
Одяг їздового полотна (рис. 6.6) розташовується на залізобетонній плиті проїзної частини і складається з вирівнюючого шару, гідроізоляції, захисного шару ізоляції і покриття.
Вирівнюючий шар під гідроізоляцію влаштовують з бетону або цементо-піщаного розчину товщиною не менше 30 мм. По вирівнюючому шару влаштовують обклеювальну гідроізоляцію. Від стану гідроізоляції проїзної частини багато в чому залежить довговічність всієї споруди, тому її виконують з рулонних матеріалів підвищеної якості. Над нею влаштовують захисний шар з цементо-піщаного розчину або дрібнозернистого бетону товщиною не менше 40 мм. Цей шар призначається для захисту гідроізоляції від можливих пошкоджень її при влаштуванні і ремонті покриття. Захисний шар зазвичай армують сталевою сіткою з дроту діаметром 2,5 мм з кроком 45 мм і шириною 1500 мм. Сітки укладають з перекриттям їх на 200…300 мм.
Покриття одягу їздового полотна виконують двошаровим з асфальтобетону або з цементобетону загальною товщиною відповідно 70 і 80 мм. Між шарами в цементобетонне покриття укладають зварну сітку з подовжньою арматурою діаметром 4 мм і поперечною діаметром 6 мм з відстанню між стрижнями 250 і 100 мм відповідно. Ширина сіток 1500 мм, їх укладають з перекриттям на 200…300 мм.
Конструкція огорож і тротуарів. Тротуар пролітної будови – частина мостового полотна, призначена для безпечного руху пішоходів. Тротуари влаштовують на кожній стороні моста і захищають їх із зовнішніх сторін поручнями заввишки не менше 1,1 м. Ширину тротуарів призначають за розрахунком залежно від розрахункової інтенсивності руху пішоходів під час «пік», при цьому середню розрахункову пропускну спроможність 1 м ширини тротуару за 1 год слід приймати 2000 люд.
Огорожа – конструктивний елемент мостового полотна, що влаштовується на межах їздового полотна, призначений для запобігання з'їзду транспортних засобів за його межі і виправлення траєкторії руху транспортного засобу при наїзді на нього. Вона може бути бетонною, залізобетонною або металевою. За конструкції розрізняють бар'єрну огорожу із стійок і профільної сталевої стрічки або труб, укріплених на стійках на деякому рівні над верхом покриття, і парапетна огорожа у вигляді залізобетонної стінки різної конфігурації.
Висоту огорож на мостах і шляхопроводах в містах і на автомобільних дорогах І...ІІІ категорій приймають не менше 0,75 м для бар'єрних і 0,6 м для парапетних огорож.
Конструкція огорож ув'язується з конструкцією тротуарів. У чинних типових проектах передбачено три варіанти їх сумісних рішень. У першому варіанті (рис. 6.7, а) тротуари і бар'єрні огорожі виконуються з накладних залізобетонних блоків, в яких об'єднані функції тротуарів і бар'єрних огорож. Блоки кріпляться до плити проїзної частини шляхом зварки закладних деталей, передбачених в блоках і плиті. Одяг для таких тротуарів передбачається з цементобетону товщиною шару не менше 40 мм. При гладкій поверхні тротуарних блоків на мостах, розташованих зовні міст, селищ, населених пунктів, допускається застосовувати блоки без покриття.
У другому варіанті (рис. 6.7, б) тротуари виконують з накладних залізобетонних блоків, до яких кріплять металеву бар'єрну огорожу. Одяг тротуарів такий же, як в попередньому варіанті.
У третьому варіанті (рис. 6.7, в) тротуар влаштовують безпосередньо по залізобетонній консольній плиті, металеву бар'єрну огорожу кріплять також безпосередньо до плити. Одяг тротуарів, що влаштовуються по залізобетонній плиті без застосування збірних тротуарних блоків, аналогічний одягу їздового полотна з цементобетонним покриттям, проте товщина покриття складає 60 мм.
Рис. 6.7. Варіанти (а – в) сумісних сучасних вирішень тротуарів і огорож
Огорожі на розділовій смузі передбачаються в наступних випадках: якщо вони є на підходах до моста, на розділовій смузі розташовані опори контактної мережі або освітлення, конструкція розділової смуги не розрахована на виїзд на неї транспортних засобів. Огорожі на розділовій смузі виконують такої ж конструкції, що і тротуарів (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Блоки огорож на розділовій смузі
Конструкції огорож повинні перешкоджати падінню транспортних засобів з моста, створювати умови для безпечного руху пішоходів по тротуарах, захищати несучі конструкції моста від пошкоджень і дозволяти швидку заміну або виправлення пошкоджених елементів огорожі.
Різновидом огорож на тротуарах є поручні. Вони забезпечують безпеку пішоходів і служать архітектурним оформленням споруди. У залізобетонних мостах поручні виконують із залізобетону, чавунного литва або із сталевого прокату, з’єдна ного зваркою в гратчасті блоки. На рис. 6.9 приведена конструкція блоку металевої огорожі поручня, що рекомендується чинними типовими проектами. Верхній елемент блоку виконаний з труби Ø76 х 4 мм, нижній – з кутника 100×63×8, з'єднання на зварці цих елементів виконується за допомогою круглих стрижнів діаметром 26 мм з кроком 150 мм. Прикріплення блоків поручнів до тротуарів здійснюється за допомогою приварювання їх до заставних планок. Поверхні поручнів і металевих огорож повинні захищатися від корозії олійною фарбою або органосилікатними матеріалами.
Рис. 6.9. Блок металевої огорожі поручня:
1 – верхній елемент з труби; 2 – заповнення з круглої сталі; 3 – нижній елемент з кутника
Водовідведення. Елементи залізобетонних конструкцій, що знаходяться під впливом атмосферних опадів, порівняно швидко приходять в непридатність: бетон руйнується, арматура кородує. Для оберігання залізобетонних конструкцій мостів крім гідроізоляції влаштовують водовідведення з поверхні їздового полотна і тротуарів.
Для забезпечення швидкого відведення води поверхням їздового полотна і тротуарам додають подовжні (не менше 5 ‰) і поперечні (не менше 20 ‰) ухили. При подовжньому ухилі понад 10 ‰ нормами проектування допускається зменшення поперечного ухилу за умови, що геометрична сума ухилів буде не менше 20 ‰.
Залежно від об'єму атмосферних вод і умов відведення застосовують різні способи водовідведення. Якщо під мостовою спорудою не знаходяться ніякі конструкції, то застосовується неврегульоване відведення води через тротуари. Він забезпечується однаковим поперечним ухилом їздового полотна і тротуарів (рис. 6.10, а). Для запобігання зволоженню крайніх елементів пролітної будови в цьому випадку в консольних плитах тротуарів влаштовують слізники 1. При неможливості довільного скидання води з моста застосовується впорядковане відведення води в певних місцях через трубки водовідведень (рис. 6.10, б). Верх трубок водовідведень розташовується нижче за поверхню, з якою відводиться вода, не менше ніж на 1 см. За допомогою трубок відводиться також вода, що стікає по шару гідроізоляції в одязі їздового полотна і тротуарів. Для цього гідроізоляція заводиться у внутрішню поверхню трубки водовідведення і притискається приймальною воронкою. Трубки водовідведень повинні мати внутрішній діаметр не менше 150 мм. Відстані між трубками на їздовому полотні автодорожніх і міських мостів уздовж прольоту встановлюють залежно від подовжнього ухилу їздового полотна. Вони повинні складати не більше 6 м при подовжньому ухилі 5 ‰ і 12 м при ухилах від 5 до 10 ‰. Кількість трубок на одному прольоті повинна бути не менше трьох.
Рис. 6.10. Схема водовідведення:
а – через тротуари; б – через трубки; 1 – слізник; 2 – пориста гума; 3 – мастика; 4 – трубка водовідведення; 5 – одяг проїзної частини
При необхідності відведення води за межі мостової споруди використовуються лотки, що влаштовуються уздовж бордюру або бар'єрної огорожі. В цьому випадку необхідно забезпечити залізобетонними лотками захист узбіч і укосів насипу підходів від зосереджених водних потоків.
Деформаційні шви і з’єдна ння моста з насипом. Для забезпечення свободи переміщень суміжних торців пролітних будов при дії тимчасових навантажень і коливань температури проїзну частину розділяють поперечними швами, які називають деформаційними. Деформаційні шви розташовують над проміжними опорами між торцями сусідніх пролітних будов і в місцях примикання пролітних будов до шафових стінок засад.
Конструкції деформаційних швів повинні бути водо- і грязенепроникними, працездатними в заданому діапазоні температур.
Конструкція деформаційного шва впливає на зовнішній вигляд покриття проїзної частини, комфортабельність і безпека руху по мосту, на термін служби шва. На вигляд і характеру роботи їх підрозділяють на закритих, заповнених і перекритих.
У закритих деформаційних швах горизонтальні переміщення торців пролітних будов забезпечуються деформаціями заповнювача в зазорі між торцями суміжних пролітних будов. У цих швах (рис. 6.11) зазор між торцями пролітних будов закритий звичайним покриттям 1, укладеним над зоною стику без розриву. Основу конструкції цього типу складає петлеподібний компенсатор 7, закріплений у вирівнюючому шарі, пористий заповнювач 10 петлі, мастика 9 в рівні захисного шару 3 і гідроізоляція 4. Опір покриття утворенню тріщин підвищують армуванням його сіткою 2 і частковим відділенням покриття від захисного шару спеціальними прокладками 5. Прокладки істотно зменшують відносні деформації в покритті у зв'язку з розподілом повної деформації на великій довжині.
Рис. 6.11. Конструкція деформаційного шва закритого типу з армованим асфальтобетонним покриттям:
|
1 – покриття; 2 – армуюча сітка; 3 – захисний шар; 4 - гідроізоляція; 5 – відокремлююча прокладка; 6 – перекриття зазору; 7 – компенсатор; 8 – анкерний стрижень; 9 – мастика; 10 – пористий заповнювач |
Максимальна амплітуда переміщень, що допускаються, в швах закритого типу у разі застосування неармованого асфальтобетону складає 10 мм, у разі армованого – 15 мм при температурі нижче -15 °С і 10 мм при температурі вище 25 °С.
До швів заповненого типу відносять конструкції із заповненням мастикою (рис. 6.12) або з гумовими вкладишами-компенсаторами (рис. 6.13). У заповнених деформаційних швах покриття влаштовують із зазором, який згодом заповнюють пружним матеріалом (див. рис. 6.13), деформації якого забезпечують переміщення торців пролітних будов.
Надійність роботи цих швів залежить від матеріалу заповнення і міцності кромок. При збільшенні зазору створюються умови для руйнування кромок цементобетонних покриттів. У зв'язку з цим кромки необхідно підсилювати (рис. 6.12, в) сталевими оздобленнями з надійним їх анкеруванням. Переміщення, що допускаються на шви із заповненням мастиками, складають при асфальтобетонному покритті 12 мм, при цементобетонному – 18 мм, при цементобетонному з оздобленням – 22 мм.
Деформаційні шви з гумовими компенсаторами 1 (рис. 6.13, а) застосовували при переміщеннях до 30 мм в мостах і шляхопроводах I – V категорій і в містах. На дорогах I категорії і в містах допускався пристрій модульних швів з двома рядами компенсаторів, що забезпечують переміщення до 100 мм (рис. 6.13, б). В даний час деформаційні шви з гумовими компенсаторами перестали застосовувати у зв'язку з тією, що виявилася їх невисокою довговічністю. Знаходять застосування досконаліші конструкції заповнених швів, що розробляються німецькою фірмою Maurer.
Рис. 6.12. Деформаційні шви із заповненням мастикою:
а – при асфальтобетонному покритті; б – при цементобетонному покритті або з улаштуванням бетонного приливу; в – варіанти посилення кромки шва
Рис. 6.13. Конструкції деформаційних швів з гумовими компенсаторами:
а – з одним компенсатором К-8; б – з двома компенсаторами К-8; 1 – гумовий компенсатор
У перекритих швах горизонтальні переміщення торців пролітних будов забезпечуються зміною положення елементу, що перекриває зазор, відносно осі шва. Деформаційні шви перекритого типу застосовують при переміщеннях до 400 мм. Були розроблені наступні їх різновиди: з плоским ковзаючим листом, з скошеним ковзаючим листом, скошеним «плаваючим» ковзаючим листом, з консольною гребінчастою плитою і з ковзаючою гребінчастою плитою. Останніми роками ці деформаційні шви перестали використовувати у зв'язку з розширенням використання універсальних деформаційних швів фірми Maurer.
Деформаційні шви є дорогими і складними елементами мостового полотна. У зв'язку з цим намітилася тенденція до скорочення їх кількості шляхом застосування нерозрізних і температурно-нерозрізних пролітних будов, що забезпечують кращу плавність руху транспортних засобів. У нерозрізних мостах потрібна мінімальна кількість деформаційних швів. Їх встановлюють тільки між торцями пролітних будов і шафовими стінками засад. Ці шви забезпечують плавність в'їзду і з'їзду на міст і сприяють з’єдна нню моста з насипом підходів.
Рис. 6.14. З’єдна ння моста з підходами за допомогою перехідної плити
Однією з найбільш важливих вимог до з’єдна ння моста з насипом є забезпечення плавності переходу від насипу до моста. Цьому сприяє пристрій однакового покриття на мосту і підходах. Крім того, необхідно забезпечити плавність переходу від різних пружних деформацій насипу і пролітної будови як за величиною деформацій, так і за швидкістю їх протікання. Це досягається шляхом створення в місцях з’єдна ння моста з насипом спеціальних перехідних ділянок у вигляді перехідних плит, відмосток і подушок з щебеневих і піщано-гравійних матеріалів (рис. 6.14).
Перехідні плити одним кінцем спираються на виступ шафової стінки, а іншим – на залізобетонний лежень. Плити укладають з ухилом 1:10 у бік насипу і закріплюють штирями. Під плитою влаштовують подушку з дренуючого матеріалу.