19. Обзор технологий сооружения железобетонных и металлических пролетных строений мостов.

Пролетные строения из монолитного железобетона для городского строительства выполняются в виде балочных (не разрезных и разрезных), рамных, арочных и вантовых систем.

Разнообразие технологий возведения пролетных строений из монолитного железобетона продиктовано многообразием их конструкций. Наиболее часто используются следующие технологии (рис. 4.3):

1. На сплошных  стационарных подмостях,  устраиваемых в пролетах поочередно или по всей длине сооружения.

2. Попролетное бетонирование на перемещающихся подмостях.

3. Метод цикличной продольной надвижки (ЦПН).

4. Навесное бетонирование.

Технологию сооружения балочных пролетных строений из монолитного железобетона на подмостях составляют следующие работы и процессы:

• сооружение подмостей;

• устройство опалубки пролетного строения или его секции;

• смазка внутренних поверхностей опалубки для облегчения ее снятия;

• укладка арматурных сеток и каркасов;

• бетонирование конструкции;

• выстойка бетона для набора им необходимой прочности;

• разборка боковой опалубки;

• при необходимости: создание предварительного напряжения арматуры с натяжением ее на бетон;

• раскружаливание конструкции пролетного строения и разборка (демонтаж) подмостей.

Область применения монолитных пролетных строений на подмостях распространяется на условия, когда применение сборных конструкций нецелесообразно. К таким условиям можно отнести:

• устройство транспортных развязок и эстакад;

• сооружение мостов и эстакад на кривых;

• строительство мостов в местностях, куда трудно поставить сборные балки, отличающиеся большими размерами и массой, например, в горных условиях.

Для многопролетных мостов с пролетными строениями балочно–разрезной и балочно–неразрезной системы используется метод попролетного бетонирования как на стационарных, так и на передвижных подмостях.

Варианты попролетного бетонирования:

a) с поперечной передвижкой подмостей;

б) с продольной передвижкой понизу;

в) с надвижкой подмостей по пролетному строению при их размещении над бетонируемым пролетным строением;

г) то же, под пролетным строением

Сущность метода ЦПН (цикличной продольной надвижки): пролетное строение по секциям бетонируется на насыпи подхода и конвейерно–тыловым способом (бетонирование секции – надвижка, бетонирование секции – надвижка и т. д.) перемещается по оси моста в проектное положение.

Главное достоинство метода – производство работ по изготовлению секции на ограниченной площадке в районе стапеля и возможность организации циклов надвижки без перерывов движения транспорта под надвигаемым пролетным строением.

Область применения метода: железобетонное пролетное строение с параллельными поясами не разрезной балочной системы коробчатого сечения с пролетами до 60–60 м, на реках с судоходством и ледоходом, при сооружении виадуков и мостов с высокими опорами.

В мировой практике успешно используется метод навесного бетонирования для больших пролетов и предварительно напряженных конструкций. При этом методе стационарные подмости в пролете не требуются, а нагрузка от веса бетонируемой секции (длиной обычно до 3–4 м) передается на уже забетонированную конструкцию пролетного строения. Секция бетонируется с передвижных подвесных подмостей, которые закрепляют за готовую часть пролетного строения.

Этапы навесного бетонирования

1. Передвижка агрегата (передвижных подмостей) от опоры в пролет для бетонирования секции; закрепление агрегата.

2. Установка арматурного каркаса и прикрепление его сваркой к выпускам арматуры из забетонированной секции пролетного строения (при подаче каркаса с воды или по забетонированной ранее секции).

3. Сборка щитовой опалубки из деревянной водостойкой фанеры и металла или дерева.

4. Бетонирование секции пролетного строения в опалубке с устройством каналообразователей для канатов или пучков арматуры.

5. Набор бетоном 100% проектной прочности; снятие боковой опалубки; укладка в каналообразователи и натяжение высокопрочной пучковой или стержневой арматуры; инъектирование раствора в каналы.

6. Раскружаливание секции и снятие опалубки.

Далее цикл повторяется.

Бетонирование осуществляется симметрично в обе стороны от опоры, или, при заблаговременном бетонировании анкерного пролета, в одну сторону.

Достоинство способа заключается в том, что не нужны подмости на всю длину пролета. Каждая секция в процессе сооружения поддерживается сравнительно легкими передвижными подмостями, рассчитанными на ее вес.

При этом способе можно выбирать любые параметры поперечного сечения пролетного строения и продольного профиля, а также сооружать мост на кривой в плане.

Пролетное строение плитно–ребристой конструкции ПРК – ЦНИИС в поперечном сечении представляет собой объединение двух ребер плитой проезжей части сверху. Монтируют пролетные строения ПРК на перемещающихся подмостях из блоков заводского изготовления.

Технология заключается в следующем:

1. На насыпи подхода монтируют подмости (агрегат) в виде двух сплошностенчатых металлических балок со связями между ними (монтаж ведется блоками длиной по 10 м на болтах). Общая длина подмостей чаще всего – более 2 пролетов монтируемого пролетного строения.

2. Производится надвижка подмостей (агрегата) в пролет.

3. На верхних поясах главных балок подмостей собирают первую секцию неразрезного поперечно члененного пролетного строения («шашлычного типа»):

• выкладывают железобетонные блоки;

• протаскивают пучки из проволоки (или канатов) в закрытых каналах блоков;

• обмазывают торцы блоков клеем на эпоксидной основе;

• производят натяжение пучков с обжатием блоков секции;

• в каналы инъектируют раствор.

Секцию опускают на опорные части, для чего подмости осаживают.

Производят передвижку подмостей (агрегата) в следующий пролет.

Собирают вторую секцию пролетного строения.

Устраивают монолитный стык соседних секций (шириной около 0,7 м), с выстойкой бетона и натяжением общих для двух секций пучков. Далее процесс повторяется.

Технология целесообразна для сооружения многопролетных автодорожных эстакад с пролетами до 40–50 м и более.

Достоинства технологии:

• работа на подмостях безопасней, чем при других методах (например, навесных);

• расход арматуры минимален (не требуется монтажная арматура, которая необходима, например, для продольной надвижки пролетного строения).

Впервые в отечественном мостостроении продольная надвижка железобетонных балочных пролетных строений коробчатого сечения в сочетании с конвейерно–тыловой сборкой блоков была применена в 1968 г. на строительстве виадука через овраг Лорупе.

Сущность технологии: пролетное строение посекционно монтируют из блоков на насыпи подхода и конвейерно–тыловым способом (сборка секции – надвижка и т. д.) перемещают в проектное положение по оси моста.

Область применения: мосты большой длины с параллельными поясами неразрезной балочной системы коробчатого сечения.

Достоинства метода:

• механизмы сборки и надвижки пролетного строения (козловый кран, гидравлические домкраты) находятся в пределах стапеля, что облегчает и упрощает монтажные работы;

• достаточно высокий темп надвижки пролетного строения (около 1,5–3 м/ч) и сборки (конвейерно–тыловая сборка двухкоробчатого пролетного строения длиной около 200 м. длится 5 месяцев);

• возможность одновременного производства работ по сооружению опор и монтажу пролетного строения, что сокращает сроки строительства.

Недостатки метода:

• необходимо контролировать изменение напряженного состояния конструкции в процессе продольной надвижки; с этой целью ставят дополнительные монтажные пучки, которые снимают после надвижки;

• требуется жесткий стапель, чтобы в бетоне блоков пролетного строения не образовались трещины во время неравномерной осадки грунта насыпи подхода;

• сложная работа узла стыковки металлического аванбека и бетона пролетного строения (для стыка применяют тяжи и арматурные пучки);

• необходимость проверки опор моста на горизонтальное воздействие силы трения, возникающей при надвижке пролетного строения.

Навесным называется монтаж пролетных строений наращиванием консолей от опор моста, без подмостей и временных опор, с передачей нагрузки от веса монтируемой части пролетного строения на смонтированную.

Навесная сборка целесообразна для строительства мостов с большими пролетами, пролетные строения которых в монтажный и эксплуатационный период работают одинаково (то есть в них возникают усилия одного знака). Это консольные системы (рамно–консольные, балочно–консольные, балочно–неразрезные).

В соответствии с технологией наплавного монтажа крупные блоки железобетонного пролетного строения (секции, «птички») изготовляют на берегу (как правило, на подмостях, расположенных вдоль реки) и доставляют в пролет на плавучих опорах.

Область применения технологии:

• благоприятные гидрологические и климатические условия (достаточные глубины и невысокая скорость течения воды в реке, продолжительное теплое время года), позволяющие перевозить секции в любое время года (возможно, с помощью небольших ледоколов);

• как можно большее число перевозимых крупных блоков (для окупаемости вспомогательных сооружений, используемых при наплавном монтаже).

Достоинства метода:

• возможность параллельного ведения работ по возведению опор и сооружению секций пролетных строений, то есть сокращение сроков строительства;

• отсутствие стыков блоков, характерных для сборных конструкций «шашлычного» типа;

• можно использовать конструкции пролетных строений большой высоты, любого очертания продольного профиля и поперечных сечений любой формы.

Недостатки метода:

• большой расход инвентарных и неинвентарных конструкций на устройство вспомогательных сооружений и устройств (пирсов, плавучих опор);

• затраты на аренду плавсредств (буксиров, катеров, барж и т. д.);

• необходимо учитывать напряженное состояние конструкций на всех этапах их монтажа (при перекатке секций пролетных строений по пирсам, погрузке на плавучие опоры и транспортировке по реке).