Рамно-консольные мосты

Наиболее эффективно применение навесного монтажа и навесного бетонирования при действии в системе только отрицательных моментов и при совпадении по знаку моментов от монтажной и эксплуатационной нагрузок. Это имеет место в мостах балочно-консольной системы, но только при искусственной, не оптимальной разбивке на пролеты, при очень больших консолях.

Получить указанное благоприятное распределение усилий можно в системе с консолями. Такая система может быть получена, если жестко соединять с опорой пролетные строение, работающие как консоли, образовав таким образом Т-образную раму (рис. 13. 11).

Рис. 13.11. Т-образная рама

Мосты, образованные из таких Т-образных рам, называются рамно-консольными.

В такой системе от любой симметричной нагрузки опора работает только на сжатие, при несимметричной в опоре дополнительно возникают изгибающие моменты. В ригеле действуют только отрицательные моменты, причем величина усилия зависит от расстояния до конца консоли. Это справедливо и для многопролетных мостов (рис. 13.12).

Рис. 13.12. Многопролетный мост рамно-консольной системы

Рамы соединяются шарнирами, передающими только поперечную силу в виде качающей стойки-подвески (рис. 13.13, а) или ригельноот замка (рис. 13.13, б).

Рис. 13.13. Варианты соединения концов рам

Так как в ригелях действуют только отрицательные моменты, характерное сечение – коробчатое, с увеличением высоты сечения к опоре. Напрягаемая арматура располагается либо в закрытых каналах в верхней плите, либо в открытых лотках, расположенных сверху на плите проезжей части (рис. 13.14).

Рис. 13.14. Размещение напрягаемой арматуры в ригеле Т-образных рам

Первое решение обеспечивает хорошую защиту напрягаемой арматуры, но сложнее технологически, второе проще, но бетон омоноличивания напряженной арматуры не напряжен.

Достоинства рамно-консольной системы.

1. Система является наиболее удобной из всех других систем для навесного бетонирования и навесного монтажа. Монтажные усилия имеют такой же знак, как усилия от эксплуатационной нагрузки.

2. Усилия в системе зависят практически только от расстояния сечения до конца консоли и почти не зависят от других факторов (величины и количества смежных пролетов, жесткости опор и т.д.). Это позволяет из конструкции, имеющей консоли длиной l_к, получить конструкцию с любой длиной консоли l_к1 l_к, так как при одинаковой внешней нагрузке усилия и количество арматуры в них на длине l_к1 будут одинаковыми. Это создает уникальные возможности для типизации и унификации (рис. 13.15).

Рис. 13.15. Т-образные рамы с разными длинами консолей

3. Возможность получения оптимальной разбивки на пролеты с минимальным количеством типоразмеров рам. Примером этой особенности служит мост через реку Волхов в Киришах (рис. 13.16).

Рис. 13.16. Применен е рам с разными длинами консолей в многопролетном сооружении рамно-консольной системы

Применив всего два типа Т-образных рам с длиной консолей 22 м и 62 м, удалось получить разбивку на пролеты по схеме 22+44+84+124+84+44+22 м. При этом конструкция консолей длиной 22 м полностью совпадает с начальными участками консолей длиной 62 м, то есть фактически использован один тип Т-образных рам.

Недостатки рамно-консольной системы.

1. Система чувствительна к неравномерной осадке опор.

2. Большие изгибающие моменты в консолях.

Изгибающие моменты М в разрезной балки пролетом l под действием равномерно распределенной по всему пролету нагрузки и сосредоточенной силы Р, приложенной в середине пролета, соответственно равны

и .

В консоли той же длины l изгибающие моменты при тех же нагрузках будут равны

и ,

то есть больше моментов в простой балке в 4 раза.

3. Большие прогибы консолей под временной нагрузкой.

Прогиб δ разрезной балки пролетом l под действием равномерно распределенной по всему пролету нагрузки равен

,

а под действием сосредоточенной силы Р, приложенной в середине пролета

.

В консоли той же длины l под действием равномерно распределенной по всей длине нагрузки равен

,

а под действием сосредоточенной силы Р, приложенной на конце консоли

Таким образом, деформации консоли больше максимальных деформаций простой балки соответственно в 9,6 и в 16 раз.

4. Значительные переломы продольного профиля на мосту как из-за деформаций ползучести, так и под действием временной нагрузки (рис. 13.17).

Рис. 13.17. Схема деформаций рамно-консольной системы

5. Высокая чувствительность к деформациям ползучести, сильное проявление этих деформаций.

Из-за больших деформаций консолей, значительных углов перелома профиля и высокой чувствительности к деформациям ползучести рамно-консольная система в мостах под железную дорогу не приммаеняется.

6. Повышенные требования к точности монтажа, необходимость обеспечения совпадения концов консолей смежных рам.

7. Повышенная опасность коррозии высокопрочной арматуры, расположенной непосредственно в плите проезжей части. Особенно это опасно при расположении арматуры в открытых лотках.

8. Труднодоступность и сложность в эксплуатации узлов соединения концов консолей.