Металлические балки пролетных строений мостов
Обновлено: 11.05.2024
В железнодорожных мостах подвижная нагрузка в виде поезда всегда находится на двух фиксированных линиях — рельсах. Основная задача, которая ставится при проектировании моста, состоит в том, чтобы поддержать эти два рельса.
В автодорожных мостах подвижная нагрузка в виде различных автомобилей может находиться в любой точке проезжей части. Задача в этом случае состоит в том, чтобы поддержать плоскость проезда, на которой может быть расположена нагрузка.
Ширина железнодорожных мостов определяется количеством путей на мосту. В абсолютном большинстве случаев они бывают однопутные или двухпутные. Ширина автодорожных мостов в зависимости от интенсивности движения колеблется от 3,5 до нескольких десятков метров.
Подвижные нагрузки автодорожных мостов легче, чем у железнодорожных мостов. Это выражается как в величине давления на ось подвижного состава, так и в расстоянии между осями.
Характер временной нагрузки у железнодорожных мостов близок к тому, что может быть в действительности, так как движение осуществляется поездами. В автодорожных мостах движение осуществляется отдельными автомобилями и маловероятно, что на практике может произойти принимаемое в расчете сочетание самых тяжелых автомобилей с наиболее неблагоприятной расстановкой их в поперечном и продольном направлениях. В связи с этим действительные запасы в конструкциях автодорожных мостов обычно больше, чем расчетные.
В автодорожных мостах допустимы значительно большие упругие деформации, чем в железнодорожных, так как для автомобилей не требуется такая высокая точность положения пути, как для поездов.
Рассмотренные особенности влияют на конструкцию автодорожных мостов, так как в них возможно значительно большее разнообразие систем и конструктивных форм, чем в железнодорожных мостах.
Проезжая часть автодорожного моста в общем случае состоит из дорожной одежды, несущего настила и балочной клетки. Наличие всех этих элементов не обязательно. В отдельных случаях езда может происходить непосредственно по настилу без специальной одежды, а настил может опираться непосредственно на главные балки пролетного строения без балочной клетки или являться частью основной несущей конструкции и т. п.
Рис. 29. Типы деревянных настилов Наиболее распространенным типом одежды в современных мостах является асфальтобетон. В старых мостах в ряде случаев применяли настилы из дерева. Конструкция (рис. 29, а) принималась при этом из деревянных поперечин, укладываемых непосредственно на главные балки, и двух слоев досок.
Достоинство этой конструкции — малый вес, который составляет 150—180 кг на 1 м 2 , и сравнительно небольшие первоначальные затраты, но срок службы ее очень мал. При интенсивном движении верхний настил служит несколько месяцев, а при слабом один-два года. Кроме того, в сырую погоду деревянный настил становится скользким и непригодным для движения с большими скоростями.
Другим типом деревянного настила является конструкция из досок, поставленных на ребро вплотную друг к другу и покрытых асфальтом (рис. 29, б). Доски настила прибиваются друг к другу и образуют монолитную деревоплиту. Одеждой является асфальтобетон, который обладает высокими эксплуатационными качествами. Недостатками такого . настила являются опасность загнивания, недоступность осмотра, трудность ремонта. Вес его составляет 250—300 кг на 1 м 2 .
Рис. 30. Проезжая часть с асфальтобетонным покрытием В современных условиях одежду устраивают обычно из одного или двух слоев асфальтобетона, укладываемого по железобетонной плите (рис. 30). Достоинства асфальтобетона — прочность, однотипность полотна на дороге и мосту и легкость ремонта. Недостаток такого настила — большой вес, составляющий совместно с плитой 500—600 кг/м 2 . Повышение экономичности этой конструкции достигается включением железобетонной плиты в работу главных балок, что дает возможность существенно снизить вес металла в балках.
При всех типах одежды должен быть обеспечен отвод воды, осуществляемый обычно приданием поверхности полотна поперечных и продольных уклонов и выпуском воды в трубки.
Вес настила — одна из основных составляющих постоянной нагрузки автодорожных мостов. При малых и средних пролетах вес одежды и настила во многих случаях превышает сумму веса главных балок и временной нагрузки. Отсюда ясна важность поисков новых типов настилов с меньшим собственным весом.
Рис. 31. Типы металлических настилов Представляет интерес совмещение одежды и настила в одной металлической конструкции с непосредственной ездой по ней, например, из отдельных плиток со сплошной рифленой поверхностью (рис. 31, а) или в виде сквозной конструкции (рис. 31, б) из пластинок, обладающей большой несущей способностью и удобной в эксплуатации.
Основные достоинства металлических настилов с непосредственной ездой по ним — значительное снижение веса по сравнению с существующими типами, опрятность и удобство содержания. Недостатки — большая затрата металла на настил и балочную клетку и дороговизна. Широкого распространения эти предложения не получили.
В конструкциях пролетных строений автодорожных мостов особый интерес представляет вопрос о количестве главных балок.
В 30-е годы в Германии было построено большое количество автодорожных мостов со сплошными стенками. Почти во всех этих мостах независимо от пролета (от 24 до 105 м) и ширины моста (от 10 до 21 м) пролетные строения имеют две главные балки. Это привело в ряде случаев к очень тяжелым и неэкономичным конструкциям.
Послевоенная практика проектирования в Советском Союзе большого количества автодорожных мостов со сплошными стенками показала, что применение двух балок, принятое в немецкой практике, не всегда рационально. Во многих случаях более рациональным решением является постановка нескольких главных балок с непосредственным опиранием на них железобетонной плиты. При этом отпадает необходимость в устройстве балок проезжей части и создаются наиболее благоприятные условия для использования плиты в работе главных балок.
При нескольких главных балках расположение их в поперечном сечении определяется стремлением получить наиболее экономичную и простую в изготовлении конструкцию и одинаковую расчетную нагрузку на все главные балки с тем, чтобы при одинаковом сечении материал был полностью использован во всех балках.
При этом решающее значение приобретает способ определения нагрузки на каждую балку.
Рис. 32. Схемы передачи нагрузки и линии влияния к ним В старых конструкциях не учитывали пространственного характера работы пролетного строения, исходили из предпосылки, что каждая балка работает самостоятельно, и нагрузку, приходящуюся на балку, определяли в предположении работы настила как разрезанного над каждой балкой. Нагрузка, приходящаяся на данную балку от груза, расположенного между нею и смежной балкой, распределялась обратно пропорционально расстояниям по закону рычага (рис. 32, а).
В современных конструкциях при настиле из железобетонной плиты и наличии поперечных связей, перераспределяющих нагрузку между балками, принято рассматривать пролетное строение как жесткий ростверк и определять нагрузку, приходящуюся на каждую балку по методу внецентренного сжатия (рис. 32, б).
При определении нагрузок по закону рычага более нагруженными оказываются средние балки и для уравнивания нагрузок требуется сближение средних балок; при определении нагрузок по методу внецентренного сжатия более нагруженными оказываются крайние балки и для уравнивания расчетных нагрузок необходимо раздвигать средние балки и сближать крайние.
Совместная работа балок в связи с наличием железобетонной плиты и поперечных связей несомненна. Однако количественная оценка характера совместной работы представляет собой известные трудности, поскольку он различен по длине пролетного строения — в середине пролета, где наибольший прогиб, и на опоре, где балки имеют жесткое опирание, картина распределения разная.
Широкое применение ЭЦВМ создает условия для более точных расчетов с учетом жесткости элементов и характера пространственной работы.
В современной отечественной практике металлические пролетные строения автодорожных мостов с разрезными балками находят применение преимущественно при полетах от 40 до 60 м.
При разработке Ленгипротрансмостом серии типовых пролетных строений, рабочие чертежи которых выпущены в 1968, г., специально исследовали вопрос о наиболее рациональном типе поперечного сечения — количестве главных балок и их расстановке; было признано наиболее целесообразным при ширине проезжей части 8 м принять сечение из двух главных балок с расстоянием между ними 6,4 м со средним прогоном (см. рис. 35), опирающимся на верхний узел поперечных связей.
Ленгипротрансмостом разработаны проекты разрезных пролетных строений с пролетами 42 и 63 м, ширина проезжей части принята 8,0 м, тротуаров 1,0 и 1,5 м.
Пролетные строения сварные с монтажными стыками на высокопрочных болтах. Длина блоков 16,05 и 10,5 м.
В качестве материалов для главных балок и прогона принята низколегированная сталь марки 10Г2С1Д для сварных конструкций с расчетным сопротивлением при действии осевых сил 2700 кГ/см 2 и при изгибе 2800 кГ/см 2 .
Рис. 33. Жесткие упоры В расчете учтена совместная работа главных балок с железобетонной плитой.
Собственный вес металлической конструкции и вес железобетонной плиты воспринимаются металлическими балками.
Вес блоков тротуаров, покрытия проезжей части, перил, смотровых приспособлений и временная нагрузка воспринимаются объединенным сечением металлической балки с железобетонной плитой. Жесткие упоры, приваренные к поясам главных балок, состоят из вертикального листа толщиной 20 или 25 мм в зависимости от величины сдвигающей силы, усиленного двумя треугольными ребрами (рис. 33, а).
Рис. 34. Сварное пролетное строение автодорожного моста L=42,0 м Упоры на прогоне имеют лишь одно ребро (рис. 33, б).
В плитах предусмотрены окна, в которые входят упоры, после чего окна заполняют бетоном.
Покрытие состоит из одного слоя асфальтобетона толщиной 5 см, укладываемого на цементнобетонный защитный слой толщиной 4 см. Гидроизоляция проезжей части термопластичная из битумной мастики и арматурных прослоек стеклосетчатой ткани. Поверхности асфальтобетона придан поперечный уклон 2%, вода отводится в водоотводные трубки.
Рис. 35. Поперечные разрезы пролетного строения L=42,0 м При пролете 42,0 м главные балки (рис. 34 и 35) двутаврового сечения с вертикальным, листом высотой 2480 мм, верхним поясом постоянного сечения 420x16 мм и нижним переменного — 750x32 мм в середине пролета, далее 560x32 мм, на участках у опор — 420x16 мм.
Вертикальная стенка усилена ребрами жесткости, установленными на расстоянии 175 см по всей длине балки. Ребра жесткости приварены к верхнему поясу непосредственно, в примыкании к нижнему поясу установлены прокладки.
Рис. 36. Монтажный стык главной балки Стыки вертикальных стенок главных балок (рис. 36) перекрыты парными накладками 400x10x2420 мм, в место стыка устанавливают уголки жесткости 200x125x12 мм. Стык верхнего пояса перекрывается верхними накладками 420x12 мм и двумя нижними полунакладками 190x12 мм; стык нижнего пояса — двумя накладками на всю ширину поясного листа и четырьмя полунакладками шириной по 350 мм. Очертания всех поясных накладок приняты такими, чтобы в первом и втором рядах было не более двух отверстий для минимального ослабления сечения поясного листа.
Прогон принят двутаврового сечения с вертикальным листом 400x10 мм и горизонтальными листами 260x16 мм. Монтажная длина прогонов принята по длине блоков главной балки.
Рис. 37, Схема опирания прогона на узел поперечных связей В местах опирания прогонов установлены ребра жесткости.
Прикрепление прогона к распорке связей осуществляется четырьмя болтами (рис. 37), соединяющими пояс прогона с распоркой, с установкой между ними прокладки. Стыки прогона перекрываются (рис. 38) парными вертикальными и горизонтальными накладками. В местах стыков прогонов установлены дополнительно консольные листы, приваренные к вертикальной накладке и горизонтальной прокладке.
В вертикальных плоскостях пролетного строения через 5,25 м установлены поперечные связи в виде сквозной конструкции (см. рис. 35) с треугольной решеткой, на верхний узел которой опирается прогон. Верхняя распорка связей принята из пары уголков 100х100х10, нижняя — из уголков 125х125х10, раскосы — из парных уголков 90х90х9.
Рис. 38. Монтажный стык прогона Соединение элементов связей с главными балками производится при помощи фасонок, прикрепляемых на высокопрочных болтах к специально уширенным ребрам жесткости.
Соединение элементов связей между собой производится на сварке, решетка поступает на монтаж в готовом виде.
Опорные поперечные связи, используемые в качестве домкратной балки, имеют сквозную конструкцию, аналогичную поперечным связям в пролете, но * отличаются некоторыми изменениями геометрической схемы) вызванными смещением нижних узлов к местам установки домкратов. Увеличены сечения элементов и количество болтов прикрепления к главным балкам. В местах установки домкратов предусмотрено усиление конструкции.
Рис. 39. Продольные связи Нижние продольные связи имеют крестовую решетку (рис. 39). Панель этих связей вдвое больше расстояния между поперечными связями, в крестовой решетке образуются при этом дополнительные распорки. Сечения диагоналей связей приняты из двух швеллеров, которые на концах высаживаются для прикрепления к одиночным фасонкам. В связи с возможной неточностью совпадений отверстий для прикрепления дыры в фасонках в месте пересечения связей сверлятся не на заводе, а на месте сборки. Узлы прикрепления.ясны из чертежа. Верхние продольные связи отсутствуют, так как при наличии железобетонной плиты они не нужны. На время монтажа связь между верхними поясами ограничивается распорками поперечных связей.
Рис. 40. Строительный подъем главных балок Предусмотрен строительный подъем главных балок на величину прогиба от постоянной и половины временной нагрузок, который создается за счет переломов в монтажных стыках (см. рис. 36 и 40). Переломы в стыках осуществлены путем поворота монтажных блоков вокруг пересечения низа вертикальных листов, причем риски на вертикальных листах перпендикулярны верхним и нижним поясам блоков, а на накладках риски повернуты на определенные углы.
Виды металлических пролетных строений со сплошными главными балками, области применения
По статической схеме пролетные строения со сплошными балками могут быть:
Разрезные пролетные строения со сплошными балками (рис. ll.l, а) устраивают редко при пролетах до 42 м. Высота балок у них составляет 1/12. 1/15 пролета. При наличии крана необходимой грузоподъемности установка этих пролетных строений на опоры кранами — наиболее простой способ их монтажа. При установке нескольких балочно-разрезных пролетных строений их можно соединить в неразрезную систему и надвигать по постоянным опорам мостов.
При пролетах более 42 м экономически целесообразнее становятся неразрезные балки (рис. I l.l,б). В настоящее время при пролетах до 147 м неразрезные балки обычно имеют постоянную высоту по длине всех пролетов. Высота неразрезных балок составляет от 1/20 пролета при пролетах 63 м до 1/40 пролета при пролете 147 м. Длины крайних пролетов в неразрезных пролетных строениях следует назначать в пределах 70. 75 % от длины средних пролетов.
Однако если исходить из условия экономного расхода материала, то уже при пролетах 84 и 105 м возникает целесообразность применения пролетных строений с переменной высотой по длине пролета. Над промежуточными опорами высоту целесообразно увеличить (рис. 11.1, в) для восприятия возрастающих отрицательных изгибающих моментов. В этом диапазоне пролетов целесообразно ломаное очертание нижнего пояса, при этом почти на 75 % средней части пролета высота может быть постоянной.
При пролетах 105 м и более высоту неразрезных балок по соображениям экономии материала целесообразно изменять по всей длине (рис. I l.l, г). Обычно высоте придают криволинейное очертание, что усложняет изготовление балок и их монтаж, но улучшает их архитектурные качества.
Высота неразрезных балок с переменной высотой над опорами обычно в 1,5. 2 раза больше высоты в пролете. В середине пролета таких балок их высота может составлять до 1/60 пролета.
Балочно-консольные пролетные строения со сплошными главными балками в настоящее время не применяют, так как они ухудшают эксплуатационные характеристики пролетных строений дополнительным количеством деформационных швов. Кроме того, в настоящее время при любых грунтовых условиях освоена технология возведения фундаментов для опор, исключающих возможность их неравномерных и больших осадок, что исключает основную причину, вызвавшую необходимость применения балочно-консольной системы.
Тип поперечных сечений пролетных строений со сплошными главными балками зависит от конструкции проезжей части, габарита пролетного строения и величины пролета. Основными несущими элементами поперечных сечений являются балки двутаврового или коробчатого сечений (рис. 11.2).
Главные балки чаще выполняют коробчатого сечения с прямоугольным или трапециевидным сечением. Трапециевидная форма сечения коробчатых балок имеет преимущества по архитектурным и аэродинамическим соображениям. Кроме того, она позволяет иметь опору меньшей ширины.
Верхний пояс главных балок может быть стальным или железобетонным. В первом случае получается стальное, а во втором — сталежелезобетонное пролетное строение.
Количество главных балок в поперечном сечении пролетного строения зависит от габарита моста и величины пролета главных балок. При увеличении пролетов имеется тенденция к уменьшению количества главных балок (при больших пролетах выгоднее иметь небольшое количество более мощных балок). В последние десятилетия наметилась тенденция к применению в металлических пролетных строениях как с железобетонной, так и металлической проезжей частью сплошных стальных коробчатых (прямоугольных и трапециевидных) балок, которые хорошо сопротивляются кручению, более равномерно, чем двутавровые, распределяют временную нагрузку. В широких мостах в поперечном сечении возникает необходимость применения большего количество главных балок.
Основные виды стальных пролетных строений
Стальные пролетные строения мостов имеют различные статические схемы и конструкции, способы соединения элементов, виды мостового полотна и другие особенности.
По статистическим расчетным схемам главных несущих элементов стальные пролетные строения бывают:
• балочные (разрезные, консольные, неразрезные) — (рис. 7.8);
• рамные (неразрезные, с наклонными стойками и др.) — (рис. 7.9);
• арочные (трех-, двухшарнирные и бесшарнирные) — (рис. 7.10);
• висячие (с гибким кабелем, шарнирной цепью и др.) — (рис. 7.11);
• комбинированные (балка с аркой, балка с кабелем, вантовые и др.). По виду металла пролетные строения бывают из углеродистой или
низколегированной стали, обычного или северного исполнения.
По способу соединения элементов стальные пролетные строения делятся на клепаные, сварные, болтосварные, клепано-сварные (на заводе элементы изготавливают сварными, а на монтаже соединяют заклепками или болтами).
По уровню расположения проезжей части пролетные строения бывают: с ездой поверху, с ездой понизу, с ездой посередине, а также с двухъярусным расположением проезжей части. Балочные пролетные строения с ездой поверху имеют меньший расход стали, кроме того, применение таких конструкций снижает объем опор.
Рис. 7.8. Виды стальных мостов: а — мост с двухпролетным неразрезным и разрезным однопролетным строением; б — мост с консольными строениями
Рис. 7.9. Схемы рамных мостов:
а — рамный неразрезной трехпролетный мост; б — рамный однопролетный
мост; 1 — стойки; 2 — ригель; l — пролет однопролетного рамного моста;
l1, l2, l3 — пролеты многопролетного рамного моста; h — высота рамы; H — горизонтальная опорная реакция; V — вертикальная опорная реакция
Рис. 7.10. Схемы арочных мостов: а — с ездой посередине; б — с балкой жесткости
Балочно-неразрезные пролетные строения. Главной несущей частью этих пролетных строений являются многопролетные статически неопределимые сплошностенчатые балки или стержневые фермы, опирающи-
Рис. 7.11. Схемы висячих мостов: а — с балкой жесткости; б — с закреплением кабелей в устоях; в — с наклонными подвесками; 1 — кабель; 2 — деформированное состояние кабеля при загрузке левого пролета; 3 — балка жесткости; 4 — деформированное состояние балки жесткости при загрузке полупролета; 5 — вертикальная подвеска; 6 — пилон; 7 — оттяжка; 8 — анкерное закрепление оттяжки; 9 — наклонные подвески
еся на одну шарнирно-неподвижную и две или более шарнирно-подвижные опорные части (рис. 7.12).
| Рис. 7.12. Балочно-неразрезное пролетное строение |
Преимуществом балочно-неразрезных пролетных строений по сравнению с разрезными являются: меньшая масса стали при больших пролетах, большая вертикальная и горизонтальная жесткость, уменьшение объема кладки опор, возможность навесной сборки без усиления пролетных строений. Экономическая эффективность балочно-неразрезных пролетных строений возрастает с увеличением постоянной нагрузки, т.е. с увеличением длины пролета. Неразрезными фермами перекрываются
пролеты до 300 м, но неразрезные фермы чувствительны к неравномерным осадкам опор, поэтому они, как правило, не применяются при слабых грунтах.
Балочно-консольные пролетные строения. Главной несущей частью этих пролетных строений является многопролетные шарнирные статически определимые сплошные балки или фермы (рис. 7.13). Они состоят из подвесных и анкерных пролетных строений с одной или двумя консолями. Пролет, включающий подвесное пролетное строение и консоли анкерного, называется сборным. В зависимости от числа консолей различаются мосты одноконсольные и двухконсольные. Консольные фермы сохраняют преимущества неразрезных, но, будучи разрезными, менее чувствительны к неравномерным осадкам опор, поэтому могут применяться при любых грунтах основания. Величина пролетов, перекрываемых консольными фермами, достигает 220 м. Недостатком консольных ферм является меньшая жесткость, чем у неразрезных.
Арочные мосты состоят из металлических арочных пролетных строений и массивных опор (рис. 7.14). Арочные мосты бывают со сплошными и сквозными арками. Сплошные арки наиболее просты по конфигурации и удобны для сборки. Сквозные арочные фермы состоят из криволинейных поясов и раскосной решетки. Мостовое полотно и балки проезжей части имеют конструкцию, подобную балочным пролетным строениям. По конструкции арочные фермы могут быть: серповидного очертания, с параллельными поясами, портальные арочные фермы. Стрела подъема арочных ферм составляет от 1/4 до 1/6 пролета, а высота от 1/14 до 1/16 пролета. Элементы арочных ферм имеют коробчатые и Н-образные сечения, как у балочных ферм.
| Рис. 7.13. Балочно-консольные пролетные строения |
Основными преимуществами арочных пролетных строений по сравнению с балочными являются следующие: меньший расход стали при больших пролетах, большая вертикальная жесткость, лучшие архитек-
Рис. 7.14. Основные системы металлических арочных мостов: а — арочный двухшарнирный однопролетный мост с ездой поверху; б — трех-шарнирный мост с ездой поверху; в — арочный мост с ездой посередине; г — арка с жесткой затяжкой; д — деталь конструкции арки; 1 — конструкция проезжей части; 2 — надарочные стойки; 3 — арка; 4 — подвески; 5 — затяжка; 6 — поперечные балки; 7 — связи в уровне проезжей части; 8 — продолбная балка; 9 — связи вдоль арок (нижние связи)
турные качества. Недостатками являются: сложность унификации и типизации криволинейных арочных конструкций, увеличение объема кладки опор, необходимость устройства более сложных и дорогих фундаментов, воспринимающих, кроме вертикального давления, горизонтальный распор арок.
В висячих мостах главным несущим элементом служат гибкие цепи (или кабели), перекинутые через высокие стойки (пилоны) и закрепленные концами в анкерных опорах. К цепям подвешивается проезжая часть. Эти мосты применяются в основном на автомобильных дорогах. Висячие мосты обладают малой жесткостью, так как при перемещении нагрузки вдоль моста цепь меняет свою геометрическую форму. Для уменьшения деформативности гибких висячих мостов применяются балки жесткости, наклонные оттяжки (ванты), идущие прямо от верха пилонов и поддерживающие крайние панели проезжей части, жесткое крепление цепи (троса) в центре пролета.
Байтовые мосты представляют собой геометрически неизменяемую систему, в которой проезжая часть поддерживается при помощи наклонных вант (стальных канатов), спускающихся с пилона. В вантовых мостах все ванты работают на растяжение. Жесткость вантовых мостов обусловлена предварительным напряжением вант.
Байтовые и висячие мосты бывают с одним или двумя вертикальными или наклонными пилонами в виде П-образных, А-образных и других рам или отдельно стоящих стоек из стали или железобетона.
Достоинствами вантовых и висячих систем являются: рациональное использование высокопрочных сталей в растянутых элементах, способность перекрывать очень большие пролеты, высокая экономичность при больших пролетах, возможность навесной сборки, высокие архитектурные качества.
По способу устройства мостового полотна пролетные строения стальных мостов бывают: на деревянных мостовых брусьях, металлических поперечинах, сплошном железобетоном основании, на балласте, на ортотропной плите.
Основные части пролетных строений. Стальные пролетные строения мостов (рис. 7.15) состоят из следующих основных частей:
• главных несущих элементов (балок, арок, ферм, и др.);
• продольных и поперечных связей между главными несущими элементами.
Главные несущие элементы пролетных строений представляют собой балки, фермы, рамы, арки и другие конструкции различных стати-162
Рис. 7.15. Основные части пролетного строения: 1 — главный несущий элемент-ферма; 2 — распорка верхних продольных и поперечных связей; 3 — диагональ верхних продольных связей; 4 — нижние
ческих схем. Они перекрывают пространство между опорами моста, воспринимают постоянную и временную подвижную нагрузку от проезжей части и передают ее опорам.
Продольные и поперечные связи устраивают между главными несущими элементами. Они располагаются в плоскостях верхнего и нижнего поясов главных элементов. Связи обеспечивают пространственную неизменяемость, жесткость и устойчивость (рис. 7.16, 7.17).
| Рис. 7.16. Схемы поперечных связей между фермами |
Проезжая часть металлических железнодорожных мостов устраивается на продольных и поперечных балках пролетных строений (рис. 7.18). Высота продольных и поперечных балок в современных конструкциях назначается одинаковой. Продольные балки прикрепляются к поперечным, а поперечные балки — к главным несущим элементам пролетных строений. Таким образом, эти балки проезжей части воспринимают нагрузку от мостового полотна и передают ее главным несущим элементам. Продольные балки двутаврого сечения состоят из вертикального листа, поясных уголков и верхнего горизонтального лис-
Рис. 7.17. Схемы продольных
связей между фермами: а — крестовая; б — с дополнительными распорками; в — ромбическая; г — полураскосная
2 1 '4
Рис. 7.18. Проезжая часть металлической
1 — нижний пояс фермы; 2 — продольные
балки; 3 — поперечные балки;
4 — тормозные связи
та. Поперечные балки имеют двутавровые сечения, состоящие из вертикального листа, поясных уголков и горизонтальных листов.
Смотровые приспособления представляют собой лестницы, трапы с перилами, катучие тележки, подъемные люльки и другие устройства для осмотра, очистки, окраски, ремонта любой части стального пролетного строения.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!
Стальные и сталежелезобетонные мосты
Стальные балочные разрезные пролетные строения балочно-разрезных систем являются типичными индустриальными строительными конструкциями из элементов полной заводской готовности. Пролетные строения длиной 33— 110 м балочно-разрезной системы относятся к наиболее массовым типовым конструкциям, применяемым в мостах под железную дорогу.
Балочное пролетное строение
Наиболее рациональны балочные болтосварные пролетные строения со сварными заводскими соединениями и монтажными соединениями на высокопрочных болтах, что обеспечивает экономию стали и уменьшение трудоемкости монтажа. В железнодорожных мостах с ездой поверху применяют, в основном, типовые сталежелезобетонные пролетные строения с балластным мостовым полотном.
Балочные неразрезные пролетные строения
Стальные пролетные строения балочно-неразрезных систем с решетчатыми фермами получили широкое применение в мостах под железную дорогу. В отечественном мостостроении разработаны и внедрены типовые неразрезные болтосварные пролетные строения с пролетами до 154 м.
Стальные пролетные строения с коробчатыми главными балками неразрезной системы получили большое распространение в мостах под автодорожную нагрузку. Пролет для мостов такого типа — 300 м достигнут при строительстве мостового перехода через бухту Гуанабара между городов и Рио-де-Жанейро и Ниттерой (Бразилия).
Пример балочного неразрезного пролетного строения
Ponte Rio–Niteroi bridge
Схема пролетного строения, перекрывающего судоходную часть бухты, 200 + 300 + 200 м. В поперечном сечении пролетное строение состоит из двух коробчатых балок со стенками переменной высоты и ортотропной плитой проезжей части. Пролетное строение собрано из шести крупных блоков длиной 262,176 и 262 м с подачей их на плаву.
В качестве плашкоута использовали блок среднего пролета длиной 176 м, устанавливаемый в последнюю очередь. К числу наиболее интересных сооружений этой системы, построенных в СССР, относятся мост через канал им. Москвы в Химках, мост через Обь в Новосибирске, эстакадная часть моста через р. Днепр в Киеве, мост через р. Томь в Томске, эстакада у Рижского вокзала в Москве.
Первым в практике мирового мостостроения цельносварным мостом с неразрезными сплошностенчатыми пролетными строениями является мост им. Е. О. Патона через р. Днепр в Киеве.
Консольные стальные мосты
Консольные стальные мосты с решетчатыми фермами ввиду своей огромной стоимости и неэстетичного вида не получили широкого распространения.
К наиболее крупным сооружениям этой системы относятся
Мостовой переход через гавань в Осака (Япония) с пролетом 510 м
Арочные стальные мосты
Арочные стальные мосты применяются относительно редко. Максимальный размер пролета составил 504 м на мосту через залив Кил-ван-Кул в Нью-Йорке (США) и 503 м на мосту в Сиднее (Австралия).
Рамные и комбинированные металлические мосты
В современных металлических автодорожных и городских мостах часто находят применение рамные и комбинированные системы пролетных строений, образованные путем объединения нескольких простых систем. Чаще всего комбинированные системы образуют, сочетая балки или фермы с аркой, дополнительным полигональным поясом, шпренгелем или отдельными дополнительными элементами.
Некоторые виды комбинированных систем имеют существенные технико-экономические преимущества, заключающиеся в меньшей затрате на них металла по сравнению с простыми балочными системами, или в обеспечении большей их жесткости. В большинстве случаев комбинированные системы имеют архитектурные преимущества и поэтому их применяют в городских мостах.
К наиболее интересным мостам рамных и комбинированных систем, построенными мостостроительными организациями, следует отнести
Арочный мост через реку Арпа — stroyone
Большая крутильная жесткость коробчатых главных балок позволила эффективно использовать их для криволинейных в плане мостов и разработать, и внедрить совершенно новую необычную форму пролетных строений С только одной несущей балкой коробчатого сечения по оси проезда (например, эстакада через шлюзы Днепрогэса в Запорожье).
Вантовые металлические мосты
Вантовые системы являются новыми прогрессивными конструкциям и металлических пролетных строений, позволяющими наиболее экономично перекрывать пролеты 600 м и более.
Примеры вантовых мостов
Висячие мосты
В мостах висячей системы применяются рекордно большие пролеты. Например, пролет 1298 м имеет мост через залив Верразано-Нерроуз (США). Строительство висячих мостов больших пролетов является особенностью американского мостостроения.
Это объясняется специфичностью географического расположения многих крупнейших американских городов, которые возникли либо в устьях глубоководных рек, впадающих в океан, либо на берегу океанских заливов.
Большая глубина рек, интенсивное судоходство крупногабаритных океанских судов, тяжелые грунтовые условия делали висячие мосты с уникальными по своей длине пролетами наиболее целесообразными и экономически оправданными.
Примеры висячих мостов :
Общепринятая система висячего моста представляет собой непрерывный гибкий кабель, проходящий по стальным пилонам и закрепленный в анкерах, заложенных на берегах. К кабелю на вертикальных подвесках подвешена балка жесткости, на которую в одном или двух ярусах опирается проезжая часть. Балка жесткости делается разрезной или неразрезной, чаще всего применяется трехпролетная схема, хотя построены и многопролетные мосты.
Пролетные строения со сплошностенчатыми главными балками
В сварном мостостроении нашли распространение пролетные строения со сплошностенчатыми главными балками. Этому способствовали следующие их особенности:
- сплошные главные фермы наиболее приспособлены к технологии заводской сварки, при этом эффективно используется автоматическое оборудование, так как швы ферм удобно расположены, непрерывные, прямолинейные и большой протяженности;
- существенно сокращается количество монтажных элементов и стыков, что имеет важнейшее значение для цельносварных мостовых конструкций;
- монтажные элементы сплошных одностенчатых главных балок наиболее удобны для транспортирования;
- пролетные строения наиболее соответствуют современным пространственно работающим системам и позволяют эффективно использовать материал конструкций с соблюдением принципов концентрации металла, совмещения функций и использования материалов с повышенными механическими характеристиками;
- мосты в наибольшей степени отвечают требованиям эстетики и позволяют легко вписать сооружение вокружающий ансамбль.
Сталежелезобетонные пролетные строения
Наиболее распространенным типом стальных мостов со сплошностенчатыми балками являются сталежелезобетонные пролетные строения с пролетами в неразрезных системах до 84 м.
В последние годы запроектированы унифицированные типовые проекты сварных сталежелезобетонных пролетных строений с монтажными стыками на сварке и на высокопрочных болтах разрезные и неразрезные.
Для использования несущей способности железобетона проезжей части предусматривается обжатие растянутых опорных участков неразрезных строений пучками предварительно напряженной арматуры, либо домкратами, либо заданием на монтаже предварительного напряжения выгибом стальных главных балок.
Сталежелезобетонные объединенные балки нашли применение также и в комбинированных системах, как их составные элементы:
- комбинированные пролетные строения типа балок с подпружными арками;
- комбинированные вантовые системы с воспринятым распором, создающим обжатие железобетонной проезжей части и т. п.
Стальная ортотропная плита проезжей части автодорожных мостов
В последнее время все более широкое распространение находит сравнительно новая конструкция для отечественного стального мостостроения — стальная ортотропная плита проезжей части автодорожных мостов.
Главное достоинство этой конструкции — небольшой собственный вес и участие ее в работе пролетного строения в качестве верхнего пояса главных балок. По сравнению с железобетонной проезжей частью стальная ортотропная плита эффективно работает на любом участке пролетного строения как в зоне положительных, так и отрицательных изгибающих моментов главных балок.
Заводская готовность пролетных строений во много раз повышается, что позволяет резко сократить сроки строительства, ликвидировать сезонность монтажных работ. Меньшая масса (почти в два раза) стальных пролетных строений дает им важное технологическое качество — возможность выполнения главных балок неразрезных пролетных строений постоянной, удобной для транспортирования высоты (безгоризонтального членения) для большинства пролетов.
Применение стальной ортотропной плиты позволило создать новые высокоэффективные формы пролетных строений с коробчатыми главными балками, нашедшими широкое применение в балочных разрезных и неразрезных системах, в составе комбинированных конструкций, рамных, вантовых, висячих и др.
Повышенная и высокопрочная сталь
Новым в сварном мостостроении является применение сталей повышенной и высокой прочности. Стали с высокими прочностными характеристиками открывают большие возможности в области увеличения пролетов балочных мостов и совершенствования конструктивных форм.
В течение последнего десятилетия высокопрочные стали широко применяются за рубежом, что позволило построить высокоэкономичные сооружения с рекордной величиной пролета.
Высокопрочные стали были применены при проектировании и строительстве большого городского моста в Каменец-Подольском. Для пролетных строений моста высокопрочная сталь была использована в комбинации со сталью обычных марок по принципу бистальных конструкций:
- для нижних поясов главных балок — высокопрочная сталь
- для остальных элементов — сталь с низкими прочностными характеристиками.
При этом допускались пластические деформации вертикальных стенок на участке сопряжения с высокопрочными сталями.
Сталь повышенной прочности была успешно внедрена на мосту через старое русло р. Днепра в Запорожье, на пролетных строениях пойменной части Московского моста через р. Днепр в Киеве, мостах через канал им. Москвы в Химках, р. Томь в Томске.
Монтажа стальных и сталежелезобетонных пролетных строений
Основные методы монтажа стальных и сталежелезобетонных пролетных строений следующие:
- установка на опоры готовых пролетных строений кранами;
- сборка на подмостях в монтируемом пролете; ;
- навесная сборка;
- перевозка пролетных строений на плавучих средствах;
- надвижка пролетных строений.
Одной из тенденций современного мостостроения является крупноблочный монтаж: сборка пролетных строений из заранее укрупненных элементов. При использовании плавучих средств масса укрупненных блоков достигает 4— 5 тыс. т. Метод крупноблочного монтажа был успешно применен при сооружении железнодорожного моста через р. Дон в Ростове и городского моста через старое русло р. Днепра в Запорожье.
Технология строительства мостов
Фундаменты мелкого заложения в сухих и маловлажных грунтах возводят в открытых котлованах. В подготовительный период завозят необходимое оборудование, проводят геодезические работы и планировку площадки.
Свайные фундаменты на забивных железобетонных сваях
В строительстве мостов свайные фундаменты на забивных железобетонных сваях, как правило, применяют железобетонные призматические сваи сечением 35х35 см и 40х40 см, длиной 6…18 м.
Свайные фундаменты на забивных железобетонных сваях
Фундаменты на забивных железобетонных сваях
Фундаменты опор мостов на буронабивных сваях (БНС)
Фундаменты опор мостов на буронабивных сваях (БНС) сооружают путем устройства в грунте скважин с последующим заполнением их армированным бетоном. В мировой практике строительства БНС нашли широкое применение при больших нагрузках и большой глубине залегания прочных грунтов (до 120 м).
Свайные фундаменты опор на вибропогружаемых железобетонных оболочках
Свайные фундаменты опор на вибропогружаемых железобетонных оболочках диаметром 1 м и более применяют для опор с плитой свайного ростверка и для безростверковых опор.
Глубина погружения оболочек может доходить до 70 м, а несущая способность до 200 тс и более. Сборные железобетонные оболочки заполняют монолитным бетоном или железобетоном.
Фундаменты опор на опускных колодцах
Фундаменты опор на опускных колодцах рименяют, если прочный грунт залегает на относительно небольшой глубине, но фундаменты мелкого заложения при этом будут слишком дорогостоящими, а свайные фундаменты нецелесообразны из-за недостаточной глубины забивки свай.
Строительство устоев и промежуточных опор
Возведение устоев
Устои могут иметь обсыпную (свайные, козловые, безростверковые) или необсыпную (с обратными стенками, с откосными крыльями) конструкцию. Под железобетонные пролетные строения длиной до 33 м и более обычно используют обсыпную козловую конструкцию устоев с фундаментами на забивных и буронабивных сваях.
Щитовая опалубка устоя
Возведение пойменных опор
При отсутствии воды на пойме и маловлажных грунтах сваи забивают с поверхности грунта. Котлован разрабатывают экскаватором с узким ковшом для возможности выемки грунта между сваями. Головы свай срубают и арматуру заводят в тело ростверка.
Возведение русловых опор
Строительство русловых опор является наиболее сложной частью всего процесса возведения моста. Технология возведения русловых опор зависит от множества факторов, таких как природные условия строительной площадки, геологическое строение в русловой части, принятая конструкция фундамента, интенсивность ледохода.
Возведение пролетных строений
Монтаж сборных железобетонных пролетных строений
Балки пролетного строения
Монтаж ребристого пролетного строения
Конструкция сборных балочных пролетных строений
Сборные балочные пролетные строения можно подразделить на ребристые и плитные. Пролетные строения формируются из отдельных монтажных блоков — балок или плит.
Наибольшее распространение в последние годы находят ребристые пролетные строения (ПС) из цельноперевозимых тавровых балок полной длиной до 33 м с монолитными продольными стыками по плитам балок.
Изготовление цельноперевозимых балок и их транспортировка
Изготовление предварительно напряженных цельноперевозимых балок с натяжением арматуры на упоры до бетонирования на заводах МЖБК осуществляется по поточно-агрегатной технологии в специализированных цехах
Особенности изготовления тавровых типовых балок с каркасной арматурой
В настоящее время каркасные балки часто изготавливают стендовым методом на базах мостостроительных организаций, занимающихся строительством и ремонтом мостов. Для формования балок используют металлическую раскрывающуюся опалубку.
Краны, применяемые для монтажа балок
В мостостроении применяют общестроительные и специальные краны для строительства мостов. Общестроительные краны предпочтительнее специальных из-за дефицитности последних и необходимости их перевозки, сборки и разборки, что увеличивает временные затраты и стоимость монтажа.
Схемы и правила строповки балок
При погрузке-разгрузке балок и их монтаже необходимо строго соблюдать правила строповки (захвата) балок. Для строповки балок крюками и стропами при длине – до 15 м в их конструкциях предусматриваются петли.
Разновидности технологических схем монтажа
Для выбора оптимальных схем сооружения пойменных и русловых пролетных строений разрабатываются варианты технологических схем и проводится их сравнение по технико-экономическим показателям.
Укрупнительная сборка разрезных составных железобетонных балок
При длине балки 42 м и весе 90 тс укрупненные таким образом балки устанавливают в проектное положение с помощью шлюзового крана грузоподъемностью 100 т или двух козловых кранов.
Монтаж сборных неразрезных пролетных строений
Неразрезные пролетные строения из ребристых балок широко использовали в мостах и путепроводах. В основу конструкции легло использование типовых преднапряженных балок длиной 33 и 24 м.
Монтаж железобетонных предварительно напряженных составных пролетных строений
Конструкция сборных балочно-неразрезных предварительно напряженных пролетных строений
Пролетные строения с пролетами до 150 м собирают из отдельных блоков длиной до 4 м и массой до 60 т. Блоки изготавливаются на заводах МЖБК или полигонах. Составные по длине железобетонные пролетные строения успешно применяются как для балочных, так и для рамных систем.
Монтаж железобетонных предварительно напряженных пролетных строений
Для возведения неразрезных балочных пролетных строений применяются следующие методы монтажа:
Возведение монолитных балочных предварительно напряженных пролетных строений
Конструкция балочных пролетных строений
Монолитные балочные предварительно напряженные пролетные строения могут быть неразрезными, в том числе криволинейными в плане, при этом количество деформационных швов значительно сокращается, что важно для нормальной эксплуатации сооружений.
Варианты технологических схем
Бетонирование балочных неразрезных предварительно напряженных пролетных строений на сплошных подмостях
В настоящее время бетонирование пролетных строений секциями на сплошных подмостях широко применяется. Длина секций, как правило, включает 2-3 пролета.
Навесное бетонирование
Пролетные строения, бетонируемые навесным способом, имеют обычно коробчатое поперечное сечение с вертикальными стенками, с постоянной или переменной по длине высотой
Циклическая продольная надвижка
Суть метода циклической продольной надвижки или, точнее, конвейерно-тылового бетонирования с продольной надвижкой, заключается в том, что секции пролетного строения длиной 20 и более метров бетонируют на стапеле, и после натяжения арматуры конструкция надвигается в пролет
Сооружение сталежелезобетонных балочных пролетных строений
Конструкция сталежелезобетонных пролетных строений
Строительство сталежелезобетонных пролетных строений за рубежом началось в конце 1940-х годов. Применяют сталежелезобетонные мосты разных систем: балочные, рамные, комбинированные. Сталежелезобетонные балки жесткости используют в вантовых и висячих мостах малых пролетов.
Монтаж типовых сталежелезобетонных пролетных строений со сборной железобетонной плитой
Возведение сталежелезобетонных пролетных строений производится в два этапа. На первом устанавливают в проектное положение стальные конструкции, на втором монтируют железобетонную плиту.
Основные схемы установки стальных балочных конструкций в проектное положение
Возведение сталежелезобетонных пролетных строений с монолитной плитой
При бетонировании плиты необходимо стремиться к максимальному устранению вредного влияния на продольный профиль прогибов стальных балок от веса укладываемого бетона. Для этого плиту бетонируют в несколько стадий и устанавливают временные опоры в серединах пролетов
Монтаж балочных неразрезных коробчатых стальных пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части
Конструкция коробчатых пролетных строений
Коробчатые пролетные строения с ортотропной плитой проезжей части значительно легче сталежелезобетонных. При этом они обладают достаточной жесткостью на кручение, а также имеют существенные технологические преимущества
Конвейерно-тыловая сборка с циклической продольной надвижкой с аванбеком
Продольная надвижка с аванбеком применяется наиболее часто для мостов и путепроводов с коробчатой ортотропной конструкцией. Сборка пролетного строения осуществляется на насыпи подхода, на специальном стапеле, который располагается по оси надвигаемого пролетного строения.
Монтаж стальных пролетных строений сквозной системы
Конструкция сквозных пролетных строений
Для пролетов до 84 м возможно устраивать классическую конструкцию проезжей части с балочной клеткой из поперечных и продольных балок и железобетонной плитой проезжей части. Для больших пролетов целесообразно облегчать проезжую часть за счет применения ортотропной плиты проезжей части
Сборка сквозных пролетных строений разрезной системы с гибкими поясами на сплошных подмостях
Сборка пролетных строений на сплошных подмостях отличается от других способов простотой и безопасностью производства работ, а также высокой точностью.
Полунавесная сборка балочных сквозных пролетных строений
При полунавесной сборке пролетных строений подмости устраивают не сплошными, а в виде отдельных опор (рам), расположенных под узлами ферм с гибкими поясами
Навесная сборка сквозных пролетных строений
Навесной монтаж металлического пролетного строения способом навесной сборки основан на принципе постепенного наращивания пролетного строения в пределах между постоянными опорами без подмостей или временных промежуточных опор.
Продольная надвижка сквозных пролетных строений
Общая схема организации работ аналогична применяемой для сплошностенчатых пролетных строений. Сначала пролетное строение возводится на берегу поэтажным, секционным или комбинированным методом. Затем производится его продольная надвижка.
Установка сквозных пролетных строений на опоры с помощью плавучих средств
Установка сквозных пролетных строений с помощью плавучих средств применяется довольно часто на больших реках для многопролетных мостов при наличии парка понтонов или барж.
Строительство арочных, висячих и вантовых мостов
Постройка арочных мостов
Монолитные арки бетонируют при пролетах до 20…30 м без деления на секции с интенсивной укладкой смеси слоями с обеих сторон от пят к замку. Кроме бетонирования на подмостях и кружалах, возможно использование метода навесного бетонирования и навесной сборки.
Строительство вантовых мостов
Основные схемы сборки вантовых пролетных строений со стальными балками жесткости:
Строительство висячих мостов
Устройство мостового полотна
Мостовое полотно является наиболее нагруженным в процессе эксплуатации элементом моста. Оно находится под воздействием силовых и природных факторов (динамическое воздействие транспорта, дождевая вода и снег, противогололедные реагенты, нагрузки от механизмов, используемых при эксплуатации мостов и дорог, температурные воздействия и проч.).
Устройство дорожной одежды, гидроизоляции, дренажа, ограждений проезжей части
Дорожная одежда включает в общем случае при железобетонной плите проезжей части: выравнивающий бетонный слой толщиной не менее 30 мм из бетона (при монолитной плите отсутствует), гидроизоляцию, защитный слой толщиной не менее 60 мм, асфальтобетонное покрытие.
Читайте также: