Лекція 5. Залізобетонні мости. Загальні відомості. Матеріали для залізобетонних мостів. Основні системи залізобетонних мостів. Конструкція проїзної частини Загальні відомості про залізобетонні мости
6.1. Короткі відомості про розвиток залізобетонних мостів
Історія залізобетонних мостів починається з 1873 р., коли винахідник залізобетону француз Монье отримав патент на залізобетонний міст. Міст його системи (рис. 6.1) представляв пролітну будову у вигляді склепіння, защемленого в масивних опорах. Пролітна будова і опори мали єдиний каркас у вигляді сіток з декількох шарів з металевих стержнів. У 1875 р. по цій системі у Франції в приватному парку був побудований перший залізобетонний пішохідний міст завдовжки 16 м і шириною 4 м.
Перші залізобетонні мости мали арочну систему і за зовнішнім виглядом були схожі з кам'яними. Тільки товщина склепіння, якщо вона зберігалася в зовнішніх лініях, указувала на матеріал споруди.
У 1892 р. француз Геннебік запропонував систему армування, що складається з подовжніх стрижнів з поперечними хомутами. Вона забезпечила перехід до сучасних залізобетонних споруд. За його пропозицією з'явилися і ребристі мостові конструкції, що сприяло подальшому розвитку арочних і балочних систем залізобетонних мостів. За більш ніж сторічний період їх розвитку були створені мости різноманітних систем. Залізобетон виявився настільки зручним матеріалом, що з нього, окрім конструктивних форм, узятих з області кам'яних, дерев'яних і металевих мостів, були створені абсолютно оригінальні конструктивні форми, властиві тільки йому.
Конструктивні форми мостів змінювалися у міру збільшення прольотів, що перекривалися. При досягненні в арочних мостах прольоту 50 м в надсклепінчатій частині почали застосовувати поперечні отвори. В результаті цього склепіння відокремилося від надсклепінчатої частини, яка, у свою чергу, підрозділилася на вертикальні стінки і проїзну частину. З'явилася система, що складається із склепіння, стінок і плит. Стінки підтримували плиту проїзної частини, спираючись на склепіння по всій його ширині.
При подальшому збільшенні прольотів арочних мостів збільшувався проліт проїзної частини в надсклепінчатій конструкції. Виникла необхідність переходу від плоских до ребристих плит проїзної частини. Наявність ребер в плиті зосереджувала зусилля від проїзної частини в певні точки, звідки вони передавалися на склепіння за допомогою стійок, а не стінок.
Подальші зміни в загальній компоновці арочних мостів привели до створення раціональної системи, в якій зусилля від стійок (колон) почали сприйматися не склепінням, а окремими арками, кількість яких рівна кількості колон в поперечному ряду і кількості ребер в проїзній частині. При подальшому розвитку цієї системи кількість арок стала меншою від кількості подовжніх ребер в проїзній частині завдяки застосуванню поперечних балок, що підтримують подовжні балки разом з плитами проїзної частини.
У міру освоєння великих прольотів зменшувалася кількість несучих арок у складі пролітної будови до двох. Створилася можливість застосування мостів з їздою понизу. У подальших системах з їздою понизу почали застосовувати затяжки в рівні проїзної частини, що дозволило усунути дію розпору на опори.
Залізобетонні балочні мости з'явилися в кінці XIX в. спочатку з пролітними будовами у вигляді плоских плит прольотом до 6 м з арматурою Монье, а потім у вигляді ребристих плит або балок прольотом до 15 м з арматурою Геннебіка. Незабаром в мостах почали застосовувати нерозрізні залізобетонні балки, що дозволило перекривати прольоти до 40 м. Подальший розвиток залізобетонних мостів на початку XX в. пов'язаний із застосуванням консольних систем і решітчатих ферм. Значного поширення набули також мости рамної системи.
Рис. 6.1. Міст системи Монье
На початку XX ст. у СРСР залізобетонні конструкції взагалі і мости зокрема розвивалися під впливом зарубіжного досвіду і вітчизняної практики будівництва. Широке застосування залізобетонних мостів почалося після видання в Росії в 1908 р. перших технічних умов і норм проектування залізобетонних мостів різних систем. До початку Першої світової війни вже було побудовано велику кількість розрізних, нерозрізних і рамних мостів ребристої конструкції.
У 1920–1940-і роки в СРСР було побудовано значна кількість найбільших залізобетонних мостів через річки Дніпро, Волгу, Ангару, Неву, через канал імені Москви тощо. Окремі прольоти, що перекриваються, в них досягали 130 м. Широке застосування залізобетон отримав в малих і середніх мостах. Великі залізобетонні мости будували з монолітного бетону з використанням арочної системи.
У післявоєнний період на високому технічному рівні виконано капітальне відновлення і будівництво нових мостів. Спорудження в 1951 р. двоярусного моста під суміщений рух з рекордним донині арочним прольотом 228 м визначило можливість і широке застосування залізобетону в мостах.
З 1954 р. в наший країні почалася корінна зміна технології виробництва, що виявилася в переході на збірні конструкції і індустріальні методи робіт. До цього часу, в основному завдяки різностороннім роботам француза Фрейсине, намітилося широке використання попередньо напруженого залізобетону в мостах.
У 1950–1960-х роках із збірного залізобетону побудовані оригінальний по своїй системі міський міст метро через р. Москву і рекордний по довжині (2 800 м) міст через р. Волгу в Саратові.
У подальші десятиліття відбувалося подальше вдосконалення конструкцій і технології залізобетонних мостів. Прикладами вдалих інженерних рішень є автодорожні мости через р. Дніпро в Херсоні і Дніпропетровську, Південний перехід в Києві, в якому знайшли застосування найсучасніші вітчизняні досягнення в будівництві залізобетонних мостів.
В кінці XX в. намітилася тенденція до ширшого застосування монолітного бетону в залізобетонних мостах у всьому діапазоні прольотів завдяки розробці і освоєнню індустріальних методів їх будівництва.