Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Проектирование лекции.docx
Скачиваний:
5
Добавлен:
25.09.2019
Размер:
1.37 Mб
Скачать

Лекция №1. Основные понятия об искусственных сооружениях на автомобильных дорогах. Виды искусственных сооружений.

Проектирование, строительство и эксплуатация искусственных сооружений — сложный и взаимосвязанный процесс, руководство которым должно производиться высококвалифицированными ин­женерами по специальности «Мосты и транспортные тоннели». Необходимую подготовку в этой области должны иметь и инженеры дорожники, так как многим в практической работе приходится решать вопросы строительства и эксплуатации мостов.

Проектирование искусственных сооружений в современных ус­ловиях развивается за счет разработки новых эффективных кон­структивных форм, совершенствования методов расчета, приме­нения новых материалов, использования ЭВМ для расчетов, кон­струирования элементов мостов и выдачи их рабочих чертежей.

Строительство искусственных сооружений совершенствуется за счет применения комплексной механизации, организации по­точного производства элементов сооружений и их ритмичного мон­тажа. В последние годы наряду со сборным железобетоном полу­чает новое развитие монолитный железобетон для средних и больших пролетов мостов, что обеспечивает их большую надеж­ность.

Для инженера-дорожника особое значение приобретают вопро­сы содержания мостов. Значительный рост подвижных нагрузок и их интенсивности, низкое качество строительства мостов, не­удовлетворительные содержание и ремонт привели в последние годы к сокращению срока службы автодорожных мостов до трид­цати лет и менее. Это связано с большим объемом работ по при­ведению мостов в удовлетворительное состояние, в выполнении которого принимают участие инженеры-дорожники.

Значительная часть мостов на автомобильных дорогах страны была построена в 50—60-е годы. Поэтому в настоящее время более 50% мостов не удовлетворяют современным нормативам по грузоподъемности и габаритам, требуют усиления или уширения. Это связано с решением ряда экономических и организаци­онных задач: разработкой технико-экономических нормативов уширения мостов, определением принципов, сроков и порядка планирования этих работ, созданием материальных и организа­ционно-технических предпосылок для массового их производства, внедрения поточных методов организации этих работ. Работы по ремонту, усилению и уширению мостов должны быть механизиро­ваны, выполняться с применением новых материалов и методов, обеспечивающих высокое качество работ при минимальном огра­ничении движения по автомобильной дороге и обеспечении его безопасности.

Важной задачей эксплуатации мостов является определение возможности пропуска по ним транспортных средств с учетом фактического состояния мостов. Ее решение основано на обследо­ваниях и испытаниях мостов, оценке их грузоподъемности и на­дежности. Возникает трудная проблема диагностики мостов на основе использования современной теории надежности техниче­ских систем, современных средств измерения и анализа данных измерений с помощью ЭВМ.

Основные понятия об искусственных сооружениях на автомобильных дорогах Виды искусственных сооружений на автомобильных дорогах

Автомобильные дороги образуют сложную дорожную сеть страны. Проходя по местности, они пересекаются между собой, с железными дорогами и пересекают различные препятствия: ручьи, реки, овраги, долины, горные хребты, ущелья, озера, мор­ские заливы и проливы. Для обеспечения беспрепятственного движения на дорогах строят различные сооружения: трубы, мо­стовые сооружения, тоннели, галереи, балконы, подпорные стенки.

Трубы укладывают в тело земляного полотна дороги (рис. 1.1). Они служат для пропуска под дорогой небольших ручьев, транспортных средств, пешеходов и скота. Их устраива­ют обычно из сборных элементов круглого или прямоугольного сечения. В местах расположения трубы не прерывают земляное полотно.

Мостовые сооружения (рис. 1.2) строят для пропу­ска дороги над реками, ущельями, оврагами, лощинами, другими дорогами. Они прерывают земляное полотно дороги своими кон­струкциями (рис. 1.2,а), включающими пролетные строения и опоры. Пролетное строение перекрывает пространство между опорами, поддерживает все перемещающиеся по сооружению на­грузки и передает их и свой собственный вес на опоры. Опоры воспринимают усилия от пролетного строения и передают их через фундаменты на грунты основания.

Разновидностями мостовых сооружений являются собственно мосты (см. рис. 1.2, а), путепроводы (рис. 1.2,6), виадуки (рис. 1.2,в) и эстакады (рис. 1.2,г).

Собственно мостом называют сооружение для пропуска до­роги над водным препятствием. Путепровод — мостовое со­оружение для пропуска одной транспортной магистрали над дру­гой в разных уровнях. Путепроводы строят в городах и вне го­родов, для автомобилей и пешеходов. Виадук — мостовое со­оружение для пропуска дороги над глубоким оврагом, ущельем или суходолом с высоким расположением уровня проезда над низом препятствия. Характерной особенностью виадуков являются опоры большой высоты (от нескольких десятков до сотен мет­ров). Эстакадами называют мостовые сооружения для про­пуска дороги на некоторой высоте над поверхностью земли (см. рис. 1.2,г), чтобы пространство под ними могло быть использо­вано для различных целей. Эстакады возводят также вместо на­сыпи для пропуска дороги над долинами рек, над болотистыми участками местности, на подходах к путепроводам. Их применя­ют и для пропуска скоростных автомагистралей над городской застройкой, при уширении набережных и организации движения в городских условиях вдоль рек.

Рис. 1.2. Мостовые сооружения:

1— пролетное строение; 2 — промежуточная опора; 3 — устой

Рис. 1.3. Тоннель

Тоннели (рис. 1.3) применяют для пропуска дороги сквозь толщу горного массива или под крупными реками, озерами, мор­скими заливами или проливами. В городах их применяют для пропуска под землей автомобилей и пешеходов.

На горных дорогах, кроме виадуков и тоннелей, применяют галереи (рис. 1.4,а), балконы (рис. 1.4,6) и подпорные стенки (рис. 1.4, в).

Галереи используют для защиты дороги от снежных лавин и камнепадов, балконы — для обеспечения необходимой ширины дороги на крутых склонах и сокращения объемов работ по разработке грунтов, подпорные стенки — для удержания находящегося за ними грунта от обрушения.

Рис. 1.4. Сооружения на горных дорогах

Искусственные сооружения являются ответственными и доро­гостоящими элементами дороги. Расходы на их возведение состав­ляют около 10% стоимости постройки дороги, возводимой в рав­нинной местности. В пересеченной и горной местности, а также при пересечении рек расходы на искусственные сооружения воз­растают и составляют до 30% и более от общей стоимости до­роги.

Лекция №2. Понятие мостового перехода, его элементы. Схема мостового перехода. Основные конструктивные элементы моста.

Комплекс сооружений, возводимых при пересечении дорогой реки, называют мостовым переходом (рис. 1.5). В его состав входят мост, подходы к нему, ледорезы, регуляционные сооружения и берегоукрепительные устройства.

Мост своими конструкциями перекрывает русловую часть реки или русло и часть поймы реки (рис. 1.5,а, б). Подходы к мосту обеспечивают сопряжение дороги с мостом. Их устра­ивают в виде земляных насыпей или эстакад.

Ледорезы — сооружения для защиты промежуточных опор моста от непосредственного воздействия ледохода, которое явля­ется наиболее опасным для деревянных опор. В этом случае ле­дорезы возводят перед каждой опорой (рис. 1.5,6) с верховой стороны на той части реки, где возможен ледоход. В мостах с массивными опорами (каменными, бетонными, железобетонными) ледорезы совмещают с опорами.

Регуляционные сооружения и берегоукрепи­тельные устройства применяют для предохранения грун­та у опор моста и берегов от значительного размыва. Их устраи­вают в виде струенаправляющих дамб и траверс.

Струенаправляющие дамбы сооружают у берего­вых опор, придавая им в плане очертание, способствующее плав­ному протеканию в отверстие моста водного потока с пойм русла (рис. 1.5,б—д).

С верховой стороны мостового перехода иногда устраивают траверсы в виде коротких дамб, выступающих в реку перпен­дикулярно или под углом к берегу или насыпи подхода (см. рис. 1.5,г). Траверсы препятствуют течению воды вдоль берега или насыпи, предохраняют их от размыва и способствуют направ­лению водного потока в отверстие моста.

Мосты состоят из пролетных строений и опор. В пролетных строениях мостов выделяют следующие основные части: проез­жую часть, несущую часть, систему связей и опорные части.

Под проезжей частью пролетного строения (в первона­чальном и основном смысле этого понятия) понимают совокуп­ность конструктивных элементов, воспринимающих действие под­вижных нагрузок (от транспортных средств и пешеходов) и пере­дающих их на несущую часть. В состав проезжей части входит мостовое полотно и несущие элементы (рис. 1.6). Мостовое полотно расположено над несущими элементами проезжей ча­сти и предназначено для обеспечения безопасного движения транспортных средств и пешеходов, а также для отвода воды.

Несущие элементы проезжей части воспринимают на­грузку от транспортных средств с ездового полотна, от пешеходов с тротуаров и передают их на основные несущие конструкции пролетного строения. Применяют три главных вида несущих эле­ментов проезжей части: балочная клетка — совокупность попереч­ных и продольных балок; плоская или ребристая плита; ортотропная плита — сварная стальная конструкция, состоящая из листа, подкрепленного ребрами.

Рис. 1.5. Схема мостового перехода: I — мостовой переход; II — мост;

III — насыпь подхода; 1 — насыпь подхода; 2 — струенаправляющая дамба; 3 — пойма; 4 — русло; 5 — ледорез; 6 — траверса

Понятие проезжей части пролетного строения в настоящее время стало использоваться и в несколько ином, более узком смысле: это полоса на мостовом полотне для непосредственного движения транспортных средств. Ширина этой полосы равна сум­ме ширин полос движения, установленных для моста. К этой полосе примыкают предохранительные полосы (полосы безопас­ности). Они предназначены для обеспечения движения на мосту с установленной скоростью движения. Их наличие устраняет пси­хологическое воздействие на водителя высокого ограждения у тротуаров. Они также обеспечивают возможность съезда транс­портных средств с проезжей части при возникновении опасных для движения ситуаций. Проезжая часть в узком смысле этого понятия вместе с предохранительными полосами составляют по­лосу ездового полотна, или габарит проезда.

Несущая часть пролетного строения воспринимает дей­ствие собственного веса пролетного строения и временной по­движной нагрузки и передает его на опоры. В простейших балоч­ных мостах малых пролетов несущая часть пролетного строения состоит из деревянных или металлических прогонов, железобе­тонных плит или балок; при средних и больших пролетах в каче­стве несущей части применяют балки, фермы, арки или рамы.

Связи между главными балками, фермами или арками про­летного строения устанавливают с целью объединения их в про­странственно жесткую конструкцию, способную воспринимать всеми элементами как вертикальные, так и горизонтальные на­грузки. В полной системе связей различают горизонтальные (верхние и нижние) и вертикальные (опорные и промежуточные) связи.

Рис. 1.6. Элементы мостового полотна:

I — тротуар; II — полоса безопасности; III — проезжая часть; IV — ездовое полотно; 1 — пе­рильное ограждение; 2 — одежда тротуаров; 3 — барьерное ограждение; 4 — устройство для освещения; 5 — устройство для водоотвода; 6 — одежда ездового полотна; 7 — несущие эле­менты проезжей части; 8 — несущие элементы пролетного строения

Рис. 1.7. Основные характеристики моста и уровней реки

Опорные части представляют собой специальные элемен­ты, с помощью которых опорные реакции от несущей конструкции передаются на опоры в заданном месте. Кроме того, опорные части обеспечивают поворот и смещение главных ферм (или ба­лок) пролетного строения при их прогибе от действия подвиж­ных нагрузок, а также продольные и поперечные смещения кон­цов ферм (или балок), возникающие в результате температурных деформаций пролетного строения.

Одним из принципов рационального проектирования является принцип совмещения функций элементов конструкций. В совре­менных конструкциях пролетных строений мостов этот принцип используется весьма широко. Так, плита или продольная балка проезжей части может выполнять и функции поясов главных ферм. Развитые в плиты пояса главных балок выполняют одно­временно и функции верхних продольных связей. Конструкции с совмещением функции частей пролетных строений будут рассмот­рены в последующих главах.

Опоры мостов воспринимают нагрузки и передают их на грунт через фундаменты или на воду (в наплавных мостах). Раз­личают промежуточные и береговые опоры. Промежуточные опо­ры воспринимают нагрузки от веса пролетных строений, подвиж­ной нагрузки, проходящей по ним, от навала судов, воздействия льда и ветра. Береговые опоры, кроме того, могут работать как подпорные стенки, воспринимая давление от насыпи подходов.

Конструктивное решение моста во многом зависит от ширины, глубины, скорости течения реки, вида грунтов на дне ее русла и поймы, условий ледохода, требований судоходства по реке. Су­щественное значение имеют и следующие расчетные уровни воды в реке (рис. 1.7): уровень высоких вод (УВВ)—наивыс­ший уровень воды в реке в месте мостового перехода, который определяют по данным гидрометрических наблюдений; расчет­ный судоходный уровень (РСУ) — наивысший уровень в реке в судоходный период, который обычно несколько ниже УВВ; средний уровень воды в период между паводками называ­ют уровнем меженных вод (УМВ) или уровнем межени.

В мостах применяют следующие основные определения и обозначения:

длина моста Lрасстояние по оси моста между линия­ми, соединяющими внешние концы устоев, примыкающих к насыпи подходов;

отверстие моста L0 — горизонтальный размер между внутренними гранями устоев или конусами насыпи, измеренный при расчетном уровне высоких вод с исключением толщины про­межуточных опор;

высота моста H —расстояние от поверхности проезжей части до уровня меженных вод;

свободная высота под мостом H0-расстояние между низом пролетных строений и уровнем высоких вод или расчетным судоходным уровнем (если есть судоходство);

высота опоры h0—расстояние от ее верха до грунта;

строительная высота пролетного строения h— расстояние от проезжей части до самых нижних частей пролетного строения;

расчетный пролет l - расстояние между осями опирания пролетного строения на смежных опорах;

ширина моста В - расстояние между перилами в свету;

ширина пролетного строения В0 - расстояние меж­ду осями крайних главных балок;

ширина проезжей части b - расстояние между внут­ренними гранями полос безопасности;

ширина ездового полотна Г — расстояние между ограждениями.

Основные параметры моста устанавливают в процессе его про­ектирования с учетом его назначения и местных условий.

Лекция №3. Классификация мостов по назначению, статической схеме, виду материала, расположение уровня проезда и пр. Виды мостовых сооружений по характеру пересекаемого препятствия.

Мосты классифицируют по следующим признакам: назначе­нию типу опор и пролетных строений, виду материала, расположению уровня проезда, статической системе, обеспеченности в отношении пропуска высоких вод и ледохода, ширине проезжей части и длине моста.

По назначению различают мосты:

автодорожные - для всех видов транспорта, пропускаемого по автомобильным дорогам, и пешеходов;

железнодорожные — для железнодорожных поездов;

городские - для всех видов городского транспорта (авто­мобилей, троллейбусов, трамваев, метро) и пешеходов;

пешеходные — только для пешеходов;

совмещенные - для автомобилей и железнодорожных поездов;

специальные — для пропуска трубопроводов, кабелей и т. п.

По типу применяемых опор различают мосты:

на жестких опорах (рис. 1.8,а), передающих через фун­даменты нагрузку от пролетных строений непосредственно грунту и характеризующихся отсутствием значительных осадок;

на плавучих опорах (рис. 1.8,б), передающих нагрузку воде (наплавные мосты на понтонах, баржах) и отличающихся значительными осадками.

По типу пролетного строения различают мосты:

неподвижные, в которых пролетное строение всегда зани­мает по отношению к опорам неизменное положение (рис. 1.7, 1.8а);

разводные, в которых для пропуска судов устраивают специальный разводной пролет (рис. 1.8, в) размерами, требуе­мыми для судоходства.

Рис. 1.8. Виды мостов по типу опор и пролетных строений

Разводные мосты применяют, когда невозможно или неэконо­мично поднять пролетное строение на высоту, достаточную для пропуска судов. Неизбежность перерывов в движении по развод­ным мостам является их существенным недостатком.

Рис. 1.9. Уровни расположения проезжей части мостов

По виду применяемых материалов различают деревянные, металлические, железобетонные, бетонные и ка­менные мосты. Определяющим при этой классификации является материал пролетного строения. Например, к металлическим мостам относятся мосты с металлическими пролетными строени­ями, у которых опоры могут быть из любых материалов. Каждый из материалов придает свои существенные особенности как кон­струкции моста, так и способам его возведения.

По уровню расположения проезжей части различают мосты с ездой: поверху, когда проезжая часть расположена по верху про­летных строений (рис. 1.9,а); понизу, когда проезжая часть на­ходится на уровне низа пролетных строений (рис. 1.9,б); посере­дине, когда проезжая часть находится в средней по высоте части пролетного строения (рис. 1.9,в).

Необходимость классификации мостов по этому признаку оп­ределяется существенными различиями в их работе и во вписы­вании их в местность. Наличие в мостах с ездой понизу широко расставленных главных ферм усложняет устройство проезжей ча­сти и связей между фермами. Различие в отношении вписывания в местность обусловлено тем, что пролетные строения с ездой по­верху имеют значительно большую высоту, чем пролетные строе­ния с ездой понизу, так как в первом случае строительная высо­та определяется полной высотой, а во втором случае — только частью высоты пролетного строения.

Мосты с ездой посередине по своим конструктивным особен­ностям близки к мостам с ездой понизу.

Рис. 1.10. Основные системы мостов

Рис. 1.11. Виды мостов по характеру пересечения препятствия

По статической схеме главных несущих конструкций пролетных строений различают мосты:

балочных систем (разрезной — рис. 1.10,а, неразрезной и консольной), в пролетных строениях которых от вертикальных нагрузок возникают только вертикальные опорные реакции;

распорных систем (арочной — рис. 1.10,б, рамной — рис. 1.10,в, висячей —рис. 1.10,г), в которых при действии вер­тикальных нагрузок возникают наклонные опорные реакции, име­ющие горизонтальную составляющую —распор;

комбинированных систем, в которых сочетаются си­стемы первых двух групп, причем число таких сочетаний может быть большим.

По обеспеченности в отношении пропуска высоких вод и ледо­хода различают мосты:

высоководные для длительной нормальной эксплуатации и обеспечивающие пропуск паводковых вод и весеннего ледо­хода;

низководные для эксплуатации в течение ограниченного времени и не обеспечивающие пропуск высокой воды и весеннего ледохода.

По ширине проезжей части различают мосты, допускающие различное число полос движения: одной, двух, четырех, шести и восьми.

По характеру пересечения препятствия мосты могут быть прямыми, косыми и криволинейными. Ось прямого моста (рис. 1.11,а) перпендикулярна берегам реки и направлению течения, косого — пересекает их под углом (рис. 1.11,б), отличным от прямого, криволинейного — пересека­ет под переменным по его длине углом (рис. 1.11,в).

Мосты длиной L≤25 м считаются малыми, с длиной 25<L≤100 м — средними и длиной L>100 м —большими. Мо­сты длиной L<100 м, но с одним из пролетов более 60 м отно­сятся к большим мостам.

Лекция №4. Требования к искусственным сооружениям и направления развития мостостроения.

К дорожным искусственным сооружениям предъявляются экс­плуатационные, экономические, экологические, архитектурные и расчетно-конструктивные требования.

Эксплуатационные требования являются основными и сводятся к тому, чтобы сооружение обеспечивало безопасность и удобство движения по нему без снижения скорости в течение за­данного срока эксплуатации. Для этого сооружение должно удов­летворять следующим требованиям:

иметь такую жесткость, чтобы деформации и перемещения при движении нагрузки не были чрезмерными, не расстраивали со­единений и не отражались на безопасности движения;

иметь необходимую ширину проезжей части и тротуаров а зависимости от его назначения с учетом перспективы роста интен­сивности движения;

иметь благоприятный для движения поперечный и продольный профиль;

быть долговечным, сконструированным из прочных материа­лов, мостовое полотно должно быть выполнено из износостойкого' материала и обеспечено надежным отводом воды;

обеспечивать безопасный пропуск паводков и ледохода, долж­но удовлетворять требованиям судоходства;

обеспечивать возможность его осмотра, ремонта и реконструк­ции.

Экономические требования сводятся к необходимости получения такого конструктивного решения, для которого при заданном сроке службы сооружения полная его стоимость, вклю­чая стоимость строительства, содержания, ремонта и возможной реконструкции, была бы минимальной. Роль экономических тре­бований к сооружению в последние годы возрастает в связи с переходом на экономические методы управления. Для достижения эффекта очень важен учет местных ресурсов и возможностей (наличие заводов или значительных запасов строительных мате­риалов, обеспеченность механизмами, техникой и обученными трудовыми ресурсами), а также общих народнохозяйственных возможностей и условий (наличие транспортных путей, возмож­ность использования речного транспорта, вертолетов и т. п.).

Стоимость сооружения снижается при применении конструк­ций индустриального изготовления и механизированного возведе­ния при высоких темпах строительства и хорошем качестве работ.

Экологические требования определяются интересами ох­раны окружающей среды. В последние годы вопросы охраны окружающей среды приобретают все большую остроту, в связи с этим ужесточаются требования к проектам переходов через водотоки. Основа проектных решений состоит в соблюдении прин­ципа наименьшего вмешательства в природную среду.

Архитектурные требования сводятся к тому, чтобы фор­ма сооружения соответствовала представлениям о красоте и гар­монировала с окружающей местностью или городской застройкой. Обычно рационально спроектированные сооружения удовлетворя­ют эстетическим требованиям. В них каждый элемент сооружения подчеркивает его функциональное значение. Современная архи­тектура искусственных сооружений уделяет внимание простоте форм, исключая всякие украшения. Архитектурные требования очень важны для городских мостов, они в этом случае могут вступать в противоречие с экономическими требованиями, но ни­когда с эксплуатационными.

Расчетно-конструктивные требования связаны с тем, чтобы сооружение в целом и его отдельные элементы были ра­ционально прочными, устойчивыми и жесткими. Удовлетворение этих требований является обязательным для всех конструктивных решений, имеющих различные экономические и архитектурные по­казатели.

Выполнение возрастающих объемов мостового строительства невозможно без резкого повышения его индустриализации.

Основные направления развития мостостроения следующие:

обеспечение максимально возможной комплексной механиза­ции и автоматизации операций при строительстве мостов;

внедрение прогрессивной технологии производства работ, рас­ширение области применения поточных методов организации строительства;

дальнейшая типизация и унификация мостовых конструкций по основным конструктивным параметрам;

увеличение доли сборных конструкций при строительстве мо­стов и путепроводов;

поиск наиболее рациональных и совершенных форм мостов, удовлетворяющих лучшим образом технологии строительства и обеспечивающих создание надежных конструкций;

применение более прочных и качественных строительных ма­териалов для элементов мостовых конструкций.

Изготовление качественных мостовых конструкций в первую очередь зависит от состояния и возможностей производственной базы мостостроения, состоящей из сети заводов и полигонов.

Современная база мостостроения отстает от требований даль­нейшего развития и совершенствования сети автомобильных дорог. Она не обеспечивает конструкциями постоянно возрастаю­щие объемы мостостроения. В связи с этим необходимо усиление ее и рациональное размещение.

Важнейшими элементами индустриализации мостового строи­тельства являются комплексная механизация и автоматизация всех процессов.

В настоящее время в мостостроении ряд процессов комплекс­но механизирован. Однако еще многие процессы при строительст­ве и ремонте мостов содержат большое число операций, выпол­няемых вручную, что объясняется недостаточной оснащенностью мостовых организаций средствами механизации.

Высшая степень комплексной механизации— автоматизация производства, предусматривающая полную замену ручного труда машинами с применением автоматических устройств — является очередной перспективой мостостроения.

Контрольные вопросы

1. Какие виды искусственных сооружений возводят на автомобильных доро­гах? Каковы их отличительные особенности?

2. Какое назначение имеют основные элементы мостового перехода?

3. Какое назначение имеют основные элементы моста?

4. Какими основными параметрами характеризуется мост?

5. Как классифицируют мосты?

6. Какие требования предъявляют к искусственным сооружениям?

  1. Какие основные направления и перспективы развития мостостроения?

Лекция №5. Основы проектирования мостов. Последовательность проектирования мостовых сооружений.

Мосты и другие искусственные сооружения обычно проекти­руются в составе автомобильной дороги. Отдельными объектами проектирования могут быть только мосты через большие реки.

Необходимость и очередность проектирования и строительст­ва дорог и сооружений на них определяется схемами развития се­тей автомобильных дорог, разрабатываемыми на перспективу 20 лет и уточняемыми через каждые 5 лет. В них обосновывает­ся целесообразность и техническая возможность строительства новых или реконструкции существующих транспортных сооруже­ний с учетом перспектив развития народного хозяйства и роста объемов перевозок грузов и пассажиров.

На основе этих схем в плановом порядке проектные органи­зации разрабатывают технико-экономические обоснования (ТЭО) на строительство объектов со стоимостью более 30 млн. руб. или технико-экономические расчеты (ТЭР) на строительство объек­тов с меньшей стоимостью. В ТЭО и ТЭР уточняют очередность проектирования объектов на основе дополнительных экономиче­ских и инженерных изысканий.

При экономических изысканиях уточняют сведения о населе­нии, промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, торговле, состоянии и взаимодействии различных видов транспорта, со­бирают сведения об объемах и направлении перевозки грузов и пассажиров различными видами транспорта, непосредственно учитывают интенсивность движения автомобильного транспорта. На этой основе определяют существующую и перспективную ин­тенсивность движения автомобильного транспорта по рассматри­ваемому мостовому переходу.

Инженерные изыскания на стадии ТЭО и ТЭР проводят в ми­нимальных объемах с использованием геологических карт, мате­риалов изысканий прошлых лет и данных гидрометеослужбы, что­бы на их основе обосновать длину моста и предварительно назна­чить его основные параметры.

На основе данных . экономических и инженерных изысканий при разработке ТЭО или ТЭР решают следующие вопросы:

по перспективной интенсивности движения определяют число полос движения на проектируемой дороге, назначают габариты мостов и путепроводов;

на основании технико-экономического сравнения вариантов определяют оптимальный вариант трассы дороги с учетом поло­жения мостового перехода и транспортных пересечений;

намечают замысел технического решения перехода: его план и продольный профиль, длину подходов и схему моста, тип кон­струкции пролетных строений, опор, фундаментов для моста, тип земляного полотна и дорожной одежды на подходах;

намечают замысел решения по организации строительства. Определяют объемы основных строительно-монтажных работ, по­требность в материальных и трудовых ресурсах, выявляют источ­ники получения и способы транспортировки необходимых конст­рукций и материалов, определяют потребности в строительстве жилья и развитии производственной базы подрядной строитель­ной организации, выделяют очереди строительства и определяют сроки строительства;

намечают замысел решения по охране природной среды; определяют расчетную стоимость строительства на основе укрупненных сметных нормативов или по данным «аналогичных

объектов;

определяют экономическую эффективность объекта и сравни­вают ее с нормативами и аналогами;

определяют долевое участие в строительстве заинтересован­ных министерств и ведомств;

дают общую оценку экономической целесообразности проек­тирования и строительства сооружения;

определяют стадийность разработки проектно-сметной доку­ментации и приводят данные для составления задания на проек­тирование.

ТЭО и ТЭР проходят экспертизу, в ходе которой проверяют оптимальность и прогрессивность принятых технических решений,

после их утверждают заказчики. На основании утвержденных ТЭО и ТЭР составляют титульные списки строек и формируют планы выполнения проектно-изыскательских и строительно-мон­тажных работ.

Дальнейший порядок проектирования определен СНиП 1.02.01-85.

Для технически несложных объектов проектируют в одну ста­дию — рабочий проект. По крупным и технически сложным объ­ектам проектируют в две стадии — проект и рабочая докумен­тация.

Стадийность разработки проектно-сметной документации и оче­редность строительства устанавливает заказчик в задании на про­ектирование в соответствии с утвержденным ТЭО и ТЭР.

В проектах (рабочих проектах) на основании материалов ин­женерных изысканий и вариантных проработок уточняют и дета­лизируют технические решения и основные технико-экономические показатели, принятые в ТЭО или ТЭР. При этом более подробно рассматривают варианты конструкций фундаментов и опор мо­стов, пролетных строений и способов их монтажа, оптимизируют схемы сооружений и конструктивные решения по трассе подхо­дов, уточняют объемы работ и расчетную стоимость строительст­ва, больше внимания уделяют оптимизации принятых на преды­дущей стадии основных технических решений на основе более достоверных исходных данных и результатов инженерных рас­четов.

Проект мостового перехода состоит из следующих разделов:

1. Общая пояснительная записка. В ней приводят исходные данные для проектирования, краткая характеристика проектиру­емого объекта и условий строительства, особенности природных условий, обоснование выбора местоположения объекта, его тех­нико-экономические и транспортно-эксплуатационные показатели и их сравнение с нормами и аналогами, данные по экономической эффективности капитальных вложений, использованных в проекте достижений науки и техники.

2. Строительные решения. В ,этом разделе приводят обоснова­ние принятых в проекте технических решений по фундаментам, опорам, пролетным строениям моста (путепровода), земляному полотну и дорожной одежде подходов, пересечениям и примыка­ниям, охране окружающей среды, подготовке территории строи­тельства. В нем также приводятся чертежи основных конструк­тивных элементов сооружения: план и продольный профиль трас­сы, общие виды мостов, путепроводов и их отдельных конструк­тивных элементов индивидуального проектирования, схемы вари­антов мостов и транспортных развязок.

3. Организация строительства. В этом разделе обосновывают принятые в проекте способы и методы работ по сооружению опор, пролетных строений и других элементов моста, определяют

потребность в конструкциях, материалах, машинах, механизмах, трудовых ресурсах, электро- и водоснабжении. Приводят схемы выполнения основных строительно-монтажных работ, календар­ный график строительства, обоснование сроков и продолжитель­ности строительства.

4. Сметная документация, состоящая из сметных расчетов и проекта договорной цены.

5. Паспорт проекта. Содержит основные сведения о проекти­руемом объекте.

Рабочий проект на строительство мостового перехода, кроме перечисленных выше разделов, включает чертежи, по которым непосредственно строят объект. Рабочий проект разрабатывают с использованием типовых конструкций пролетных строений и спор.

С учетом современных тенденций в строительстве (индустри­ализации его, унификации и стандартизации конструкций) при разработке проекта моста необходимо максимально применять типовые конструкции. Для выбора наиболее рациональной конст­рукции сооружения выполняют вариантное проектирование и проводят технико-экономическое сравнение вариантов. На стадии вариантного проектирования обычно проводят ориентировочные расчеты для выбора и обоснования основных параметров соору­жения. В настоящее время расчеты при вариантном проектиро­вании мостов целесообразно производить с применением ЭВМ. В памяти ЭВМ необходимо иметь данные о ранее построенных различных мостах и использовать их для выбора основных пара­метров нового моста и его технико-экономического обоснования.

Для большинства малых и средних мостов применяют типо­вые конструкции пролетных строений и опор. Они разработаны для различной ширины проезжей части и со­держатся в альбомах. Альбомы содержат чертежи конструкций и сведения по расходу на них материалов. Задача проектирова­ния в этом случае сводится к выбору наиболее рациональной ти­повой конструкции, соответствующей конкретным местным усло­виям: рельефу местности, возможностям изготовления, транспор­тировки и монтажа.

Проектирование мостов с применением разработанных типо­вых конструкций представляется возможным проводить также с широким использованием ЭВМ, если в память ЭВМ заранее вве­сти сведения о типовых элементах и возможных условиях их применения. По заданной программе ЭВМ может рассматривать заданное множество различных решений моста и выдать на пе­чать наиболее рациональные из них. Форма выдачи информации и объем дополнительной работы по выбору окончательного вари­анта во многом зависят от возможностей ЭВМ и качества про­граммы.

Лекция №6. Габариты приближения конструкций при проектировании мостовых сооружений. Назначение ширины пролетных строений моста.

Ширину моста и других искусственных сооружений уста­навливают на стадии ТЭО (ТЭР) в зависимости от интенсивно­сти автомобильного и пешеходного движения по дороге. Ширина моста включает ширину проезжей части (в узком смысле этого понятия), полос безопасности, разделительной полосы, тротуаров и ограждений. Размеры всех этих элементов назначают с учетом требований стандартных габаритов. Габарит моста, называемый также габаритом приближения конструкций, — это контур в пло­скости, перпендикулярной оси проезжей части, внутрь которого не должны заходить никакие элементы сооружения или располо­женные на нем устройства.

Габариты мостов на автомобильных дорогах и в горо­дах обозначают буквой Г и числом, равным расстоянию в метрах между ограждениями. Их назначают в зависимости от категории автомобильной дорога, на которой расположены мосты, числа по­лос движения п и ширины одной полосы движения (табл. 2.1). Схемы габаритов при разных условиях приведены на рис. 2.1. При наличии разделительной полосы к обозначению габарита добавляют ее ширину, обозначаемую буквой С. В нее входят при­легающие к ней предохранительные полосы (рис. 2.1,б).

Ширина проезжей части nb равна произведению чис­ла полос п движения на ширину одной полосы Ь = 3÷3,75 м.

По краям проезжей части располагают предохранитель­ные полосы шириной П, за ними размещают ограждения безопасности или бордюры. Тротуары шириной Т и высо­той прохода не менее 2,5 м могут примыкать к проезжей части (рис. 2.1, а) слева или быть отдельными от нее (рис. 2.1, с справа).

Ширину С разделительной полосы (см. рис. 2.1,б) принима­ют такой же, как на подходящей к мосту дороге или улице. На больших мостах разрешается уменьшать ширину С не менее чем до 2 м. Если мост имеет два раздельных пролетных строения или на разделительной полосе установлены ограждения безопасности, то габарит моста составляют из двух отдельных габаритов (рис. 2.1, в) и обозначают 2Г. Такие же габариты применяют для автомобильных дорог или улиц, проходящих под путепроводами, если на их разделительной полосе располагается опора.

Рис. 2.1. Габариты мостов.

Высоту H габарита моста над поверхностью покрытия на ав­томобильных дорогах I—III категорий и в городах принимают равной 5 м, на дорогах IV и V категорий — 4,5 м. На автомо­бильных дорогах промышленных предприятий Ш-П и IV-П кате­горий высоту габарита назначают не менее высоты расчетных ав­томобилей плюс 1 м, но не менее 5 м.

Для пропуска трамвайных путей по городским мостам или путепроводам выделяют полосу шириной 7,5 м. При втопленных в проезжую часть рельсах (рис. 2.1, г) полосу не защищают пре­дохранительными полосами, а высоту габарита на ней принима­ют такой же, как для всего сооружения. При невтопленных в проезжую часть рельсах (рис. 2.1,д) полосу трамвайного дви­жения защищают предохранительными полосами с одной или двух сторон в зависимости от ее расположения на проезжей ча­сти. Высоту габарита Н в этом случае отсчитывают от верха го­ловки рельса (Н ≥4,6).

Ширину проезжей части разрешается увеличивать за счет уменьшения ширины предохранительных полос на участках переходно-скоростных полос, участках примыкания и ответвления эстакад, съездах и въездах пересечений в разных уровнях, мо­стах с дополнительной полосой движения на подъеме. Во всех этих случаях ширина предохранительной полосы должна быть не менее 1 м на дорогах I—III и Ш-П категорий и не менее 0,75 м на дорогах IV и IV-П категорий и городских улицах. Габарит эстакад и путепроводов с однополосным проездом должен быть не менее Г- 6,5.

Ширину тротуаров назначают по расчету в зависимости от расчетной интенсивности движения пешеходов в час «пик». При этом среднюю расчетную пропускную способность 1 м ширины тротуара принимают 2000 чел/ч. Ширину многополосных тротуа­ров назначают кратной 0,75 м. Для однополосных тротуаров при­нимают Т=1м. На городских эстакадах и мостах грузовых до­рог, изолированных от пешеходного движения, а также на автодорожных мостах при интенсивности движения менее 200 пе­шеходов в 1 сут вместо тротуаров устраивают служебные прохо­ды шириной 0,75 м, а на мостах с габаритом Г-4,5 — шириной Г= 0,5 м.

Таблица 2.1.

Примечание. В числителе указаны габариты мостов, не имеющих ограждений на разделительной полосе, в знаменателе — при наличии ограждений или при раздельных пролетных строениях под каждое направление движения.

Лекция №7. Судоходные требования и подмостовые габариты. Габариты под эстакадами и путепроводами. Обоснование размеров пролетов моста.

Судоходные требования и подмостовые габариты. В мостах через многоводные реки различают две характерные части: реч­ную, расположенную над основным руслом, и пойменную, пере­крывающую участки, затапливаемые высокими водами. Пролеты для пропуска судов располагают в основном русле над судовым ходом (фарватером) реки так, чтобы опоры моста не стесняли движения судов. Количество и размер судоходных пролетов оп­ределяются требованиями судоходства в виде специально разра­ботанных подмостовых габаритов.

Рис. 2.2. Подмостовые габариты

Подмостовым судоходным габаритом называют минимальные предельные поперечные очертания пространства под пролетным строением моста, которое должно оставаться свободным для бес­препятственного пропуска судов и плотов. Внутрь этого габа­рита не должны вдаваться никакие элементы моста и располо­женные на нем устройства, включая навигационные знаки.

В зависимости от глубины судового хода водного пути на ре­ках все они разделены на семь классов и для каждого из них установлены подмостовые габариты (табл. 2.2).

Очертания и размеры подмостовых габаритов судоходных не­разводных и разводных пролетов мостов в зависимости от клас­са внутреннего водного пути должны соответствовать указанным в табл. 2.2 и на рис. 2.2. При этом надводную высоту подмостового габарита h следует отсчитывать от расчетного (высокого) судоходного уровня (РСУ), а гарантированную глубину судового хода d — от наинизшего (меженного) судоходного уровня воды (НСУ). Если по гарантированным и средненавигационным глуби­нам судового хода участок водного пути относится к разным классам, то его следует относить к более высокому из этих классов.

Таблица 2.2.

Очертание подмостового габарита должно быть прямоуголь­ным (см. рис. 2.2, контур ABCD). На водных путях I—IV клас­сов для неразводных пролетов мостов с криволинейным очерта­нием нижнего пояса пролетных строений, располагаемых в стес­ненных условиях (в пределах городов и подходов к ним, вблизи транспортных узлов, на автомобильных дорогах с развязками на берегах), допускается принимать очертание подмостового габа­рита по контуру AEFKLD (см. рис. 2.2).

Неразводные мосты проектируют не менее чем с двумя су­доходными пролетами: основным — для низового направления движения судов, судовых и плотовых составов; смежным — для взводного направления.

Если ширина водного пути с гарантированными глубинами недостаточна для размещения двух судоходных пролетов, то предусматривают один судоходный пролет. В разводных мостах также необходим один судоходный пролет.

В мостах через несудоходные реки, в несудоходных пролетах судоходных рек возвышение низа пролетных строений над рас­четным уровнем с учетом подпора должно быть не менее 0,5 м, а над уровнем наивысшего ледохода — не менее 0,75 м. При на­личии на реке карчехода или селевых потоков возвышение низа пролетных строений принимают не менее 1 м.

В деревянных мостах нижние элементы конструкции пролет­ного строения должны возвышаться над РУВ не менее чем на 0,25 м, а над уровнем ледохода — не менее чем на 0,75 м.

При устройстве путепроводов через автомобильные дороги или городские улицы необходимо соблюдать габариты пропуска­емой под путепроводом дороги. Для путепроводов над железно­дорожными путями необходимо под ними вписывать железнодо­рожный габарит приближения строений.

Для пропуска под автомобильной дорогой местных дорог на­именьшее отверстие должно составлять 6 м в ширину и 4,5 м в высоту, а для скотопрогонов — соответственно 4 и 2,5 м.

Расчетные пролеты или полную длину пролетных строений автодорожных и городских мостов рекомендуется назначать с соблюдением принципа модульности и унификации в строитель­стве равными 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 33 и 42 м, а при больших пролетах-—кратными 21 м. Приведенным размерам соответству­ют в основном расчетные пролеты. Исключение составляют раз­резные пролетные строения, для которых приведенные размеры соответствуют полной длине пролетных строений: до 42 м — из железобетона, до 33 м —из других материалов.

Длину пролетов моста определяют на основе совместного уче­та требований экономичности и унификации пролетных строений, судоходства, а также пропуска ледохода и высоких вод.

Рассмотрим влияние длины пролета моста на стоимость его 1 м. Стоимость материала на одну опору можно представить фор­мулой

С1 = С01 + βi,

где второй член выражает зависимость стоимости опоры от пролета l моста, а первый член С01часть стоимости опоры, не зависящей от пролета.

Значения C01 и β можно получить по данным существующих проектов.

Стоимость 1 м пролетного строения складывается из стоимо­сти несущих конструкций и стоимости проезжей части. Стоимость 1 м проезжей части Спч не зависит от величины пролета, стои­мость 1 м несущих конструкций Снк пропорциональна их пролету. Тогда стоимость 1 м пролетного строения может быть представ­лена формулой

С2 = Спч + Снк = Спч + αl,

Стоимость 1 м моста

С = С1 + С2 = (С01 + βl)/ l + Спч + αl.

Находим

αl2 = Co. (2.1)

Формула (2.1) показывает, что наименьшая стоимость 1 м моста обеспечивается при равенстве основной стоимости проме­жуточных опор стоимости пролетных строений без стоимости проезжей части. Поэтому чем дороже опоры, т. е. чем выше тело опоры и глубже заложено основание, тем больше размеры эко­номичных пролетов.

Пределы изменения длины экономичных пролетов ограничи­ваются судоходными габаритами и типовыми длинами пролетных строений. Если судоходный пролет больше экономически целесо­образного, то удовлетворяется требование судоходства. Поэтому при пересечении судоходных рек длины двух пролетов на глав­ном русле в большинстве случаев определяются условиями судо­ходства. Изменять можно только боковые пролеты (вне фарва­тера) главного русла и пойменные. Боковые пролеты в главном русле часто назначают такими же, что и судоходные, из-за из­менчивости фарватера и по соображениям типизации. При назна­чении пойменных пролетов необходимо ориентироваться на указанные выше стандартные длины и сокращать число их типораз­меров, несмотря на то, что на пойменных участках высота и сто­имость опор может изменяться по длине поймы.

Таблица 2.3.

На реках с весьма мощным ледоходом, а также для времен­ных мостов длина пролетов может определяться условиями про­пуска ледохода. Длина пролета, необходимая для пропуска ледо­хода, устанавливается в зависимости от интенсивности и скорости ледохода.

Интенсивность ледохода характеризуется размерами льдин, толщиной льда, продолжительностью ледохода и возможностью образования заторов льда. Различают слабый, средний и силь­ный ледоход (табл. 2.3.).

Наибольшие скорости ледохода обычно бывают на главном русле, что требует применения там больших пролетов. На пойме, где скорости ледохода, как правило, меньше, пролеты могут быть уменьшены. В табл. 2.4 приведены наименьшие пролеты, обеспечивающие нормальный пропуск ледохода под мостом.

При проектировании мостовых переходов пролеты моста на главном русле и поймах назначают такими, чтобы они обеспечи­вали пропуск под мостом высоких вод без опасного размыва опор.

Пролеты на главном русле и поймах, принятые по условиям пропуска судоходства, высоких вод и ледохода, а также по тру­доемкости и стоимости, могут быть уточнены и несколько увели­чены по соображениям типизации.

Таблица 2.4.

Итак, пролеты мостов нельзя назначать любыми, их выбира­ют из определенного ряда значений. Следует также иметь в виду, что длина пролета зависит от системы моста, хотя и длина пролета часто определяет его систему.

Лекция №8. Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете мостов. Сочетания нагрузок. Динамический коэффициент.

Нагрузки и воздействия, принимаемые при расчете мостов, делят на постоянные и временные. К основным посто­янным нагрузкам относят собственный вес пролетных строений и опор, силы предварительного натяжения, давление от веса грун­та на устои.

К основным временным относят нагрузки от прохо­дящих по мосту транспортных средств и пешеходов: вертикаль­ные подвижные нагрузки, горизонтальные поперечные нагрузки от центробежной силы и боковых ударов подвижной нагрузки, горизонтальные продольные нагрузки от торможения подвижной нагрузки, давление грунта от подвижного состава.

Кроме основных видов нагрузки, на мосты могут оказывать действие прочие нагрузки: ветровые, ледовые, от навала судов, строительные, сейсмические, от воздействия температуры среды и морозного пучения грунтов.

При расчете мостов нагрузки учитывают в различных возмож­ных их сочетаниях. Основными сочетаниями считают одновремен­ное действие постоянной нагрузки, временной подвижной верти­кальной нагрузки, давления грунта, вызванного временной нагрузкой, центробежной силы. Дополнительными называют соче­тания, при которых одновременно с одной или несколькими на­грузками основных сочетаний действует также одна или несколь­ко остальных видов нагрузок, кроме сейсмических и строитель­ных. Особыми называют сочетания, включающие сейсмические или строительные нагрузки, совместно с другими нагрузками.

Нормативную временную вертикальную нагрузку от подвиж­ного состава на автомобильных дорогах и улицах принимают от автомобильных средств класса К, тяжелых одиночных колесных и гусеничных нагрузок, подвижного состава метрополитена, трам­ваев и пешеходов.

Нагрузку от автомобильных средств принимают в виде полос АК (рис. 2.3,а), каждая из которых включает одну двухосную тележку с нагрузкой на ось Р, равной 9,81 К, кН и равномерно распределенную нагрузку интенсивностью v (на обе колеи), рав­ной 0,98 К, кН/м. Усилие от колеса тележки распределяют по площадке со сторонами 0,2 м вдоль движения и 0,6 м поперек движения тележки.

Каждая полоса распределенной нагрузки имеет интенсивность 0,5v и в поперечном направлении распределена на ширине 0,6 м.

Рис.2.3.Схемы временных нагрузок для автодорожных и городских мостов

Давление на единицу площади в полосе загружения составляет 0,5v/0,6=0,833 v.

Класс нагрузки принимают равным АИ для мостов и труб на автомобильных дорогах I—III категорий и в городах, а также для больших мостов (кроме деревянных) на дорогах IV и V кате­горий. Для средних и малых мостов и труб на дорогах IV и V категорий принимают нагрузку класса А8. Элементы проезжей части мостов, проектируемые под нагрузку А8, проверяют на усилие от одиночной оси, равное 108 кН (рис. 2.3,б).

На каждой полосе нагрузки АК устанавливают только одну тележку в самое неблагоприятное положение по длине загруже­ния независимо от числа участков загружения. Равномерно рас­пределенную нагрузку устанавливают на всех участках линий влияния одного знака. Число полос нагрузки, размещаемых на проезжей части, не должно превышать установленного числа по­лос движения. Расстояние между осями смежных полос нагруз­ки должно быть не менее 3 м.

Рекомендуется рассматривать два случая воздействия нагрузки АК: первый предусматривает невыгодное размеще­ние на проезжей части числа полос нагрузки, не превышающего число полос движения; второй предусматривает при незагру­женных тротуарах невыгодное размещение на всей ширине ездо­вого полотна (в которое входят полосы безопасности) двух полос нагрузки, а на однополосных мостах — одной полосы нагрузки. При этом оси крайних полос нагрузки АК должны быть расположены не ближе 1,5 м от кромки проезжей части в первом случае и от ограждения ездового полотна во втором случае.

При расчете конструкций мостов на действие нескольких по­лос нагрузки АК самую неблагоприятно расположенную из них принимают с коэффициентом S1=l. С остальных полос нагрузки принимают с коэффициентами S1=l для тележек и S1=0,6 для равномерно распределенной нагрузки. Коэффициент S1 учитыва­ет уменьшение вероятности одновременного полного загружения полос при большом их числе.

Кроме автомобильной нагрузки, по мостам пропускают особо тяжелые одиночные грузы — трейлеры, тягачи, тракторы и спе­циальные виды техники. Поэтому конструкции проверяют на про­пуск одиночных тяжелых колесных и гусеничных нагрузок. Мо­сты, рассчитываемые на нагрузку АИ, проверяют на действие одного тяжелого трейлера НК-80 (рис. 2.3, в) весом 785 кН, а мосты под нагрузку А8 —иа действие одной гусеничной нагрузки НГ-60 весом 588 кН (рис. 2.3,г). В поперечном направлении на­грузку НК-80 или НГ-60 располагают на проезжей части в лю­бом наиболее неблагоприятном положении, но край колеса или гусеницы не должен выступать за ее пределы.

Городские мосты, имеющие пути метрополитена или трамвая на специально выделенном полотне, проверяют на действие нор­мативных нагрузок от поездов метро или трамвая (см. п. 2.12 СНиП 2.05.03-84). Мосты, расположенные на дорогах промыш­ленных предприятий, проверяют на специальные автомобильные нагрузки, соответствующие реально обращающимся грузовым ав­томобилям (см. п. 2.13 СНиП 2.05.03-84).

Вертикальную нагрузку на тротуары и пешеходные мосты принимают в виде толпы людей. При расчете мостов, имеющих тротуары, ее учитывают вместе с нагрузкой АК. При пропуске одиночных нагрузок НК-80 и НГ-60 тротуары не загружают.

Нормативную нагрузку от толпы людей на пешеходных мостах принимают вертикальной и равномерно распределенной по всей поверхности прохода с интенсивностью Р=3,92 кПа. Для троту­аров эту нагрузку в кПа принимают по формуле Р = 3,92 —0,0196λ > 1,96 кПа, где λ - длина загружения линии влияния, м.

Тротуары городских мостов, кроме того, проверяют на сосре­доточенную силу 19,6 кН с площадкой распределения 15х10 см, а для остальных мостов — на вертикальную силу 3,4 кН.

Нормативное давление грунта от подвижного состава при рас­чете труб учитывают в соответствии с п. 2.17 СНиП 2.05.03-84.

При расположении сооружений на горизонтальных кривых ра­диусом 600 м и менее учитывают горизонтальную поперечную на­грузку, возникающую от центробежных сил, вызванных движени­ем временной нагрузки по кривой. Значение центробежной силы зависит от радиуса горизонтальной кривой, класса временной вертикальной нагрузки, числа полос движения и длины загружения. Центробежную силу от нагрузки АК принимают в виде го­ризонтальной равномерно распределенной нагрузки vh, прило­женной на высоте 1,5 м над поверхностью проезжей части моста и направленной в сторону выпуклости кривой. При многополос­ном движении горизонтальную нагрузку учитывают с коэффици­ентом S1, при этом со всех полос движения, кроме одной, загру­жаемых нагрузкой АК, принимают с коэффициентом S1=0,6.

Величину vh, для мостов при радиусе кривых 250 м и менее принимают пи формуле

vh=P*K/λ,

а свыше 250 м (до 600 м) — по формуле

vh=M*K/λ*r,

где Р - сила, равная 4,4 кН; М- момент, равный 1079 кН•м; r - радиус кривой, м.

Во всех случаях величина vh должна быть не менее 12,7*K/r, кН/м, и более 0,49К, кН/м.

Горизонтальные поперечные воздействия временной нагрузки возникают при отклонении автомобилей от прямолинейного на­правления в плане. Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку от возникающих ударов принимают в виде равномерно распределенной нагрузки, равной 0,39 К, кН/м, или сосредото­ченной силы, равной 5,9К, кН, приложенных в уровне верха по­крытия проезжей части, где К — класс нагрузки АК.

Расчет элементов ограждения проезжей части производят на нагрузки, приведенные в п. 2.19 СНиП 2.05.03-84.

Горизонтальную распределенную нагрузку на сооружение, воз­никающую при торможении подвижной нагрузки и действующую вдоль его оси, принимают только от равномерно распределенной части вертикальной нагрузки АК в соответствии с п. 2.20 СНиП 2.05.03-84.

Указания о назначении нормативных значений прочих времен­ных нагрузок и воздействий (ветровых, ледовых, от навала судов, температурных, сейсмических) приведены в пп. 2.24—2.31 СНиП 2.05.03-84.

Все рассмотренные нормативные временные вертикальные на­грузки, являясь подвижными, воздействуют на мост динамически и вызывают в нем усилия и деформации большие, чем при ста­тических нагрузках.

Особенности работы пролетных строений мостов под динами­ческими нагрузками по сравнению со статической работой определяются влиянием трех основных факторов: 1—скорости движе­ния транспортного средства, 2 —жесткости подрессоривания ку­зова транспортного средства, 3 — 'Неровности на поверхности ез­дового полотна и дефекты в колесах подвижной нагрузки.

Первый фактор — скорость движения — проявляется даже при отсутствии любых дефектов на проезжей части и в самой нагруз­ке, так .как перемещение нагрузки с некоторой скоростью приво­дит к возникновению инерционных сил, отсутствующих при ста­тическом действии нагрузки, и образованию колебаний, увеличи­вающих прогибы по сравнению со статическими. Однако в этих идеальных условиях отношение наибольшего динамического проги­ба к соответствующему статическому, называемое динамическим коэффициентом, при реальных скоростях движения подвижных на­грузок оказывается незначительным.

Второй фактор оказывает более существенное влияние. При движении автомобиля происходят колебания его кузова, что при­водит к изменению нагрузки на ось с периодом, равным периоду колебаний кузова, зависящим от жесткости его подрессоривания. Динамическое воздействие возрастает при приближении периода колебаний кузова к периоду колебаний пролетного строения и может иметь резонансный характер при их совпадении.

Третий фактор — ударные воздействия, возникающие из-за де­фектов ездового полотна или в самой подвижной нагруз­ке. Дефекты в ездовом полотне вызывают непериодическое воз­действие, дефекты на колесах транспортных средств могут вызы­вать ритмичный характер воздействия, что приводит к возникно­вению колебаний резонансного характера.

Учет динамического воздействия подвижных нагрузок в мостах производится путем увеличения статических нагрузок на величину динамических коэффициентов, получаемых на основе анализа мас­совых динамических испытаний эксплуатируемых мостов. Дина­мический коэффициент уменьшается при увеличении пролета. Формулы для динамических коэффициентов к нагрузкам от под­вижного состава автомобильных и городских дорог приведены в п. 2.22 СНиП 2.05.03-84.

Лекция №9. Общие сведения о методах расчета мостовых сооружений. Группы предельных состояний. Коэффициенты надежности. Нормативные и расчетные нагрузки.

Группы предельных состояний. Необходимость выполнения рас­четов у инженера-мостовика возникает при выполнении следу­ющих задач:

а) определении необходимых размеров элементов создаваемой конструкции для пропуска заданной нагрузки — задача проекти­рования конструкции;

б) определении возможности пропуска заданной нагрузки по имеющейся конструкции -задача проверки прочности элементов конструкции;

в) определении предельно возможного значения нагрузки при заданной ее схеме на имеющуюся конструкцию — задача опреде­ления грузоподъемности конструкции.

Мосты и другие искусственные сооружения рассчитывают по методу предельных состояний, созданному учеными под руководством профессоров Н. С. Стрелецкого, А. А. Гвозде­ва, В. М. Келдыша, Г. Г. Карлсена, Г. К. Евграфова.

Под предельными понимают состояния, при которых конструк­ция перестает удовлетворять предъявляемым к ней в процессе эксплуатации требованиям, заданным в соответствии с назначе­нием и ответственностью сооружения. Различают две группы предельных состояний:

первая — по несущей способности или непригодности к экс­плуатации;

вторая — по непригодности к нормальной эксплуатации.

К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря устойчивости формы сооружения, потеря устойчивости ее положения; вязкое, хрупкое, усталостное или иного характера разрушение; разрушение под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятного влияния внешней среды; резонанс­ные колебания, приводящие к невозможности эксплуатации.

К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или сни­жающие долговечность их вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота), колебаний, тре­щин.

Нормальной считается эксплуатация, осуществляемая без ограничений и без внеочередного ремонта в соответствии с усло­виями, предусмотренными в задании на проектирование.

Расчет конструкций должен гарантировать их от возможности наступления любого из двух групп предельных состояний.

Для любого элемента конструкции любое из первой группы предельное состояние не наступает, если наибольшее возмож­ное усилие в элементе Nmax не будет превосходить наименьшее значение его несущей способности Фmin:

Nmax ≤ Фmin (2.2)

Левая часть неравенства (2.2) зависит от нагрузки, действу­ющей на конструкцию, расчетной схемы и размеров конструк­ции, а правая часть—от прочности материала, формы и геомет­рических размеров поперечного сечения элемента конструкции.

Нагрузки, действующие на конструкцию, характеристики проч­ности материала, из которого изготовлена конструкция, геомет­рические размеры элементов конструкции не являются строго оп­ределенными величинами, им свойственна статистическая измен­чивость.

Степень их изменчивости наиболее полно оценивается кривы­ми распределения (рис. 2.4). Ось ординат — число случаев (ча­стота), при которых наблюдались данная нагрузка или проч­ность, которые отложены по оси абсцисс. При определенной ча­стоте рассматриваемая величина имеет некоторое среднее значе­ние. От этого среднего значения имеются отклонения как к боль­шим, так и к меньшим значениям этих величин. По характеру кривой судят о степени изменчивости рассматриваемых величин: если кривая вытянута вдоль оси ординат (кривая 1), то величина обладает малой изменчивостью, если кривая пологая (кривая 2), то рассматриваемая величина имеет большую изменчивость.

Статистический характер значений прочности материалов и нагрузок на сооружения учитывается на основе анализа соответ­ствующих кривых распределения путем введения нормативных и расчетных их значений.

Нормативные значения временных нагрузок на мосты устанав­ливаются СНиП 2.05.03-84. Они были рассмотрены выше. Для постоянных нагрузок они принимаются по проектным размерам конструкции и средним значениям удельного веса материала. Действительная постоянная, а тем более, временная нагрузка мо­жет оказаться иной, чем принятая нормативная нагрузка. Рас­четные нагрузки Р определяют умножением нормативной нагрузки Р на коэффициент надежности по нагрузке γf, учитыва­ющий возможные отклонения нагрузки в неблагоприятную сторо­ну (большую или меньшую):

Р = Pn γf.

Коэффициент надежности по нагрузке у/ при расчете мостов устанавливается СНиП 2.05.03-84 с учетом ее из­менчивости (для постоянных нагрузок в п. 2.10, для временных нагрузок в п. 2.23, для прочих временных нагрузок в п. 2.32).

При одновременном действии нескольких расчетных нагрузок расчет -производят с учетом их неблагоприятных сочетаний. Ко­эффициенты сочетаний ц, учитывающие уменьшение ве­роятности одновременного появления расчетных нагрузок, прини­мают по справочному приложению 2 СНиП 2.05.03-84.

Расчет по первой группе предельных состояний производят на действие расчетных нагрузок, а по второй - на действие норма­тивных нагрузок, т.е. при γf =1.

Нормативные и расчетные сопротивления материалов. Механи­ческие свойства материалов также статистически изменчивы. Ос­новными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления Rn , устанав­ливаемые нормами проектирования.

Значение нормативного сопротивления может равняться зна­чению контрольной или браковочной характеристики, устанавливаемой стандартами. Обеспеченность значений нормативных сопротивлении должна быть не менее 0,95. Это значит, что не менее 95% испытанных образцов имеют сопро­тивление не менее, чем Rn..

При испытании партии стандартных образцов материалов на­блюдается статистическая изменчивость значений их прочности: «1 образцов могут иметь прочность R1, n2 образцов — прочность R2, ..., nk Rk..

Общее число образцов n = n1+n2+…+nk. Откладывая (рис. 2.5) по оси абсцисс значения R4, R2, ..., Rk, а по оси орди­нат соответствующие значения n1, n2,…,nk получают гистограм­му (линия 1), которая аппроксимируется теоретическими кривы­ми распределения (линия 2). По данным испытаний определяют среднее значение сопротивления и среднее квадратичное отклонение, называемое стандартом.

Коэффициент х принимают из условия удовлетворения обеспе­ченности не менее 0,95.

Расчетное сопротивление R материалов определяют для каж­дого вида напряженного состояния делением соответствующего нормативного сопротивления Rn на коэффициент надежности по материалу уm > 1:

R = Rnm.

Коэффициент надежности по материалу учитывает снижение прочности материала ib элементах реальных размеров, отличных от размеров стандартных образцов.

Есть факторы, которые не учитывают непосредственно в рас­четах и при назначении расчетных характеристик материалов, но они способны повлиять на несущую способность или деформативность конструкций. Это воздействие солнечной радиации, попере­менного замораживания и оттаивания, влажности и агрессивности среды, длительности действия нагрузки, приближенности расчет­ных схем и принятых расчетных предпосылок. Их влияние учиты­вают коэффициентами условий работы.

Лекция №10. Материалы и изделия для железобетонных мостов. Требования к бетону. Арматура для железобетонных мостов.

Требования к бетону для железобетонных мостов. Мосты эксплуатируются в сложных условиях. Они находятся под воздей­ствием тяжелых подвижных нагрузок, их несущие конструкции не принято защищать от разнообразного атмосферного воздействия: колебаний температуры, влажности, вредных газов; их опоры на­ходятся под активным воздействием ледохода, карчехода и из­меняющегося в течение года уровня воды в реке. Сложные усло­вия работы мостов, а также условия производства работ при их строительстве определяют к материалам и изделиям для мостов ряд требований.

К бетону, применяемому в железобетонных мостах, предъявля­ются следующие требования: высокая прочность, водо- и газоне­проницаемость, морозостойкость, химическая стойкость, необходи­мые сроки твердения, удобоукладываемость, умеренная усадка и ползучесть.

Показателем прочности бетона является класс бетона по проч­ности на осевое сжатие В — временное сопротивление сжатию в МПа бетонных кубов с размерами ребра 15 см, испытанных в возрасте 28 сут после хранения их во влажной среде при темпе­ратуре t=20±2°С. Для конструкций мостов и труб применяют бетоны следующих классов прочности на сжатие В20, В25, ВЗО, В35, В40, В45, В50, В55 и В60. В зависимости от вида и назначе­ния конструкций, способов их армирования и условий их работы применяют в них бетон различных классов (в соответствии с ре­комендациями табл. 21 СНиП 2.05.03-84).

В несущих, особенно предварительно напряженных, конструк­циях мостов рекомендуется применять бетон высоких классов прочности. Для их получения используются следующие пути:

  • применение цементов высокой активности (активность приме­няемого цемента обычно в 1,3—1,8 раза более проектного класса бетона по прочности на сжатие);

  • рациональное увеличение норм расхода цемента (на 1 м3 бе­тона не менее 250 кг и не более 450 кг цемента, большие расходы цемента увеличивают деформации усадки и ползучести бетона, что приводит к образованию в нем трещин);

  • уменьшение водоцементного отношения;

  • применение прочных заполнителей, промывка их с целью уда­ления глинистых и илистых частиц, ухудшающих сцепление це­ментного камня с заполнителем;

  • подбор заполнителей по оптимальному гранулометрическому составу -песка и щебня, обеспечивающему возможно более полное заполнение объема минеральными и уменьшение содержания це­ментного камня, имеющего меньшую прочность, чем прочность минеральных.

Стойкость бетона против внешних воздействий, водо- и газо­непроницаемость обеспечиваются созданием его плотности, изме­ряемой в кг/м3. Необходимая плотность бетона обеспечивается его вибрированием. В конструкциях мостов и труб предусматривается применение тяжелого бетона со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м3. Применение бетона с меньшей плотностью допускается лишь в опытных конструкциях.

Морозостойкость бетона характеризуется маркой F — наиболь­шим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения прочности более чем на 15%. Марки бетона по морозо­стойкости для мостов и труб в зависимости от климатических усло­вий зоны строительства, расположения относительно воды и вида конструкции принимают в пределах от 100 до 400 по табл. 22 СНиП 2.05.03-84. Климатические условия характеризуются средне­месячной температурой наиболее холодного месяца (умеренные — при t>—10 °С, суровые — при t от —10 до — 20 °С, особо суровые — при t ниже — 20 °С). Морозстойкость бетона повышают введением в него воздухововлекающих добавок, которые создают мелкие поры, обеспечивающие свободное расширение воды при ее замер­зании в теле бетона.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует давле­нию воды (в МПа), при котором еще не наблюдается ее просачивание через образец бетона высотой 15 см в возрасте 28 сут, испы­танного по специальному режиму. Эта марка должна быть не ниже W4 в подводных и подземных частях и не ниже W6 в водопропускных трубах, элементах дорожной одежды проезжей части и пере-ходных плитах.

Химическая стойкость бетона во многом зависит от его плот­ности и вида применяемого цемента. В железобетонных мостах применяют бетон на портландцементе, сульфатостойком портланд­цементе и глиноземистом цементе. Портландцемент используют для наиболее ответственных сооружений. Сульфатостойкий порт­ландцемент и глиноземистый цемент используют в конструкциях, которые могут подвергаться действию морской, минерализованной и болотной воды или другим агрессивным химическим воздействи­ям, вредно действующим на портландцемент.

Сроки и интенсивность твердения бетона и приобретение им необходимой прочности важны для ускорения производства работ. Цементы с обычной тонкостью помола обеспечивают в возрасте 3 сут около 50% прочности, тонкомолотые быстротвердеющие це­менты позволяют получить в возрасте 1 сут 40—50% проектной прочности, однако при их использовании увеличивается усадка бетона и снижается его морозостойкость. Ускорение твердения и набора прочности цемента лучше обеспечивать равномерным пропариванием бетона в камерах с последующим постепенным его охлаждением.

Подвижность бетонной смеси очень важна для получения плот­ного бетона. Она увеличивается с увеличением В/Ц, но это сни­жает прочность бетона. Для мостов применяют бетонные смеси с 'водоцементным отношением не более 0,6. При уплотнении бетон­ной смеси длительным вибрированием могут применяться жесткие смеси с В/Ц=0,3. Увеличение подвижности бетонной смеси при укладке достигается также введением в нее различных пластифи­каторов. Имеются пластификаторы, которые превращают бетон с низким водоцементным отношением в весьма sподвижную смесь.

Усадка — свойство бетона уменьшать размеры в процессе твер­дения и последующего высыхания. Неравномерная усадка бетона приводит к появлению в нем трещин и дополнительных усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях. Умень­шения усадочных деформаций достигают сокращением содержания цемента и воды в бетоне, а также постановкой противоусадочной арматуры.

Ползучесть бетона — способность медленно деформироваться под постоянной нагрузкой. Она приводит к падению усилий в на­пряженной арматуре и перераспределению внутренних усилий в статически неопределимых конструкциях.

Наряду с обычным тяжелым бетоном в опытных конструкциях допускается применять легкий бетон с заполнителем из керамзита или других материалов. Средняя плотность таких бетонов состав­ляет около 1800 кг/м3. Перспективен также бетон с полимерными добавками, позволяющими значительно повысить водонепроницае­мость и сопротивление растяжению бетона. Представляет интерес также фибробетон, прочность на растяжение которого в 2—3 раза выше, чем обычного бетона.

Арматура для железобетонных мостов. Марки стали для арма­туры железобетонных мостов и труб, устанавливаемой по расчету, принимаются по табл. 29 СНиП 2.05.03-84 в зависимости от усло­вий работы элементов конструкций и средней температуры наруж­ного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строитель­ства. Нормами предусмотрено применение в железобетонных мос­тах следующих арматурных сталей:

  • горячекатаных гладких круглых стержней класса A-I; горяче­катаных стержней 'периодического профиля классов A-II, A-III, A-IV, A-V;

  • термически упрочненных стержней периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI;

  • высокопрочной холоднотянутой гладкой проволоки класса В-П;

  • высокопрочной холоднотянутой проволоки периодического про­филя класса Вр-П;

  • арматурных канатов из высокопрочной проволоки класса К-7 в виде семипроволочных прядей;

  • канатов спиральных, двойной свивки и закрытых.

Стержни классов от A-I до A-III применяют в конструкциях в качестве ненапрягаемой арматуры. Стержни классов A-IV, A-V, Ат-IV, Ат-V и Ат-VI, высокопрочную проволоку, пряди и канаты применяют в качестве напрягаемой арматуры в напряженных же­лезобетонных конструкциях.

В качестве конструктивной арматуры в мостах допускается применение арматурной стали классов A-I и А-П. Для монтажных петель предусматривается применение стержней из арматурной стали класса A-I марки В СтЗсп.2 и класса А-П марки 10ГТ.

Запрещается производить сварные соединения стержневой тер­мически упрочненной арматурной стали, высокопрочной арматур­ной проволоки, арматурных канатов класса К-7 и любых канатов в связи с тем, что в зоне сварки в этих элементах значительно снижается прочность.

Лекция №11. Расчетные характеристики бетона и арматуры. Гидроизоляционные материалы и клеи, применяемые в мостостроении.

Расчетные характеристики бетона и арматуры. Кубиковая проч­ность бетона является условной характеристикой его прочности. Действительная прочность бетона в конструкции более полно оце­нивается прочностью на сжатие бетонных образцов в виде призм, высота которых превышает поперечный размер в 3,5 раза и более. Призменная прочность бетона составляет 70—75% его кубиковой прочности. Прочность бетона на растяжение обычно в 10—15 раз меньше его кубиковой прочности. Предел прочности бетона на срез примерно в 2,5 раза больше предела его прочности на растяжение. Расчетные сопротивления бетона на осевые сжатие и растяже­ние для расчета мостовых конструкций по первой группе предель­ных состояний определяют делением соответствующего норматив­ного сопротивления на коэффициенты надежности по бетону и на коэффициент надежности конструкции.

Коэффициент надежности конструкции, учитывающий степень ответственности мостовых конструкций, 'принимают для бетона равным γн = 1,1.

Расчетные сопротивления бетона для расчета по второй группе предельных состояний устанавливают при коэффициенте надеж­ности по бетону γσ = 1.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению для расчета по первой группе предельных состояний определяют делением их нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по арматуре и на коэффициенты надежности конструк­ции. Их принимают различными для автодорожных и железнодо­рожных мостов. Этим учитывают степень ответственности этих сооружений.

Значения расчетных сопротивлений арматуры растяжению при­ведены в табл. 31 СНиП 2.05.03-84.

Расчетные сопротивления ненапрягаемой арматуры сжатию, используемые в расчете по первой группе предельных состояний, при наличии сцепления арматуры с бетоном принимают равными соответствующим расчетным сопротивлениям арматуры растяже­нию Rs. Наибольшие сжимающие напряжения Rрс в напрягаемой арматуре, расположенной в сжатой зоне сечения элемента и имею­щей сцепление с бетоном, следует принимать из условия предель­ной сжимаемости бетона не более 500 МПа.

Для расчета железобетонных конструкций мостов и труб важ­ны также упругие характеристики бетона и арматуры — модули упругости и коэффициенты Пуассона. Бетон является упруго-вязкопластическим материалом. Его полные деформации от на­пряжений включают упругие, вязкоупругие и пластические дефор­мации, которые зависят от уровня напряжений. В связи с этим модуль упругости зависит от уровня напряжений и времени дей­ствия нагрузки. Кроме того, модуль упругости зависит от класса прочности бетона, возрастая с его повышением, он также зависит от возраста бетона, вида его напряженного состояния. Он умень­шается при температурно-влажностной обработке бетона, при работе бетона в условиях попеременного замораживания и оттаи­вания, воздействия солнечной радиации.

При проектировании железобетонных конструкций мостов и труб трудно учесть реальные значения модуля упругости бетона, поэтому для расчета применяют средние, условные значения моду­ля упругости Еb на сжатие по табл. 28 СНиП 2.05.03-84. Для бето­на, подвергаемого тепловлажностной обработке, а также для бе­тона, работающего в условиях попеременного замораживания и оттаивания, эти значения модуля упругости уменьшаются на !0%, а для бетона конструкций, не защищенных от солнечной радиации, — на 15%.

Модуль сдвига бетона Gb принимают равным 0,4ЕЬ, а коэффи­циент Пуассона v=0,2.

Модули упругости арматуры принимают по табл. 34 СНиП 2.05.03-84. По мере возрастания прочности стали модуль упру­гости ее уменьшается с 206000 МПа до 196000 МПа. Модуль упругости пучков из параллельных проволок принимают равным 177000 МПа, а пучков из арматурных канатов К-7, канатов спи­ральных и двойной свивки— 167000 МПа.

Материалы для гидроизоляции бетона мостов. Гидроизоляция предотвращает проникновение атмосферной влаги или грунтовых вод к бетону пролетных строений или опор и предохраняет бетон от разрушения, а арматуру от коррозии.

Гидроизоляционные материалы, применяемые в мостостроении, делятся на обмазочные и оклеечные. Для обмазочной гидроизо­ляции применяют холодные окраски и горячие обмазки. Для холодных окрасок используют битумы марок III и IV, разжиженные лигроином «ли керосином, а также дегтевые лаки. Холодная окрас­ка является первым грунтовочным слоем, по которому наносят горячую обмазку слоем толщиной 2—3 мм. Материалом для горя­чих обмазок служат специальные мастики — смеси битума с мел­ким асбестовым волокном.

Для оклеечной гидроизоляции применяют традиционные рулон­ные материалы на основе битума и новые материалы на основе синтетической резины (бутилкаучука).

Простейшим рулонным материалом на основе битума является рубероид. Он имеет невысокие изоляционные качества и недолго­вечен, так как состоит из бумажной упрочняющей основы. Значи­тельно лучшими свойствами обладает гидроизол. Его гидроизоля­ционной основой также является битум, но он упрочен асбесто­вым или асбесто-целлюлозным картоном. Благодаря хорошим гидроизоляционным качествам и долговечности он нашел широкое применение в мостостроении. Применяется также гидростеклоизол, который имеет армирующую основу из стеклоткани. Ее стойкость в щелочной среде вызывает сомнения.

Лучшими гидроизоляционными свойствами и технологическими достоинствами обладает фольгоизол, выпускаемый на основе рифленой или гладкой алюминиевой фольги толщиной до 0,3 мм. В качестве покровного слоя для фольгоизола применяют битумно-резиновую мастику. По гидроизоляционным свойствам он лучше других материалов, но значительно дороже. Фольгоизол приме­няют только в наиболее ответственных сооружениях: больших мостах и тоннелях.

Проходит опытную проверку новый рулонный материал на основе льно-джуто-кенафной ткани и битумной мастики — мостоизол.

Основной способ ведения работ с битумными гидроизоляцион­ными рулонными материалами — безмастичная приклейка с обяза­тельной предварительной грунтовкой бетона. Для оплавления би­тумного покровного слоя применяют нагревательные горелки на всю ширину укладываемого материала.

Температурные ограничения в использовании битумных гидро­изоляционных материалов вызвали необходимость разработки но­вых гидроизоляционных материалов. Для изоляции автодорожных мостов разработан бутизол — эластичный морозостойкий (до —70°С) резиноподобный материал на основе бутилкаучука. Резиноподобные рулонные материалы приклеивают к изолируемому материалу холодными мастиками или клеями.

Перспективны в качестве изолирующих слоев синтетические материале в виде листов из поливинилхлорида, полипропилена и полиэтилена.

Клеи для склеивания элементов конструкций. Клей как кон­структивный материал для склеивания бетонных конструкций экономически целесообразно применять только в том случае, если он имеет связующую прочность не ниже прочности бетона соеди­няемых элементов, а модуль упругости в отвержденном состоянии и коэффициент расширения близки по значению к характеристикам склеиваемого бетона. Клеевые соединения должны быть долговеч­ны, устойчивы к воздействию среды в процессе эксплуатации. Этим- требованиям соответствуют клеи на основе эпоксидных смол. В них, кроме смолы, входят отвердитель, пластификатор, наполнитель и модифицирующие добавки. Основным компонентом клеев в отечественном мостостроении служили эпоксидные смолы марок ЭД-5, ЭД-6 и ЭД-40. С 1973 г. налажен выпуск новых эпоксидных смол марок ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16 и ЭД-14, имеющих некоторые технологические преимущества.

Полимеризация (отверждение) смолы происходит под воздей­ствием отвердителя. В зависимости от вида отвердителя эпоксид­ные смолы могут быть отверждены при нормальной температуре или при нагревании. В мостостроении применяют отвердители хо­лодного процесса полимеризации: гексаметилендиамин, полиэти-ленполиамин и триэтанолдиамин.

Технологические свойства клея регулируют изменением коли­чества и вида отвердителя, пластификатора и наполнителя. Коли­чество отвердителя обычно составляет 10—25% массы эпоксид­ной смолы. В качестве пластификаторов при склеивании исполь­зуют дибутилфталат, полиэфиркрилат. Обычно их вводят в преде­лах 5—30% к массе эпоксидной смолы. При избытке пластифика­тора понижается прочность и увеличивается деформативность клеевого шва.

Наполнитель не влияет на процесс полимеризации смол и тех­нологическую жизнеспособность клея и используется в основном для изменения коэффициента температурного расширения клея и уменьшения расхода эпоксидной смолы. В качестве наполните­лей в мостостроении используют портландцемент, молотый квар­цевый песок, андезитовую или диабазовую муку.

Необходимое условие высококачественного клеевого шва — хорошая подготовка стыкуемых поверхностей к склеиванию. По­верхность бетона должна быть чистой, сухой, прочной. Очистку поверхностей необходимо производить пескоструйными аппаратами или механическими щетками.

Жизнедеятельность клеев на эпоксидной смоле при t = 20÷25°С около 2-2,5 ч. При более низкой температуре жизнедеятельность клея увеличивается.

Имеются клеи, предназначенные для склеивания бетонных сты­ков при низких положительных и отрицательных температурах с использованием обогрева. Разработаны также клеи, которые используют для улучшения сцепления свежеуложенного бетона с ранее уложенным отвердевшим бетоном.

Лекция №12. Основные системы железобетонных мостов: балочные, рамные, арочные, комбинированные.

В современном мостостроении железобетонные мосты получили широкое применение при малых, средних и даже больших проле­тах. В них применяются разнообразные конструктивные решения и статические схемы: балочные, рамные, арочные и комбинированные.

Наибольшее распространение получили балочные мосты с ис­пользованием разрезных, неразрезных и консольных систем. Ба­лочные разрезные системы (рис. 3.1, а) используют для пе­рекрытия небольших пролетов (6—42 м). Неразрезные балочные мосты (рис. 3.1, б) применяют при пролетах от 30—40 до 100— 130 м. Не раз резная система характеризуется большей жесткостью и меньшей деформативностью пролетного строения от временных нагрузок. Однако применение неразрезной системы возможно только при достаточно прочных грунтах в основании опор. Осадка опор в балочных неразрезных пролетных строениях может вызвать появление значительных дополнительных усилий и служить причиной разрушения моста.

В консольных системах (рис. 3.1, в) подвесные про­летные строения пролетом l1 опираются на консоли l2 основных пролетных строений. По распределению усилий консольные систе­мы близки к неразрезным, однако имеют меньшую жесткость и под нагрузкой дают переломы упругой линии в местах сопряжения подвесных пролетных строений с консолями. Вследствие статиче­ской определимости консольной системы осадки опор не вызывают в пролетных строениях дополнительных усилий. Опоры неразрез­ных и консольных мостов вследствие размещения на них по одной опорной части и центрального их загружения имеют меньшую ширину, чем опоры разрезных мостов.

Простейшие рамные системы мостов (рис. 3.1, г) приме­няют при пролетах 30—60 м. Ввиду совместной работы пролетных строений с опорами изгибающие моменты в пролетных строениях уменьшаются. Это позволяет уменьшить строительную высоту про­летных строений. Весьма широкое распространение получают рам­ные мосты с наклонными стойками (рис. 3.1, д).

Рис. 3.1. Балочные и рамные мосты

Рис.3.2. Рамно-балочная и рамно-консольная системы мостов

В последние годы получили распространение мосты из Т-образ­ных рам: рамно-балочные и рамно-консольные. Рамно-балочные системы (рис. 3.2, а) мостов получаются из рамных и подвесных пролетных строений, шарнирно опертых на консоли рам. Пролеты / таких систем могут быть в пределах от 40 до 150 м. В ригелях Т-образных рам возникают только отрицательные изги­бающие моменты, а в подвесных разрезных пролетных строениях — только положительные. Опоры этих рам от действия вертикальных нагрузок передают на основание вертикальную силу и изгибающий момент.

В рамно-консольных системах Т-образные рамы шарнирно свя­заны между собой (рис. 3.2, б). Такие системы применяют для пролетов 60—200 м. Опоры мостов этой системы передают на осно­вание еще и горизонтальную силу. Консоли рам могут быть омоноличены, в этом случае получается многопролетная рамная система с пролетами до 250 м.

Рассмотренные рамные системы представляется возможным возводить навесным бетонированием или навесным монтажом.

В России построены также мосты особой рамно-консольной системы (рис. 3.2, в), Т-образные рамы которых состоят из двух полуарок, связанных затяжкой в уровне проезжей части. Т-образ­ные рамы шарлирно связаны между собой в середине пролета. В мостах такой конструкции применены пролеты 90—120 м.

При прочных грунтах в основании опор возможно применение мостов арочных систем (рис. 3.3, а). Арками железобетон­ных мостов перекрывались пролеты от 50 до 390 м. Опоры этих мостов воспринимают значительные горизонтальные составляющие реакций, что требует развития фундаментов. Сами арки работают преимущественно на сжатие, прочность железобетона в них ис­пользуется весьма эффективно.

Рис. 3.3. Мосты арочной и Байтовой систем

В последние годы находят применение вантовые системы (рис. 3.3, б). Они представляют собой неразрезные балки, под­держиваемые наклонными вантами, закрепленными на вершинах вертикальных пилонов опор. Ванты работают только на растяже­ние, они создают упругие опоры для балки жесткости, что облег­чает ее работу. Пилоны работают в основном на сжатие. Пролеты мостов такой системы в настоящее время составляют 50—400 м.

Современные железобетонные мосты сооружают как монолит­ными, так и сборными. Монолитные мосты строят различными спо­собами с использованием инвентарной металлической опалубки. Сборные мосты монтируют из элементов, изготовленных на заводе или полигоне. Монолитные мосты более надежны, но темпы их строительства ниже, чем сборных. Их целесообразно использовать при больших пролетах. Применение сборных мостов позволяет увеличить темпы строительства, уменьшить трудоемкость работ на объекте.

Лекция №13. Обустройство пролетного строения моста: дорожная одежда, ограждения, конструкция тротуаров.

Под проезжей частью пролетных строений, в широком смысле этого понятия, подразумевают совокупность конструктивных эле­ментов, воспринимающих действие подвижных нагрузок и пере­дающих их на несущую часть пролетного строения. В состав про­езжей части входят мостовое полотно и несущие элементы.

Мостовое полотно расположено над несущими элементами проезжей части и предназначено для обеспечения безопасности движения транспортных средств и пешеходов, а также для отво­да воды.

Мостовое полотно железобетонных мостов (как и других) включает следующие конструктивные (см. рис. 1.6) элементы: одежду ездового полотна, одежду тротуаров, ограждаю­щие устройства, устройство для водоотвода, деформационные швы и сопряжение моста с подходами.

Мостовое полотно железобетонных мостов расположено на плите проезжей части, которая является несущим элементом проезжей части и вместе с тем входит в состав основных несущих

конструкций пролетного строе­ния, образуя вместе с ними про­странственно работающую си­стему.

Одежду ездового по­лотна устраивают для следую­щих основных функций:

  • защищать нижележащие кон­струкции от механического воз­действия, выступая при этом в качестве слоя износа;

  • защищать нижележащие конструкции от воздействия атмосфер­ной влаги, служить гидроизоляцией;

  • обеспечивать комфортность движения своей гладкой поверх­ностью.

Рис. 3.4. Одежда ездового полотна: 1— асфальтобетон; 2 — защитный елок; 3 — гидроизоляция; 4 — выравнивающий слой; 5 — плита проезжей части

Одежда ездового полотна (рис. 3.4) располагается на желе­зобетонной плите проезжей части и состоит из выравнивающего слоя, гидроизоляции, защитного слоя изоляции и покрытия.

Выравнивающий слой под гидроизоляцию устраивают из бетона или цементо-песчаного раствора толщиной не менее 30 мм. По выравнивающему слою устраивают оклеечную гидро­изоляцию из рулонных материалов. В больших мостах, а также в районах с обильными атмосферными осадками для гидроизоля­ции применяют рулонные материалы повышенного качества.

Над оклеечной гидроизоляцией устраивают защитный слой из цементопесчаного раствора или мелкозернистого бетона толщи­ной не менее 40 мм. Этот слой предназначается для защиты гидроизоляции от возможных повреждений ее при устройстве и ремонте покрытия. Защитный слой обычно армируют стальной сеткой из проволоки диаметром 2,5 мм с шагом 45 мм и шириной 1500 мм. Сетки укладывают с перекрытием их на 200—300 мм.

Покрытие одежды ездового полотна выполняют из асфальто­бетона или из цементобетона двухслойным общей толщиной со­ответственно 70 и 80 мм. Между слоями в цементобетонное покры­тие укладывают сварную сетку с продольной арматурой 0 4 мм и поперечной 0 6 мм с расстоянием между стержнями 250 и 100мм соответственно. Ширина сеток 1500 мм, их укладывают с перекры­тием на 200—300 мм.

Конструкция тротуаров и ограждений. Тротуар пролетного строения — часть мостового полотна, предназначенная для безо­пасного движения пешеходов.

Различают повышенный тротуар, если он расположен выше уровня проезда (рис. 3.5, а), и пониженный, если расположен в уровне проезжей части (рис. 3.5, б). Тротуары устраивают на каждой стороне моста и ограждают их с наружных сторон перила­ми высотой не менее 1,1 м. Ширину тротуаров назначают но расче­ту в зависимости от расчетной перспективной интенсивности движения пешеходов в час «пик», при этом среднюю расчетную пропускную способность 1 м ширины тротуара в 1 час следует принимать 2000 чел. Ширина многополосных тротуаров назнача­ется кратной 0,75 м.

Рис. 3.5. Тротуары повышенного и пониженного типа

Ранее применяли в основном повышенные тротуары. В моно­литных мостах тротуары выполняли в виде приподнятой консоли плиты проезжей части (рис. 3.6, а), в сборных мостах их монти­ровали из тротуарных блоков, прикрепляемых на краю проезжей части (рис. 3.6, б). В настоящее время отдается предпочтение тротуарам пониженного типа. Их применение стало возможным в сочетании с надежным ограждением.

Ограждение — конструктивный элемент мостового полотна, устраиваемый на границах ездового полотна, предназначенный для предотвращения съезда транспортных средств за его пределы и исправления траектории движения транспортного средства при наезде на ограждение. Ограждение может быть бетонным, железо­бетонным и металлическим. По конструкции различают барьерное ограждение из стоек и горизонтальной профильной стальной ленты или трубы, укрепленных на стойках на некотором уровне над верхом покрытия, и парапетное ограждение в виде железобетонной стенки различной конфигурации.

Высоту ограждений на мостах и путепроводах в городах и на автомобильных дорогах I—III категорий принимают не менее 0,75 м для барьерных и 0,6 м для парапетных ограждений.

Рис. 3.6. Монолитные и сборные тротуары повышенного типа

Рис. 3.7. Современные тротуары пониженного типа

Конструкция ограждений увязывается с конструкцией тротуа­ров. В действующих типовых проектах предусмотрены три вариан­та их совместных решений. В первом варианте (рис. 3.7, а) тротуары и барьерные ограждения выполняются из накладных железобетонных блоков, в которых объединены функции тротуа­ров и барьерных ограждений. Блоки крепятся к плите проезжей части путем сварки закладных деталей, предусмотренных в блоках и плите. Одежда для таких тротуаров предусматривается из це­ментобетона толщиной слоя не менее 40 мм. При гладкой поверх­ности тротуарных блоков на мостах, расположенных вне городов, поселков, населенных пунктов, допускается применять блоки без покрытия.

Во втором варианте (рис. 3.7, б) тротуары выполняют из на­кладных железобетонных блоков, к которым крепят металлическое барьерное ограждение. Одежда тротуаров такая же, как в преды­дущем варианте.

В третьем варианте тротуар (рис. 3.7, в) устраивают непосредственно по железобетонной консольной плите, металличе­ское барьерное ограждение крепят также непосредственно к плите. Одежда тротуаров, устраиваемых по железобетонной плите без применения сборных тротуарных блоков, аналогична одежде ездо­вого полотна с цементобетонным покрытием, однако толщина по­крытия составляет лишь 60 мм.

Ограждения на разделительной полосе предусматриваются, если: они имеются на подходах к мосту, на разделительной поло­се расположены опоры контактной сети или освещения, конструк­ция разделительной полосы не рассчитана на выезд на нее транспортных средств. Ограждения на разделительной полосе выполня­ют той же конструкции, что и тротуаров (рис. 3.8).

Конструкции ограждений дол­жны препятствовать падению транспортных средств с моста, создавать условия для безопас­ного движения пешеходов по тро­туарам, защищать несущие конструкции моста от повреждений и позволять быструю замену или исправление поврежденных элементов ограждения.

Рис. 3.8. Блоки ограждений на раз­делительной полосе

Разновидностью ограждений на тротуарах являются перила. Они обеспечивают безопасность пешеходов и служат архитектур­ным оформлением сооружения.

В железобетонных мостах перила выполняют из железобетона, чугунного художественного литья или из стального проката, соеди­ненного сваркой в решетчатые блоки. На рис. 3.9 приведена кон­струкция блока металлического перильного ограждения, рекомен­дуемого действующими типовыми проектами. Верхний элемент блока выполнен из трубы Ø 76х4 мм, нижний — из уголка 100х63x8, соединение на сварке этих элементов выполняется при помощи круглых стержней Ø 26 мм с шагом 150мм. Прикрепление перильных блоков к тротуарам осуществляется с помощью привар­ки их к закладным планкам. Поверхности перил и металлических ограждений должны защищаться от коррозии масляной краской или органосиликатными материалами.

Лекция №14. Способы водоотвода с проезжей части пролетного строения. Деформационные швы и сопряжение моста с насыпью.

Водоотвод. Элементы железобетонных конструкций, находя­щиеся под воздействием атмосферных осадков, сравнительно быстро приходят в негодность: бетон разрушается, арматура кор­родирует. Для предохранения железобетонных конструкций мостов, помимо гидроизоляции, устраивают водоотвод с поверхности ездового полотна и тротуаров.

Для обеспечения быстрого отвода воды поверхностям ездового полотна и тротуарам придают продольные (не менее 5%) и попе­речные (не менее 2%) уклоны. При продольном уклоне свыше 10% нормами проектирования допускается уменьшение попереч­ного уклона при условии, что геометрическая сумма уклонов будет не меньше 20%.

Рис. 3.9. Блок металлического перильного ограждения:

1 — верхний элемент из трубы; 2 —заполнение из круглой стали;

3 — нижний элемент из уголка

Рис. 3.10. Схема водоотвода через тротуары:

1 - слезник; 2 — пористая резина; 3 — мастика

В зависимости от объема атмосферных вод и условий отвода применяют различные способы водоотвода. Если под мостовым сооружением не находятся никакие конструкции, то применяется неупорядоченный отвод воды через тротуары. Он обеспечивается одинаковым поперечным уклоном ездового полотна и тротуаров (рис. 3.10).

Для предотвращения увлажнения крайних элементов пролет­ного строения в этом случае в консольных плитах тротуаров уст­раивают слезники 1.

При невозможности произвольного сброса воды с моста приме­няется упорядоченный отвод воды в определенных местах через водоотводные трубки (рис. 3.11). Верх водоотводных трубок рас­полагается ниже поверхности, с которой отводится вода, не менее чем на 1 см. С помощью трубок отводится также вода, стекающая по слою гидроизоляции в одежде ездового полотна и тротуаров. Для этого гидроизоляция заводится во внутреннюю поверхность водоотводной трубки и прижимается приемной воронкой. Водоотводные трубки должны иметь внутренний диаметр не менее 150 мм. Расстояния между трубками на ездовом полотне автодорожных и городских мостов вдоль пролета устанавливают в зависимости от продольного уклона ездового полотна. Они должны составлять не более 6 м при продольном уклоне 5%о и 12 м при уклонах от b до 10%о. Число трубок на одном пролете не должно быть меньше трех.

Рис. 3.11. Схема водоотвода через трубки:

1 — водоотводная трубка; 2 — одежда проезжей части

При необходимости отвода воды за пределы мостового соору­жения используются лотки, устраиваемые вдоль бордюра или ба­рьерного ограждения.

В этом случае необходимо обеспечить железобетонными лот­ками защиту обочин и откосов насыпи подходов от сосредоточен­ных водных потоков.

Деформационные швы и сопряжение моста с насыпью. Для обеспечения свободы перемещений смежных торцов пролетных строений при воздействии временных нагрузок и колебаний темпе­ратуры проезжую часть разделяют поперечными швами, которые называют деформационными. Деформационные швы располагают над промежуточными опорами между торцами соседних пролетных строений и в местах примыкания пролетных строений к шкафным стенкам устоев.

Конструкции деформационных швов должны быть водо- и гря-зенепроницаемыми, работоспособными в данном диапазоне темпе­ратур.

Конструкция деформационного шва влияет на внешний вид покрытия проезжей части, комфортабельность и безопасность дви­жения по мосту, на срок службы шва.

Деформационные швы по внешнему виду и характеру работы подразделяют на закрытые, заполненные и перекры­тые.

В закрытых деформационных швах горизонталь­ные перемещения торцов пролетных строений обеспечиваются де­формациями заполнителя в зазоре между торцами смежных про­летных строений. В этих швах (рис. 3.12) зазор между торцами пролетных строений закрыт обычным покрытием, уложенным над зоной стыка без разрыва. Основу конструкции этого типа состав­ляет петлеобразный компенсатор 7, зааикеренный в выравниваю­щем слое, и эластичное заполнение 10 петли и 9 зазора в уровне защитного слоя 3 гидроизоляции 4.

Сопротивление образованию трещин в покрытии повышают армированием его сеткой 2 и частичным отделением покрытия от защитного слоя специальными прокладками 5. Последний способ обеспечивает возникновение меньших относительных деформаций в связи с распределением полной деформации на большой длине.

Рис. 3.12. Конструкция деформационного шва закрытого типа

с армированным асфальтобетонным покрытием: 1— покрытие; 2 — армирующая сетка; 3 — защитный слой; 4 — гидроизоляция; 5 — отделяю­щая прокладка; 6 — перекрытие зазора; 7 — компенсатор; 8 — анкерный стержень; 9 — мастика; 10 — пористый заполнитель

Максимальная амплитуда допускаемых перемещений в швах закрытого типа в случае применения неармированного асфальто­бетона составляет 10 мм, в случае армированного—15 мм при t≥ 15°С и 10 мм при t≥ - 25 °С.

К швам заполненного типа относят конструкции с за­полнением мастикой (рис. 3.13) или с резиновыми вкладышами-компенсаторами (рис. 3.14). В заполненных деформационных швах покрытие устраивают с зазором, который впоследствии за­полняют упругим материалом (см. рис. 3.13). Деформации его обеспечивают перемещения торцов пролетных строений. Надеж­ность работы этих швов зависит от материала заполнения и проч­ности кромок. При увеличении зазора создаются условия для раз­рушения кромок цементобетонных покрытий. В связи с этим кром­ки усиливают (рис. 3.13, в) стальными окаймлениями с надежной их анкеровкой. Перемещения, допускаемые на швы с заполнением мастиками, составляют при асфальтобетонном покрытии 12 мм, при цементобетонном — 18 мм, при цементобетонном с окаймле­нием — 22 мм.

Рис. 3.13. Деформационные швы с заполнением мастикой:

а — при асфальтобетонном покрытии; б — при цементобетонном покрытии или с устройством бетонного прилива; в — варианты усиления кромки шва

Рис. 3.14. Конструкции деформационных швов с резиновыми омпенсаторами:

а — с одним компенсатором К-8;

б — с двумя компенсаторами К-8

Деформационные швы с резиновыми компенсаторами I (рис. 3.14,а) применяют при перемещениях до 30 мм в мостах и путепроводах I—V категорий и в городах. На дорогах I катего­рии и в городах допускается устройство модульных швов с двумя рядами компенсаторов, обеспечивающих перемещения до 100 мм (рис. 3.14, б).

Деформационные швы с резиновыми компенсаторами применя­ют в районах с минимальной среднесуточной температурой возду­ха выше температуры хрупкости резины (t=+5°C).

В перекрытых швах горизонтальные перемещения тор­цов пролетных строений обеспечиваются изменением положения элемента, перекрывающего зазор, относительно оси шва. Дефор­мационные швы перекрытого типа применяют при перемещениях до 400 мм. Различают следующие их разновидности: с плоским скользящим листом (рис. 3.15, а), со скошенным скользящим листом (рис. 3.16, б), со скошенным «плавающим» скользящим листом (рис. 3.15, в), с консольной гребенчатой плитой (рис. 3.16, а) и со скользящей гребенчатой плитой (рис.3.16, б).

Рис. 3.15. Деформационные швы перекрытого типа:

а—с плоским скользящим листом; б — со скошенным скользящим листом;

в — со скошен­ным «плавающим» скользящим листом;

1 — скользящий лист; 2 —резиновая прокладка; 3 — пружина; 4 — окаймление кромки; 5 —ребро жесткости окаймления; 6 — водоотводный лоток

Рис. 3.16. Деформационные швы с гребенчатыми плитами:

а — консольного типа; 6 — скользящего типа

Деформационный шов с плоским скользящим лис­том см. рис. 3.15, а) состоит из окаймления 4 с ребрами жест­кости 5 и хомутами, омоноличенного в незабетонированных участ­ках плиты проезжей части, скользящего листа 1, опирающегося на резиновые прокладки 2 и прижатого пружиной 3, и водоотводного лотка 6. Скользящий лист на подвижном конце имеет скос для выдавливания грязи из зазора.

Пружины размещены в обойме, заполненной техническим ва­зелином.

Деформационные швы со скошенным скользящим листом (рис. 3.15, б) и с плавающим листом (рис. 3.15, в) обеспечивают более плавный въезд автомобилей на шов и переме­щения до 300 мм.

Еще более плавный проезд по швам обеспечивают швы с гребенчатыми плитами (см. рис. 3.16), но предельное перемещение, обеспечиваемое ими, составляет 250 мм.

Рис. 3.17. Сопряжение моста с подходами с помощью переходной плиты

При перемещениях более 300 мм применяют более сложные конструкции швов откатного типа.

Деформационные швы являются дорогостоящими и сложными элементами мостового полотна. В связи с этим наметилась тен­денция к сокращению их числа путем применения неразрезных и температурно-неразрезных пролетных строений, обеспечивающих лучшую плавность движения транспортных средств. В неразрез­ных мостах существует минимальное количество деформационных швов. Их устанавливают только между торцами пролетных строе­ний и шкафными стенками устоев. Эти швы обеспечивают плав­ность въезда и съезда на мост и способствуют сопряжению моста с насыпью подходов.

Одним из наиболее важных требований к сопряжению моста с насыпью является обеспечение плавности перехода от насыпи к мосту. Этому способствует устройство одинакового покрытия на мосту и подходах. Кроме того, необходимо обеспечить плав­ность перехода от различных упругих деформаций насыпи и про­летного строения как по величине деформаций, так и по скорости их протекания. Это достигается путем создания в местах сопря­жения моста с насыпью специальных переходных участков в виде переходных плит, отмосток и подушек из щебенчатых и песчано-гравийных материалов (рис. 3.17).

Переходные плиты одним концом опираются на выступ шкаф­ной стенки, а другим — на железобетонный лежень. Плиты укла­дывают с уклоном 1 : 10 в сторону насыпи и закрепляют штырями. Под плитой устраивают подушку из дренирующего материала.

Лекция №15. Виды балочных железобетонных мостов и область их применения: плитные, ребристые, плитно-ребристые, коробчатые.

В настоящее время железобетонные балочные мосты по общей их протяженности составляют более ¾ общей протяженности всех автодорожных мостов. По принятой для мостов классификации балочные железобе­тонные мосты различают:

  • по статистической схеме — разрезные, температурно-неразрезные, неразрезные и консольные;

  • по расположению уровня проезда —с ездой поверху и понизу;

  • по типу несущей конструкции — с плитными (рис. 4.1, а), ребристыми (рис. 4.1, б, в, г), плитно-ребристыми (рис. 4.1, д), коробчатыми (рис. 4.1, е, ж) и сквозными (рис. 4.1, и) пролет­ными строениями;

  • по способу армирования — с ненапрягаемой и предварительно напрягаемой арматурой;

  • по способу производства работ — из монолитного, сборно-моно­литного и сборного железобетона.

Рис. 4.1. Поперечные сечения пролетных строений балочных мостов:

а — плитных; б, в, г — ребристых; д — плитно-ребристых;

е, ж — коробчатых; з — со сплош­ными главными балками с ездой понизу;

и — со сквозными главными балками с ездой понизу

Из всех видов железобетонных балочных мостов наибольшее распространение получили разрезные сборные мосты с ездой по­верху преимущественно с предварительно напряженной армату­рой.

В значительной мере это объясняется тем, что они лучше других соответствуют методам индустриального строительства.

Для пролетных строений мостов в соответствии с единой в модульной системой был принят укрупненный модуль 300 см, в соответствии с которым приняты унифицированные раз­меры плитных и ребристых пролетных строений из элементов сле­дующих длин: 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 33 и 42 м. В соответствии с этими размерами были разработаны типовые пролетные строения. Опыт их применения показал, что при пролетах до 12 м эко­номически целесообразны плитные пролетные строения. При про­летах 15 и 18 м применение плитных пролетных строений возмож­но, но с ними конкурируют ребристые. В мостах с пролетами от 12 до 33 м получили наибольшее распространение ребристые про­летные строения из сборных предварительно напряженных элемен­тов. Балки длиной 42 м широкого распространения не получили в связи с трудностями их монтажа и транспортировки. В районах, удаленных от мест изготовления сборных предварительно напря­женных элементов, применяют при пролетах до 18 м сборные про­летные строения с ненапряженной каркасной арматурой. В глу­бинных районах, где любые сборные элементы экономически не оправданы, применяют монолитные разрезные мосты.

В настоящее время широко применяют темнературно-неразрезные пролетные строения. Их создают из унифицированных элемен­тов за счет объединения плит в уровне проезжей части таким образом, чтобы при горизонтальных и температурных воздействиях они работали как неразрезные, а при вертикальных — как разрез­ные. Их применение значительно сокращает необходимое коли­чество деформационных швов. Кроме того, в настоящее время на­метилась тенденция использования унифицированных железобе­тонных балок длиной 18—42 м для получения неразрезных пролет­ных строений путем омоноличивания их на опоре или в зоне минимальных моментов.

Это открывает возможность для получения неразрезных про­летных строений с пролетами до 63 м.

В мостах с пролетами 24—42 м находят применение плитно-ребристые конструкции (ПРК). Для мостов с пролетами 63 м и более перспективны неразрезные пролетные строения коробча­того сечения.

В этой области пролетов применяются также мосты консоль­ной системы.

Мосты с ездой понизу применяются редко, только в том случае, когда необходимо иметь минимальную строительную высоту про­летного строения.

Лекция №16. Влияние способов возведения мостов на их конструкцию для монолитных, сборно-монолитных и сборных мостов.

Конструктивные и технологические решения балочных пролет­ных строений во многом зависят от способов их возведения. Спосо­бы возведения различны для монолитных, сборно-монолитных и сборных мостов.

Монолитные мосты могут выполняться в опалубке на подмос­тях, методом попролетного бетонирования, методом продольной надвижки и методом навесного бетонирования.

Способ бетонирования на подмостях позволяет придать пролетному строению и его армированию наиболее рацио­нальные формы для восприятия постоянных и временных нагрузок. Однако он наименее индустриален и применяется только для слож­ных в плане сооружений.

Более технологичен метод попролетного бетониро­вания. Пролетные строения при этом методе (рис. 4.2, а) соору­жают в опалубке, размещенной на передвижных подмостях. Под­мости вместе с опалубкой передвигают вдоль моста по мере готов­ности предыдущего пролета. Метод попролетного бетонирования наиболее рационален в многопролетных мостах. Он требует, чтобы поперечное сечение пролетного строения имело неизменные по длине размеры и поэтому не мешало передвижению опалубки, чтобы все пролеты были одинаковыми, а вся напрягаемая армату­ра оканчивалась в стыке бетонируемых участков. В процессе воз­ведения моста этим способом статическая схема пролетного строе­ния изменяется, что необходимо учитывать при проектировании.

При возведении мостов методом продольной надвижки и пролетные строения бетонируют на всю или часть их длины на насыпи подходов и затем надвигают на опоры (рис. 4.2, б). Статическая схема пролетного строения в процессе надвижки все время изменяется, что требует установки на период надвижки вре­менной напрягаемой арматуры. Пролетное строение по условиям производимых работ должно иметь постоянную высоту.

Неразрезные мосты с большими пролетами и высокими опора­ми целесообразно возводить методом навесного бето­нирования (рис. 4.2, в). Пролетные строения бетонируют уравновешенно небольшими участками в виде консолей от опор к серединам пролетов в подвесной опалубке. После твердения бе-гона на очередном участке его обжимают напрягаемой арматурой, располагаемой в верхней части сечения консолей. Напрягаемую арматуру в нижнем поясе устанавливают после объединения кон­солей в серединах пролетов.

Сборно-монолитные пролетные строения возво­дят без применения подмостей. Пролет вначале перекрывают сборными балочными элементами (рис. 4.2, г) Затем элементы объединяют в поперечном направлении монолитным железобетоном. После твердения монолитной части пролетное строение можно оставить разрезным, превратить его в температурно-неразрезное или в неразрезное. В последнем случае над опорами необходимо устанавливать арматуру для восприятия отрицательного изгибаю­щего момента.

Сборное разрезное и температурно-неразрезное пролетные строения из унифицированных плитных или ребристых элементов длиной до 33 м монтируют с помощью стреловых и козловых кранов или специальных шлюзовых-агрегатов различных типов. Обычно этот простейший способ монтажа не оказывает влияния hii конструкцию элементов пролетного строения, так как в процессе монтажа элементы пролетного строения работают по той же ста­тической схеме, что и в процессе эксплуатации.

            1. Рис. 4.2. Способы возведения пролетных строений

При строительстве неразрезных пролетных строений из блоков ПРК рекомендуется метод попролетной сборки (рис 4.2, д) на перемещаемых подмостях. Подмости представляют спе­циальный агрегат, который перемещается из пролета в пролет, опираясь на опоры моста. Конструкция пролетного строения не должна препятствовать перемещению подмостей.

При пролетах более 42 м неразрезные пролетные строения возводят методом надвижки или методом навесного монтажа. Метод надвижки (рис. 4.2, е) применяют только для неразрезных пролетных строений с постоянной высотой балок. Конструкция пролетного строения, возводимая этим методом, усложняется в связи с тем, что характер работы пролетного строения при надвижке существенно отличается от работы в стадий эксплуатации. Метод навесной сборки (рис. 4.2, ж) позволяет монтировать неразрезные пролетные строения значительных пролетов с переменной высотой по их длине. Монтаж ведется от опор к середине пролета уравновешенно. Напряженную арматуру в кон солях устанавливают вдоль верхней плиты. По окончании монтажа консолей в серединах пролетов их объединяют и устанавливают нижнюю напрягаемую арматуру. Различие в работе таких кон­струкции в стадии монтажа и период эксплуатации невелико в связи с тем, что доля временной нагрузки по сравнению с постоянной невелика при больших пролетах.

В зависимости от местных условий и имеющегося монтажного оборудования возможны различные комбинации рассмотренных методов, а также и другие методы.

При проектировании балочных пролетных строений любых видов принимают во внимание предполагаемый способ строительства, учитывая его влияние на работу конструкции как в период строительства, так и в период эксплуатации.

Лекция №17. Конструкция разрезных пролетных строений мостов с ненапрягаемой арматурой: плитные, ребристые с диафрагмами, ребристые без диафрагм.

Разрезные пролетные строения с ненапрягаемой арматурой еще находят применение в районах, удаленных от баз изготовления предварительно напряженных конструкций. Они могут быть моно­литными и сборными, плитными и ребристыми.

Плитные пролетные строения с ненапрягаемой ар­матурой применяются в основном в монолитных мостах при пролетах до 6-9 м.

Рис. 4.3. Плитное монолитное пролетное строение с

ненапрягаемой арматурой

Поперечные сечения плитных пролетных строений делают пря­моугольными (рис. 4.3) или пятиугольными (верхней поверхности придают двускатные уклоны от середины плиты к тротуарам). В первом случае на плите устраивают бетонный сточный треуголь­ник, а по нему гидроизоляцию; во втором — под гидроизоляцию укладывают тонкий выравнивающий слой цементного раствора. Поверх гидроизоляции наносят защитный слой бетона толщиной 4 см, а по нему асфальтобетонное покрытие 5—6 см. Тротуары устраивают повышенного типа на консольных свесах.

Монолитные плиты армируют гладкой арматурой, стержнями периодического профиля или сварными сетками. Часть продольной рабочей арматуры пропускают по всей длине, остальную отгибают в нескольких плоскостях у опор для восприятия главных растяги­вающих напряжений. В поперечном направлении устанавливается арматура небольшого диаметра для фиксации расстояний между рабочей арматурой и, улучшения распределения нагрузки. Ее на­зывают распределительной.

Мосты с ребристыми пролетными строениями с не­напрягаемой арматурой применяют при пролетах более 6—9 м. Они состоят из главных балок, перекрывающих пролет, и плиты проезжей части (рис. 4.4, а). Прита проезжей части является так­же сжатой зоной главных балок, участвуя в их работе на изгиб. Она также распределяет нагрузку между главными балками, обес­печивая пространственную работу пролетного строения. Ребристые пролетные строения выполняют, как правило, сборными. Монолит­ными их выполняют лишь в тех случаях, когда применение сборных не оправдано из-за малого объема строительства или затруд­нено из-за удаленности баз изготовления сборных конструкций.

Рис. 4.4. Ребристое монолитное пролетное строение с

ненапрягаемой арматурой

Рис. 4.5. Сборные и сборно-монолитные ребристые пролетные строения

При строительстве монолитных ребристых пролетных строений представляется возможным применять наиболее целесообразное количество балок и их размеры в зависимости от пролета. Обычно расстояние b между главными балками составляет 2—3 м (рис. 4.4, б). Главные балки объединяют между собой в попереч­ном направлении поперечными балками (диафрагмами), обеспе­чивающими, пространственную работу пролетного строения. Диаф­рагмы обычно размещают в опорных сечениях, в середине проле­та и в четвертях пролета, если расстояние между ними не мень­ше 4—6 м. Иногда расстояние между главными балками увеличи­вают до 4—6 м, в этом случае между главными балками устанав­ливают второстепенные балки, уменьшающие пролет плиты.

Конструкция сборных пролетных строений определяется исход­ными монтажными элементами, назначаемыми с учетом условий их изготовления, транспортировки и монтажа. Широкое распро­странение получили бездиафрагменные пролетные строения из тавровых балок (рис. 4.5, а), стыкуемых между собой по плите про­езжей части. Ранее строились и находятся в эксплуатации про­летные строения, составленные из балок таврового сечения с полу­диафрагмами (рис. 4.5, б). Балки в .поперечном направлении объединяли стыкованием полудиафрагм с помощью сварки арма­турных выпусков или металлических закладных деталей. Плита в таких пролетных строениях не стыковалась, поэтому она рабо­тает в поперечном направлении как консоль. Нашли применение также пролетные строения, составленные из балок П-образного сечения (рис. 4.5, в). Объединение этих балок в поперечном на­правлении производится сваркой закладных деталей или высоко­прочными болтами.

Применяются также сборно-монолитные конструкции пролет­ных строений, в которых сборные главные балки 1 (рис. 4.5, г) объединяют между собой монолитной плитой 2 проезжей части и диафрагмами 3.

Конструкция монолитных и сборных монолитных строений во многом зависит от применяемой арматуры и способа ее размеще­ния. Арматуру в конструкции пролетного строения размещают так, чтобы она имела хорошую связь с окружающим бетоном, не мешала укладке бетона при изготовлении конструкции и была надежно защищена от воздействия влаги и воздуха. Арматуру выполняют из гладкой проволоки или стержней периодического профиля. Все рабочие стержни растянутой арматуры из гладкой проволоки для обеспечения их заанкерования в бетоне должны иметь на концах полукруглые крюки с внутренним диаметром не менее 2,5 диаметра стержня (рис. 4.6, а). Концы сжатых стержней из круглой проволоки, а также концы стержней периоди­ческого профиля в растянутой зоне заканчиваются прямыми крю­ками.

Отдельные стержни арматурной стали приходится сваривать для обеспечения необходимой длины. Стержни растянутой армату­ры стыкуют контактной электросваркой встык методом оплавле­ния. При этом в месте стыка получается небольшое утолщение (рис. 4.6, в). Стыки, выполняемые в монтажных условиях, свари­вают ванным способом с применением выгнутой подкладки из по­лосовой стали (рис. 4.6, г). Эта подкладка образует «ванну», удерживающую наплавляемый металл от стекания и способствую­щую более глубокому проплавлению концов свариваемых стерж­ней.

Рис. 4.6. Арматура для монолитных мостов:

1— стальная подкладка («ванна»); 2- сварные швы

Сварные сетки (рис. 4.6, б) изготавливают заранее на заводах или полигонах, соединяя пересекающиеся стержни кон­тактной сваркой, и в готовом виде устанавливают в конструкцию. В местах стыкования соседние сетки укладывают внахлестку друг на друга с перекрытием на длину не менее 30 диаметров стержней сетки и не менее 25 см.

Лекция №18. Армирование разрезных пролетных строений мостов ненапрягаемой арматурой. Арматурные каркасы, рабочая и конструктивная арматура.

Рассмотрим последовательно армирование плиты проезжей части, главных и поперечных балок.

Рис. 4.7. Армирование плиты проезжей части и главных балок

Плита является основным несущим элементом конструкции проезжей части. В монолитных мостах она упруго защемлена в поддерживающих ее главных балках и поперечных диафрагмах (рис. 4.7, а). От временной нагрузки в середине ее пролета воз­никают положительные изгибающие моменты, а на опорах отри­цательные. В связи с этим на опорах плиты арматуру располагают в верхней ее зоне, а в середине пролета — в нижней. Стержни рабочей арматуры плиты располагают так, чтобы защитный слой бетона был не менее 2 см. Их диаметр должен быть не менее 10 мм, а расстояние между соседними параллельными стержнями может составлять 20—5 см. Стержни распределительной армату­ры, располагаемой конструктивно в направлении, перпендикуляр­ном к рабочей арматуре, должны иметь диаметр не менее 6 мм и устанавливаться в количестве не менее четырех на 1 м ширины плиты. Кроме того, распределительную арматуру устанавливают во всех местах перегиба рабочей арматуры. На участках действия отрицательных изгибающих моментов рабочую арматуру вверху плиты устанавливают на длине ¼ - 1/6 пролета плиты, а нижнюю рабочую арматуру доводят до опоры в количестве не менее трех стержней на 1 м ширины плиты или (по площади сечения) ниж­ней арматуры в середине пролета.

Плита сборных П-образных балок (рис. 4.7, б) работает ана­логично плите проезжей части монолитных мостов, так как она упруго защемлена в ребрах балки. Арматура вблизи ребер распо­лагается поэтому в верхней зоне и заходит в ребро, а в середине пролета плиты — в нижней зоне.

В сборных мостах плита проезжей части обычно составляет одно целое с балками и работает по-разному в зависимости от их конструкции.

В тавровых балках с диафрагмами (см. рис. 4.5, б) плиту обычно не стыкуют с плитой соседних балок; она работает как консоль, защемленная в ребре, и ее армируют только в растяну­той верхней зоне. Толщина на конце такой консольной плиты должна быть не менее 8-10 см. Б бездиафрагменных пролетных строениях плита проезжей части работает примерно как неразрез­ная балка на упругом основании. Ее армируют сварными сетками в верхней и нижней зонах.

Главные балки пролетных строении армируют (см. рис. 4.7) отдельными стержнями или сварными каркасами. Диаметр рабочей арматуры балок принимают не менее 12 мм, защитный слои бетона для нее не менее 3 см и не более 5 см от боковой или ниж­ней поверхности балок. Максимальная толщина защитного слоя определяется соображениями ее рационального использования. Расстояния между отдельными стержнями по условиям обеспече­ния необходимой плотности бетона должны быть не менее 5 см в вертикальном и в горизонтальном направлениях. Диаметр хому­тов в стыках балок по всей длине, кроме концевых участков балок, принимают не менее 8 мм, а на концевых участках — не менее 10 мм Защитный слой бетона между хомутами и боковой или нижней поверхностями балок должен быть не менее 2 см. Каждый хомут должен охватывать в одном ряду не более пяти растянутых и не более трех сжатых стержней. Расстояние между соседними хомутами вдоль балки устанавливают с шагом, не превышающим 10 см на концевых участках балки; 15 см на приопорных участках балки простирающихся от границ концевых участков до четвертей пролета- 20 см на среднем участке балки длиной, равной ½ пролета. Концевые участки балки простираются от ее торца в сторону пролета на длину, равную высоте балки.

Наибольшее распространение ненапрягаемая арматура в сбор­ных балках получила в виде многорядных сварных каркасов (рис. 4.8, а). Они индустриальны в изготовлении и удобны в монтаже.

Сварной каркас состоит из ряда стержней продольной рабочей арматуры, уложенных друг на друга без промежутков и сваренных между собой продольными швами толщиной не ме­нее 4 мм. Если в одном вертикальном ряду поставлено более трех-четырех стержней, то над ними устанавливают прокладки того же диаметра и длиной не менее шести диаметров, а далее вновь ставят три-четыре стержня без разрыва. Просветы, образованные про­кладками, обеспечивают лучшее сцепление с окружающим бетоном. Расстояние между соседними вертикальными каркасами должно быть не менее 5 см или двух диаметров рабочей арматуры. Защитный слой бетона тот же, что и для отдельных стержней. Рабочие стержни продольной арматуры каркаса отгибают под углом 30—60°, но не менее двух стержней от всех каркасов дол­жны быть доведены до опоры. Радиус отгиба должен быть не ме­нее 12 диаметров отгибаемого стержня периодического профиля или 10 диаметров для гладкого стержня (рис. 4.8, б, в, г).

Рис. 4.8. Конструкция сварных каркасов

Допускается приварка дополнительных отогнутых стержней к стержням основной арматуры. В этом случае к каждому стерж­ню рекомендуется приваривать не более двух дополнительных от­гибов с диаметром, в 2 раза меньшим диаметра основного про­дольного стержня. Такие отгибы прикрепляют сварными швами длиной не менее 12 диаметров отгиба (см. рис. 4.8, а). Располо­жение мест отгибов определяется условием, чтобы на участке с отгибами в каждое вертикальное поперечное сечение балки должен попадать хотя бы один отгиб. Вдоль боковых стенок бал­ки устанавливают продольную арматуру периодического профиля диаметром 8—14 мм на расстояниях по высоте 10—12 диаметров. Эта арматура предохраняет бетон от появления усадочных тре­щин. Арматуру ставят снаружи хомутов.

Пролетное строение моста монтируют из сборных балок, соеди­няя сваркой выпуски арматуры полудиафрагм (рис. 4.9, а).

Если же тавровые балки не имеют полудиафрагм, то их объеди­няют в пролетное строение омоноличиванием выпусков арматуры из плиты проезжей части (рис. 4.9, б). Плита проезжей части работает в этом случае не только как упруго защемленная в реб­рах, но и принимает участие в общей работе пролетного строения в поперечном направлении под временной нагрузкой. Положитель­ные и отрицательные изгибающие моменты могут возникать в такой плите как в пролете, так и на ее опорах у балок, поэтому рабочую арматуру плиты располагают непрерывно в верхней и нижней зонах. В стыке между плитами соседних балок рабочую арматуру в виде петель заводят внахлестку на длину не менее 15 ее диаметров и для лучшей связи ставят дополнительную кон­структивную арматуру и хомуты.

Рис. 4.9. Соединение балок по диафрагмам и по плите

Рабочую арматуру плиты проезжей части располагают всегда поперек направления главных балок пролетного строения. Исклю­чение составляют плиты, опертые по всему контуру, т. е. передаю­щие свои усилия как главным балкам, так и диафрагмам. Плиту считают опертой по контуру, когда расстояние между соседними диафрагмами меньше удвоенного расстояния между соседними главными балками. В этом случае рабочую арматуру плиты в нижней зоне устанавливают в двух перпендикулярных направле­ниях: поперек направления главных балок и вдоль.

Диафрагмы монолитных и сборных балок армируют верхней и нижней продольной рабочей арматурой и хомутами.

Лекция №19. Конструкция разрезных пролетных строений мостов с напрягаемой арматурой. Способы натяжения напрягаемой арматуры: на упоры и на бетон. Конструкции с арматурой, напрягаемой на упоры.

Разрезные пролетные строения с арматурой, напрягаемой на упоры, выполняют сборными и сборно-монолитными. В качестве исходных элементов применяют плитные и ребристые элементы.

Сборные плитные пролетные строения состоят из ряда блоков (см. рис. 4.1, а), уложенных параллельно друг другу и объединенных в поперечном направлении для обеспечения совместной работы. Блоки плитных пролетных строений назнача-. ют шириной 0,5—1,5 м. Для автодорожных и городских мостов разработаны унифицированные пролетные строения из пустотных плит длиной 6, 9, 12, 13 и 18 м. Толщина плит принята соот­ветственно 0,3; 0,45; 0,6; 0,75 м. Ширина плит принята 1 м. В плитах пролетом 6 и 9 м пустоты выполняют круглыми (рис. 4.10, а), а при пролетах 12—18м — овальными (рис. 4.10, б).

Рис.4.10. Поперечные сечения элементов плитных пролетных строений

Напрягаемая арматура выполнена из семипроволочных прядей или из спаренных проволок диаметром 5 мм периодического про­филя. Армирование блоков ненапрягаемой арматурой про­изводится сварными сетками (рис. 15.11). Горизонтальные сетки плит (СП-3 и СП-4) изготавливают плоскими с шагом стержней 150 мм. Вертикальные сетки ребер (СР-12 и СР-14) имеют шаг стержней в среднем участке 200 мм, а на концевых участках для обеспечения восприятия поперечной силы шаг стержней принят 100 мм. Ненапрягаемая арматура выполнена из гладких круглых стержней горячекатаной стали класса A-I с диаметром стержней 8—12 мм.

Поперечное объединение плит осуществляется при помощи бе­тонных шпонок (рис. 4.12).

К плитным относятся также пролетные строения, составлен­ные из двутавровых предварительно напрягаемых элементов (рис. 4.13), в которых полки примыкаются и образуют сплошные плиты. Объединение таких плит в поперечном направлении обес­печивается натяжением поперечной арматуры 1 в диафрагмах.

Рис. 4.11, Армирование элементов плитных пролетных строений:

1— сетка ребра; 2 — сетка плиты

Рис. 4.12. Узел омоноличивания бло­ка плитных строений

Рис. 4.13. Плитные пролетные строения из двутавровых элементов: / - мучки для обжатия элементов; 2 — двутавровый элемент

Применяются и сборио-монолитные плитные конструкции про­летных строений. В них по сборным предварительно напряженным элементам в виде струнодосок 1 (рис. 4.14) укладывают бетон 2, объединяющий конструкцию. Конструкции струнодосок разработа­ны для пролетов до 10 м.

Для пролетов 12, 15, 18. 21, 24 и 33 м разработаны ребрис­тые унифицированные предварительно напряженные про­летные строения с натяжением арматуры на упоры. В качестве напрягаемой арматуры применяют высокопрочную сталь, что позволяет экономить металл и создавать в арматуре высокие на­пряжения. Для удобства армирования высокопрочную проволоку диаметром 5 мм объединяют в пучки (рис. 4.15, а, б) с числом проволок от 18 до 60. Проволоки в пучке располагаются концен­трически с обмоткой каждого ряда тонкой проволокой. Пучок мо­жет быть образован из готовых семипроволочных прядей (рис. 4.15, в). Для обеспечения передачи усилия на бетон после его твердения применяют каркасно-стержневые анкеры конструк­ции МИИТа (рис. 4.16). В анкере пучок расчленяется на четыре пряди. В образующуюся полость проникает бетон, который заанкеривает проволоки пучка в бетонном массиве балки.

При армировании балок используют прямолинейные и криво­линейные пучки (рис. 4.17).

Рис. 4.14. Сборно-монолитные плитные пролетные строения: 1 - монолитный железобетон; 2 — сборные элементы

Рис. 4.15. Сечения пучков из напрягаемой арматуры

Рис. 4.16. Каркасно-стержневой анкер конструкции МИИТа: 1 — пучок; 2 — крестообразные упоры; 3 — скрутки из мягкой проволоки; 4 — стержень; 5 диафрагма с пазами; 6 —отверстие для заводки проволоки скруток

Рис. 4.17. Расположение пучков напрягаемой арматуры по длине балки

Наиболее технологическое решение получается при примене­нии в нижнем поясе прямолинейной арматуры. Создаваемые при этом в нижнем поясе сжимающие напряжения обеспечивают трещиностоикость пояса в период эксплуатации. Но в стадии созда­ния предварительного натяжения в верхнем поясе вблизи опор могут возникать большие растягивающие напряжения В этот период балка загружена только собственным весом и эксцентрично приложенной силой предварительного обжатия. Для предотвраще­ния трещин в верхней зоне возникает необходимость ставить до­полнительную ненапрягаемую и даже напрягаемую арматуру Эта арматура приводит к некоторому снижению несущей способности сечения из-за того, что в сжатом поясе заранее создаются сжимаю­щие напряжения.

При армировании, балки криволинейными или полигональными пучками на приопорных участках создают усилие предваритель­ного обжатия, приложенное под углом к горизонтали Вертикаль­ная составляющая этого усилия вызывает появление на приопор­ных участках балки поперечной силы, знак которой противополо­жен знаку поперечной силы от внешних нагрузок. Уменьшение суммарной поперечной силы позволяет применять более тонкую стенку в приопорных сечениях и несколько снизить расходы стали на хомуты. Целесообразнее наклонные напряженные хомуты ее пи они ориентированы перпендикулярно траекториям главных растягивающих напряжениях.

В настоящее время наиболее широко применяются конструкции бездиафрагменных пролетных строений с натяжением пучковой арматуры на упоры. Их конструкция приведена на рис 4.18. Пролетное строение компонуется из цельноперевозимых балок таврового сечения (рис. 4.18, а). Изменение ширины проезжей части моста и ширины тротуаров достигается изменением количе­ства балок, устанавливаемых по ширине моста. В небольших пре­делах изменение ширины моста достигается и за счет ширины продольных швов омоноличивания плит проезжей части Ширина балок 21 м, толщина ребер 16 см, толщина плиты проезжей части 15 см. в нижней части ребра имеют уширения для размещения пучков напрягаемой арматуры.

Рис. 4.18. Конструкция бездиафрагменных пролетных строений с арматурой, натягиваемой на упоры:

а — поперечное сечение пролетного строения; б — поперечные сечения балок на опоре и в середине пролета; в — схема размещения и анкеровки пучков по длине балки

Крайние балки пролетных строений отличаются от промежу­точных количеством пучков, а также наличием односторонних вы­пусков арматуры для соединения балок между собой.

В зависимости от пролета балок и типа стенда, напрягаемая арматура и конструкция балок может быть различной. Получили распространение пучки по 15-24 проволоки диаметром 5 мм. Усилие с пучка на бетон передается описанным выше каркасно-стержневым анкером. Для усиления бетона в месте передачи сосре­доточенного усилия перед анкером устанавливают спираль т обычной арматуры. Арматуру за анкером желательно выключать из работы, для чего ее изолируют паклей (рис. 4.18, в), пропитайной битумом, или обматывают бумагой на битумной обмазке. Такая изоляция предохраняет балку от нежелательного обжатия арматурой вблизи опор. Пучки напрягаемой арматуры располага­ют обычно в несколько рядов на расстоянии не менее 5 см один от другого. Защитный слой бетона от пучка до нижней или боко­вой грани должен быть не менее 4 см.

Рис. 4.19. Сечения балок тавровой формы без развитых нижних поясов и опор­ных утолщений

Кроме напрягаемой арматуры, балки имеют и ненапрягаемую арматуру в виде конструктивных продольных стержней и хомутов в стенке балки, сеток в плите проезжей части (рис. 4.18, б).

Пролетные строения данного типа разработаны длиной от 12 до 33 м.

Представляют интерес разработанные в последние годы в МИИТе пролетные строения с простейшей тавровой формой по­перечных сечений без развитых нижних поясов и опорных утолще­ний (рис. 4.19).

По индивидуальным проектам конструкциями с натяжением на упоры в отдельных случаях перекрывались весьма большие пролеты. Так, в эстакадной части моста через р. Волгу у Сара­това пролетные строения выполнены из предварительно напряжен­ных балок П-обраэного сечения с расчетным пролетом 69,2 м. При ширине проезжей части 12 м и тротуаров по 2,25 м в попе­речном сечении были расположены две П-образные балки шириной 4,0 м с промежутком между ними шириной 4 м, перекрытым пли­той. В разрезных мостах в пролетных строениях применение ба­лок такой длины нерационально.

Лекция №20. Конструкции разрезных пролетных строений с арматурой, напрягаемой на бетон. Составные по длине балки. Конусные анкеры для закрепления пучков.

В случае если не представляется возможным транспортировать цельноперевозимые балки, применяют пролетные строения, обра­зованные из составных по длине балок (рис. 4.20, а) с натяже­нием арматуры на бетон.

В пролетных строениях с натяжением арматуры на бетон при­меняют балки таврового и коробчатого сечения с диафрагмами и без диафрагм. Более широкое применение полу­чили простые в изготовлении тавровые балки без диафрагм. Каж­дую балку составляют из отдельных, заранее изготовленных бло­ков, армированных ненапрягаемой арматурой в виде каркасов (рис. 4.20, б) и сеток. Для размещения напрягаемой арматуры в блоках устраивают каналы, которые могут быть закрытыми или открытыми (наружными). Блоки изготавливают на заводах желе­зобетонных мостовых конструкций. Балки пролетного строения получают путем укрупнительной сборки из блоков на площадке у строящегося объекта. Блоки устанавливают на площадке в про­ектной последовательности и омоноличивают по швам цементным раствором или клеем. После этого протягивают в каналы напря­гаемую арматуру и создают в ней усилие натяжения, которое сразу передается бетону.

Проектом унифицированных сборных пролетных строений пре­дусмотрены составные по длине балки длиной 15, 18, 24, 33, 42 м. Все промежуточные блоки приняты длиной 6 м, концевые — дли­ной 4,5 или 3 м.

Пучковая арматура проходит в закрытых каналах. Натяжение ее производят за два-три приема, первое натяжение осуществля­ют до отверждения клея. Это обеспечивает хорошее заполнение швов при минимальной их толщине.

Блоки армированы сварными сетками. В крайних блоках кон­цевые участки каналов усилены спиральной арматурой.

Рис. 4.20. Составные по длине балки с натяжением арматуры на бетон

Рис.4.21. Конусные анкеры для закрепления пучков

На торцах установлены сталь­ные листы толщиной 20 мм, ко­торые служат упором для анке­ров при натяжении пучков. Арма­турные пучки выполнены коль­цевыми из 24 проволок диаметром 5 мм. Часть пучков проходит пря­молинейно по всей длине балки, другая отгибается вверх по пря­молинейным каналам. Закрепление пучков на торцах балок обеспечивается конусными анкерами (рис. 4.21), состоящими из корпуса обоймы 2 и конусной проб­ки 1. Крайние балки пролетных строений, как и цельноперевозимые, отличаются большим количеством пучков напрягаемой арма­туры и наличием закладных металлических деталей для крепления тротуарных блоков. Соединение балок между собой в продольных швах осуществляется с помощью обетонирования петлевых вы­пусков арматуры плиты.

Требования к расположению ненапрягаемой арматуры и к за­щитным слоям бетона такие же, как и для балок с натяжением арматуры до бетонирования.

Лекция №21. Температурно-неразрезные пролетные строения. Способы объединения пролетных строений в температурно-неразрезные. Достоинства конструкций.

Температурно - неразрезными называют пролетные строения, образованные путем объединения в уровне проезжей части разрезных балочных пролетных строений таким образом, что при горизонтальных и температурных воздействиях они работают как неразрезные и при вертикальных — как разрезные. Конструк­ция объединения должна обеспечивать восприятие горизонтальных усилий и не препятствовать повороту торцов пролетных строений.

Группа разрезных пролетных строений, объединенных в темпе­ратурно-неразрезные (рис. 4.22), носит название цепи; узел сопряжения смежных пролетных строений в цепь называют шар­нирным сопряжением; участок плиты, соединяющий про­летные строения,— соединительной плитой. Соединитель­ная плита обеспечивает непрерывность одежды ездового полотна, исключает необходимость применения деформационного шва, обес­печивает более комфортное и безопасное движение транспортных средств.

При образовании цепи пролетных строений стремятся получать максимально возможную ее длину. Она зависит от конструкции и расстановки подвижных и неподвижных опорных частей. Кон­струкциями опорных частей обеспечивают температурные пере­мещения в обе стороны от середины цепи (см. рис. 15.22).

Рис. 4.22. Цепь температурно-неразрезных пролетных строений:

l—деформационный шов; 1 — соединительная плита; 3 — подвижные опорньк части; 4 неподвижная опорная часть

В зависимости от типа конструктивного решения пролетные строения могут быть объединены в тсмпературно-неразрезные цепи различными способами:

  • ребристые пролетные строения — по плите проезжей части в пределах всей ширины пролетного строения (рис. 4.23, а);

  • плитные пролетные строения — стыковыми накладками (рис. 4.23, б).

Объединение по плите проезжей части или части толщины плиты рекомендуется как основной тип объединения пролетных строений в температурно-неразрезные. Для обеспечения объедине­ния сборных пролетных строений по плите проезжей части исход­ные элементы изготавливают с недобетонированной на концах пли­той, имеющей горизонтальные выпуски арматуры (см. рис. 4.23, а). Длину недобетонированной части плиты принимают равной поло­вине длины соединительной плиты. В пределах ее длины не допус­каются вертикальные выпуски арматуры из ребра. Перед объеди­нением смежных пролетных строений в цепь на ребра балок в пре­делах длины соединительной плиты укладывают упругие проклад­ки, которые распределяют угловые деформации плиты на всю ее длину. Длину соединительной плиты рекомендуется принимать не меньше расстояния между опорными сечениями смежных про­летных строений.

Объединение пролетных строений по части толщины плиты выполняют аналогично объединению их по полной толщине плиты.

Рис. 15.23. Способы объединения пролетных строений в температурно-нераз­резные

При объединении пролетных строений с помощью стыковых накладок по концам плит при их изготовлении устанавливают закладные детали, к которым при монтаже приваривают стыковые накладки или стержни. Свободная длина накладок для обеспече­ния угловых перемещений должна быть не менее 10 см (см. рис. 15.23, б). При объединении пролетных строений из пустотны плит в продольный шов закладывают стержни. На длине 25—30 см их исключают из совместной работы с бетоном путем обертывания их рубероидом или полиэтиленовой пленкой.

Как ясно из описания температурно-неразрезных пролетных строений, их устройство связано с непростыми работами' по их объединению, а также с необходимостью применения опорных частей, обеспечивающих большие линейные перемещения. Положи­тельный конечный эффект — повышение комфортности движения по мосту — может быть оправдан только в случае, если мост нахо­дится на дороге с асфальтобетонным покрытием. Если мост нахо­дится на дороге с цементобетонным покрытием, с часто располо­женными поперечными швами, то применение температурно-неразрезных цепей по соображениям повышения комфортабельности движения по мосту теряет смысл, так как она не будет согласована с общими условиями движения по дороге.

Лекции №22. Расчет железобетонных балочных мостов. Предпосылки и методы расчета. Определение усилий в плите проезжей части.

Целью расчета и конструирования железобетонных пролетных строений является обоснование оптимальных размеров элементов пролетного строения с учетом обеспечения их прочности, трещиностойкости, жесткости и рационального использования в них бе­тона, напрягаемой и ненапрягаемой арматуры.

Расчет и конструирование элементов пролетных строений со­стоят из следующих этапов: назначения размеров, определения усилий в элементе, проверки его прочности, трещиностойкости, жесткости и корректировки его размеров.

Усилия в элементах определяют методами строительной меха­ники на основе принимаемых расчетных схем с учетом конструк­тивного решения и особенностей монтажа. С целью упрощения расчетов допускается производить их в предположении упругой работы материала. Для статически неопределимых элементов уси­лия желательно определять с учетом ползучести и трещинообразо-вания в бетоне. Однако это возможно лишь с применением ЭВМ.

Существует много различных способов и методов, позволяю­щих с различной степенью точности определять усилия в элемен­тах пролетного строения. Простейшие из «их ориентированы на ручные методы или применение калькуляторов, более сложные — на применение ЭВМ. Необходимо иметь в виду, что самые слож.-ные из них лишь приближенно отражают истинную картину усилий в элементах конструкции; они не позволяют точно предсказать усилия в элементах в связи с тем, что многие факторы, от которых зависят усилия, статистически изменчивы. Сравнительно точно можно предсказать лишь возможный диапазон значений, в преде­лах которого будет находиться истинное значение усилия. В связи с этим на первоначальном этапе обучения и становления инжене­ра целесообразно освоить простейшие способы расчета, позволяю­щие при небольших затратах труда определить усилия с приемле­мой для практики точностью и прочувствовать работу элементов, технологию расчета и физический смысл каждого его шага.

Ниже будут приведены в основном такие способы расчета. Более строгие методы приводятся в полных курсах проектирова­ния железобетонных мостов. С ними можно ознакомиться по мере необходимости в процессе практической работы. Проектные орга­низации обычно имеют библиотеку программ для выполнения бо­лее строгих расчетов с применением современных ЭВМ.

Проверку прочности сечений элементов производят по первому предельному состоянию в соответствии с третьей стадией напря­женно-деформированного их состояния.

Предельные усилия в сечениях определяют исходя из следую­щих допущений:

  • сопротивление бетона при растяжении принимают равным нулю;

  • сопротивление бетона сжатию условно считают равным Rb и равномерно распределенным в пределах условной сжатой зоны х бетона;

  • растягивающие напряжения в арматуре ограничиваются рас­четными сопротивлениями растяжению в ненапрягаемой Rs и на­прягаемой Rp арматуре;

  • сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре ограничи­ваются расчетными сопротивлениями сжатию Rsc, а в напрягаемой—наибольшими сжимающими напряжениями σрс, принимае­мыми по условию предельного сжатия бетона не более 500 МПа. Расчеты трещиностойкости элементов предусматривают про­верки образования, раскрытия и закрытия трещин. Они относятся к расчетам по второй группе предельных состояний и основаны на рассмотрении I и II стадий напряженно-деформированного со­стояния элементов.

Расчеты жесткости производят с целью предотвращения боль­ших общих деформаций пролетных строений под проходящей вре­менной нагрузкой.

В процессе выполнения рассмотренных выше проверок выявля­ется возможность уменьшения или необходимость увеличения пред­варительно принятых размеров сечения, диаметров стержней ар­матуры, шага их расстановки и т. д. На этом основании произво­дят корректировку размеров на следующем шаге последователь­ного приближения к оптимальным размерам.

При расчете и конструировании пролетного строения с приме­нением ЭВМ можно определять усилия и корректировать размеры сразу для всех элементов пролетного строения и в ходе последо­вательного приближения быстро получать оптимальные размеры этих элементов.

При ручных расчетах традиционной является такая последо­вательность рассмотрения элементов: плита проезжей части, про­дольные и поперечные балки, главные балки или фермы. При та­кой последовательности в процессе расчета и конструирования постепенно накапливаются данные, необходимые для последующих стадий расчета.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.