книги / Проектирование транспортных сооружений

Глава 3

СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПРОЛЕТНЫЕ СТРОЕНИЯ Э С ТА КА Д

3.1.МЕТОДЫ ВОЗВЕДЕНИЯ СБОРНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

Широкое распространение в современном отечественном строитель­ стве находят эстакады из сборного железобетона. Возводят их и за рубежом. Методы возведения сборных эстакад направлены на сокра­ щение трудовых затрат на монтаже, круглосезонное ведение работ с ис­ пользованием блоков максимальной заводской готовности. Конструк­ ция сборных железобетонных эстакад и их армирование зависят от принятого способа строительства.

Пролетные строения железобетонных эстакад можно монтировать из сборных цельнопролетных балок, устанавливаемых на возведен­ ные ранее капитальные или временные опоры. При этом в зависимости от грузоподъемности кранового оборудования сборным блоком может быть одна балка, несколько соединенных в поперечном направлении балок или даже целое разрезное пролетное строение. Такой способмонтажа применяют чаще всего в эстакадах балочно-разрезной или балочно-неразрезной системы, образуемых объединением над опорами разрезных балок (рис. 3.1, а).

Монтаж осуществляется различными механизмами в зависимости от местных условий. Если позволяет грузоподъемность, то монтаж ведут стреловыми кранами на пневмоколесном или гусеничном ходу (см. рис. 3.1, а). Установку в пролет цельнопролетных балок возможно производить портальными кранами, перемещающимися по специаль­ ным путям вдоль эстакады на поверхности земли (рис. 3.1, б). При боль­ шой длине и высоте эстакады или невозможности устройства порталь­ ных кранов применяют шлюзовые краны, передвигающиеся по гото­ вой части эстакады и монтирующие балки перед собой (рис. 3.1, в). Если эстакады проходят над водой, то балки можно доставлять к месту монтажа на плаву.

Сборные элементы длиной более 30 м менее удобны при транспор­ тировании, и поэтому их членят по длине на короткие блоки. На стро­ ительной площадке затем ведут укрупнительную сборку, после чего собранные балки устанавливают в проектное положение кранами. Про­ летные строения эстакад неразрезной или рамной системы с пролетами более 30—40 м монтируют из коротких блоков, непосредственно уста­ навливаемых в пролет. Простейший способ такой сборки — укладка

блоков на сплошных подмостях	с последующим их объединением
путем омоноличивания стыков и	натяжения продольной арматуры

(рис. 3.1, г). Такой способ, однако, требует возведения большого ко­ личества подмостей и ведет к загромождению подэстакадного прост­ ранства. Достоинство способа состоит в возможности одновременного

71

а )	f			’SHSEHZHZIZIZ:ъ,
JL			У	Тттт+	\
		Л и		Т7< // / у V / ■Jii Wд:
	_ J ______		' 3	1	?

Р и с.	3.1.	С хем ы м о н т а ж а	п р о л етн ы х стр о ен и й и з ц ел ь и о п р о л е тн ы х			б а л о к	и б л о ­
			к о в н а п о д м о с тя х :
/ — цельнонролетная балка;			2 — стреловой	кран;	3 — капитальная опора;	4 — временная
опора;	5 -	портальный кран;	6 —шлюзовой	кран;	7 — блок пролетного строения;		8 — пере­

мещающиеся подмости; 9 — монтажный кран

включения в работу всего сооружения по статической схеме, соответст­ вующей его работе в процессе эксплуатации.

Перемещающиеся подмости применяют при большом диапазоне пролетов (30—84 и даже 105 м).

Более экономичным следует считать устройство подмостей только в одном пролете. После монтажа пролетного строения в этом пролете подмости разбирают и перемещают в следующий пролет. Усовершенст­ вованной разновидностью этого способа строительства является метод попролетной сборки. Подмости представляют собой в этом случае спе­ циальный агрегат, который перемещается из пролета в пролет, опира­ ясь на опоры эстакады и собранную часть конструкции (рис. 3.1, д). Здесь конструкция пролетного строения должна быть такой, чтобы обеспечивалось беспрепятственное перемещение подмостей в очередной пролет. Оба последних способа монтажа включают сооружение в ра­ боту постепенно по одному пролету, что влияет на окончательное рас­ пределение усилий в пролетных строениях.

Продольную надвижку железобетонных пролетных строений при­ меняют при пролетах 40—60 м. По этому методу пролетное строение собирают из отдельных коротких блоков и выдвигают в проектное по­ ложение системой лебедок или толкающими домкратными установка­ ми без использования или с использованием временных промежуточных опор (рис. 3.2, а, б). Этот способ применим для балочно-неразрезных пролетных строений с постоянной высотой. Сборка на подходах про­ летных строений на всю длину требует достаточно протяженной строи­ тельной площадки, что в условиях города не всегда выполнимо. Бо­ лее рациональна надвижка с одновременной тыловой сборкой, при которой конструкция наращивается по одному блоку и выталкивается

72

в пролет (см. рис. 3.2, б) или собирается на целый пролет и только по­ том выдвигается на опоры (рис. 3.2, в ) . При всех разновидностях мето­ да надвижки работа пролетных строений на стадии монтажа и эксп­ луатации значительно отличается. Это требует постановки специаль­ ной временной или постоянной арматуры, иногда ее перестановки во время надвижки, что усложняет конструкцию и увеличивает расход материалов.

Несущие конструкции эстакад балочно-неразрезной и рамной сис­ тем при пролетах более 50—60 м и переменной их высоте целесообраз­ но монтировать из блоков методом навесной сборки. Навесную сбор­ ку ведут от опор уравновешенно в обе стороны до середины пролетов. Напрягаемую арматуру в консолях устанавливают вдоль верхней пли­ ты. По окончании монтажа консолей в серединах пролетов их концы объединяют и устанавливают нижнюю напрягаемую арматуру. Ста­ тические схемы конструкции в процессе монтажа и при работе под эксплуатационными нагрузками здесь тоже разные, хотя это разли­ чие сказывается меньше из-за больших пролетов и, следовательно, большей доли усилий от постоянной нагрузки по сравнению с времен­ ной.

Навесную сборку можно производить кранами, передвигающимися по готовой части консолей и навешивающими блоки впереди себя (рис. 3.2, г ). Однако в случае длинных эстакад требуется большое коли­

сь

Л' '»

К лебедке

•" ITT'» /'TV/'

у >>}

!,;/•! ,//

I»

>//

"■>

»>//!/>.>>///>,

>'■1/)>71

///

>>?))/

6)

‘ -уГ к

S/S Г/>»> У»

/У 77? /// W

у }/У 7" У/f'//,

w w .

7?,

»

Л

Л

I '1

Г I

|-

I I

I'

I I 1—Г ' I

lASza—* -

/ ____________

,____ ___

\

п

11

п

г>

М М

JJJZ L 3 -1

Рис,

3.2.

Схемы

монтажа

пролетных

строений

про­

W > .w w JJ ■М V v>

Я /'7~/У

дольной

иадвнжкой и

на­

весным способом:

д )

7 П 7 Т \ 1 7 Г ч 1 Я Ч Р

К

3 7 Г ч 1 7 Г ч 1 7 Т \]

1 - аванбек;

2 — неподвижный

S P

упор;

3 —временная

опора;

4 —

7 T

1

Iс

]

1

гидравлический

домкрат;

5 —

последний

блок

выталкиваемого

Ц

ш

пролетного

строения;

6 — уста­

ц

навливаемый

блок;

7 — пере­

ставной

упор;

8 — краны

для

навесной

сборки; 9 — монтируе­

7 7 0 У / Л ?

/У У/ У? }У У> У ) /У У /,5 г77Г

мый

блок*. Ю— шлюзовой

кран

73

чество таких кранов либо ограниченное число, но с перестановкой их с опоры на опору, что весьма трудоемко и неэкономично. В связи с этим для навесного монтажа многопролетных эстакад применяют порталь­ ные краны или шлюзовые краны (рис. 3.2, д). Шлюзовые краны с од­ ной позиции устанавливают поочередно блоки в правую и левую кон­ соль до середин пролетов с помощью передвижной грузовой тележки, а затем перемещают по готовой части эстакады в следующую монтаж­ ную позицию.

В зависимости от имеющегося монтажного оборудования возможны различные комбинации перечисленных методов строительства, а так­ же и другие методы.

При проектировании сборных пролетных строений эстакад необ­ ходимо знать предполагаемый способ ее возведения, чтобы учитывать его влияние на дальнейшую работу всей конструкции.

3.2.КОНСТРУКЦИЯ СБОРНЫХ ПЛИТНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЭСТАКАД

из	Сборные плитные пролетные строения				эстакад монтируют обычно
	цельнопролетных			блоков. Значительно		реже применяют			бло­
ки с длиной, большей пролета эстакады.
	Высоту сборных		цельнопролетных элементов назначают,					как	пра­
вило,		в пределах h	=	(1/184-1/25) I для	эстакад		разрезных	систем и
h	=	(1/20 4- 1/35) I	для неразрезных систем,			а	ширину принимают

из условий монтажа имеющимся крановым оборудованием (рис. 3.3). Пролеты / < 10 4- 12 м можно перекрывать конструкциями с ненапрягаемой рабочей арматурой, состоящей из отдельных стержней, сварных плетей или каркасов. Арматура в железобетонных сборных элементах расположена так же, как в монолитных (см. рис. 2.5) с той лишь разницей, что в поперечном сечении эстакады устанавливают ря­ дом несколько сборных элементов. Пролеты / < 12-4-20 м перекры­ вают сборными элементами с напрягаемой арматурой, причем при не­ разрезной или рамной схеме наибольшие пролеты можно довести до

/ = 30 4- 40 м.

Сборные элементы армируют отдельными высокопрочными проволо­ ками, прядями или стержнями, напрягаемыми до бетонирования. Обыч­ но такая арматура располагается прямолинейно по длине сборных элементов, что облегчает технологию их изготовления. Продольную арматуру размещают в верхней и нижней зонах, причем верхняя ар­ матура служит в основном для погашения растягивающих напряжений в стадии предварительного напряжения и монтажа разрезных пролет­ ных строений.

Для уменьшения массы плитные элементы изготавливают с пу­ стотами круглой, овальной и прямоугольной форм. Сборные элементы с круглыми пустотами применяют при пролетах до 10 — 12 м (рис. 3.3, а). Более высокие элементы с овальными пустотами (рис. 3.3, б) используют для пролетов 12 — 18 м. К плитным можно отнести конструкции, составленные из двутавровых (рис. 3.3, в) или коробча­ тых (рис. 3.3, г, д) элементов, которыми можно перекрывать пролеты до 40 м.

74

Рнс. 3.3. Типы поперечных сечений блоков плнтных пролетных строений

Кроме напрягаемой прямолинейной арматуры, в блоках устанавли­ вают конструктивно ненапрягаемые продольные стержни и хомуты. Вертикальную напрягаемую арматуру в плитных пролетных строени­ ях, как правило, не применяют, регулируя напряженное состояние шагом хомутов и толщиной вертикальных стенок.

В поперечном сечении пролетного строения сборные элементы ус­ танавливают вплотную друг к другу или с промежутками. Их рас­ становка зависит от принятой конструкции пролетного строения в поперечном направлении и способа соединения сборных элементов.

Плитные сборные элементы длиной до 8 м можно устанавливать на опоры без какого-либо объединения в поперечном направлении, обеспечивая их совместную работу через слои дорожной одежды.

Плитные сборные элементы с пустотами снабжают по боковым гра­ ням вырезами различной формы (см. рис. 3.3, а и б). После установки сборных элементов образовавшиеся между блоками швы заполняют бетоном или раствором (рис. 3.4, а). Для предотвращения его вытека­ ния ширину шва внизу делают не более 10—20 мм. Для усиления бето­ на швов в них иногда закладывают металлические спирали (рис. 3.4, б). Такое объединение сборных элементов в расчетном отношении явля­ ется шарнирным.

Двутавровые симметричные элементы объединяются между собой сваркой выпусков арматуры в верхнем и нижнем гоясах с последую­ щим омоноличиванием стыков бетоном (рис. 3.4, в). Если применяются несимметричные двутавровые элементы, то в уровне верхних узких поясов устанавливают плитные вставки, объединяемые с ними также сваркой выпусков арматуры (рис. 3.4, г). Образующаяся после этого

75

многоячеистая плитная конструкция обладает высокой поперечной жесткостью, но требует значительных объемов работ по сварке на мон­ таже.

Жесткое соединение между блоками в поперечном направлении мож­ но обеспечить приваркой стальных накладок к закладным деталям, предусматриваемым по краям сборных элементов. По длине блока до­ статочно устроить всего три — пять закладных деталей.

Объединение элементов в поперечном направлении можно обеспе­ чить также арматурой, напрягаемой после окончания их установки. Эту арматуру выполняют в виде пучков высокопрочных проволок или высокопрочных стержней, проходящих в закрытых каналах с анкеров­ кой по фасадным граням диафрагм (рис. 3.4, д). Грани соприкасаю­ щихся участков диафрагм соседних блоков должны быть гладкими, что достигается бетонированием их в металлической опалубке, а перед поперечным объединением их промазывают эпоксидным клеем.

Диафрагмы в двутавровых элементах обычно предусматривают по их концам, в середине и четвертях пролета. В коробчатых блоках диаф­ рагм устраивают меньше. Наличие диафрагм уменьшает трудоемкость

1

V чч чч	■ и .	:
1\ \ \ м	____ J
	1—

Рнс. 3.4. Способы поперечного объединения			блоков плнтных			пролетных
1 — сборный элемент; 2 — стык	строений:				4 — стык
	иа монолитном бетоне;		3 — спираль;			со	сваркой
выпусков арматуры; 5 — вставка; б — поперечная напрягаемая				арматура; 7 — анкер;			8 — мо­
нолитная опорная диафрагма;	9 — петлевой	выпуск арматуры		блока;	10 — продольная ар­
	матура	стыка

76

В)

Рис. 3.5. С х ем а о б р а зо в а н и я п лн тн ы х				п р о л етн ы х	стр о ен и й н е р а зр е зи о й	н р а м ­
			ной	схем:
/--сборны й	элемент;	2 — монолитный	бетон;	3 — ригель	опоры; 4 —стыковой элемент; 5 —
напрягаемая	арматура	на всю длину	пролетного строения; б — короткие пучки			напрягае­
			мой арматуры

поперечного напряжения при монтаже, но усложняет технологию изготовления сборных плитных элементов.

Поперечное объединение коробчатых блоков может быть осуществ­ лено только в опорных сечениях. Для этого по концам свободно уло­ женных вплотную друг к другу блоков устраивают мощную монолит­ ную диафрагму, обжатую напрягаемой арматурой (рис. 3.4, ё). Если коробчатые блоки имеют по боковым граням короткие выступающие полки, то при поперечном объединении таких блоков устраивают пет­ левой стык замкнутых выпусков арматуры (рис. 3.4, ж).

Сборные элементы можно объединить не только в поперечном, но и в продольном направлении, создавая пролетные строения неразрез­ ной и рамной систем. Возможно несколько способов такого объеди­ нения.

Блоки, подходящие со смежных пролетов, объединяют омоноличиванием надопорного зазора между ними. Образующаяся опорная диаф­ рагма превращает разрезную систему несущей конструкции в нераз­ резную (рис. 3.5, а). Если на монтаже блоки пролетного строения опи­ рать не на капитальную опору, а на временные с одной и другой сторо­

77

ны от нее, то после бетонирования зазора /образуется монолитный ри­ гель. При этом опирание пролетного строения может быть точечным. Если монолитный ригель объединяется со стойками опор, то образует­ ся рамная система (рис. 3.5, б).

Скрытый ригель может быть и сборным, заранее установленным на стойки опор (рис. 3.5, в). Ригель опоры может иметь выступы, на кото­ рые при монтаже опирают сборные элементы (рис. 3.5, г). Такая кон­ струкция применяется при большом пролете ригеля между стойками в поперечном направлении.

Сборные разрезные плитные пролетные строения целесообразно объединять в температурно-неразрезные по плите проезжей части или по продольным швам омоноличивания (рис. 3.5, д).

Продольное объединение сборных элементов во многих из рассмот­ ренных способов требует устройства стыков ненапрягаемой арматуры или постановки дополнительной напрягаемой арматуры над опорами. Однако при числе пролетов эстакады, не превышающем пяти, можно установить дополнительные пучки напрягаемой арматуры, проходя­ щей в каналах на всю длину несущей конструкции. После монтажа элементов и омоноличивания швов над промежуточными опорами эту арматуру натягивают, включая в работу всю неразрезную систему (рис. 3.5, ё).

Аналогичный способ объединения в неразрезную систему будет еще более эффективен, если устраивать стыки сборных элементов не над промежуточной опорой, а в четверти или трети пролета, т. е. в зоне наименьших изгибающих моментов (рис. 3.5, ж). Сборные элементы мо­ гут быть одинаковой длины /,, и тогда неразрезная трехпролетная си­ стема получается с большим средним и малыми боковыми пролетами.

В арматуре, пропускаемой через всю длину неразрезного пролет­ ного строения, возникают значительные потери предварительного на­ пряжения и в особенности от трения о стенки каналов. В этом отно­ шении более целесообразна установка коротких пучков, обжимающих только зону вблизи монолитного стыка (рис. 3.5, з).

Для выполнения стыка между сборными элементами приходится возводить временные опоры, на которые опирают блоки среднего, на­ ибольшего по длине, пролета. Если применить рамнс-подвесную сис­ тему эстакады (рис. 3.5, и), то необходимость в устройстве таких опор отпадает. Места опирания сборных элементов подвески на консоли Т- образных рам должны соответствовать сечениям с минимальными зна­ чениями изгибающих моментов. Шарнирное сопряжение подвески с консолями ухудшает эксплуатационные показатели сооружения, и поэтому целесообразно швы между сборными элементами замонолитить, сварив предварительно выпуски ненапрягаемой арматуры. Обжатие стыка напрягаемой арматуры в этом случае можно не производить.

Конструкции стыков сборных пролетных строений над промежуточ­ ными опорами и в пролете, применяемые на практике, весьма разнооб­ разны.

Если сборные элементы изготовлены с ненапрягаемой арматурой, то их объединение в неразрезную систему производится сваркой вы­ пусков рабочей арматуры над промежуточной опорой. Замоноличива-

78

ние промежутка между элементами и установка поперечной арматуры обеспечивают работу конструкции в поперечном направлении над стой­ ками (рис. 3.6, а). Если при этом сборные элементы имеют пустоты, то монолитный бетон можно уложить в них на небольшой длине. При не­ больших пролетах вместо сварки арматуры можно устроить петлевой стык ее выпусков. Если сборные элементы изготовлены с дополнитель­ ными выступами внизу, а опора сплошной — в поперечном направле­ нии, то монолитный бетон укладывают в образовавшуюся полость без устройства опалубки и установки каркасов поперечной арматуры (рис. 3.6, б).

Сборный или монолитный скрытый ригель может быть заранее ус­ тановлен или забетонирован на стойках опоры (рис. 3.6, в). Для опирания сборных элементов в них и в ригеле заделаны металлические

Рис. 3.6. Конструкция надопорных стыков при образовании иеразрезных и рам­ ных плитных пролетных строений с ненапрягаемой арматурой:

> сборный элемент; 2	- сварной	стык стержней	арматуры; 3 — монолитный	бетон илн
раствор; 4 ■- временная	опора при	монтаже балок;	5 — опора; 6 — петлевой	стык армату­
	ры; 7 — сборный ригель

7 9

консольные выступы, соединенные сваркой с арматурой элементов. В швах между ригелем и элементами пролетного строения сваривают выпуски арматуры и затем замоноличивают бетоном пространство шва.

Рассмотренные способы объединения разрезных блоков в неразрез­ ную или рамную конструкцию (см. рис. 3.6) предусматривают установку в стыках стержней ненапрягаемой арматуры. Обычно они применяют­ ся, когда арматура сборных элементов также ненапрягаемая и реже — для элементов с напрягаемой арматурой. В последнем случае концевые участки сборных элементов следует армировать дополнительными стержнями или каркасами из ненапрягаемой арматуры. Так, напри­ мер, по концам пустотелых блоков можно предусматривать вырезы в верхней полке, в которые на монтаже устанавливают каркасы. Выпус­ ки ненапрягаемой арматуры блоков в верхней зоне стыкуют и сварива­ ют, а затем полость блоков заполняют монолитным бетоном (рис. 3.7, а). Если сборные элементы не имеют внутренних полостей, дополнитель­ ные верхние стержни ненапрягаемой арматуры можно располагать в неглубоких прорезях.

Объединение в неразрезную или рамную систему постановкой до­ полнительной напрягаемой арматуры над промежуточными опорами осуществляется с анкеровкой ее на верхней (рис. 3.7, б) или ниж­ ней грани (рис. 3.7, в). В первом случае удобнее осуществлять натяже­ ние с плиты проезжей части, но в зоне анкеровки возможна концент­ рация местных растягивающих напряжений. Во втором случае при­ ходится возводить подмости для натяжения, но местные напряжения, будут существенно меньше и наклонная арматура улучшает работу конструкции на поперечные силы. В обоих случаях пучки напрягаемой арматуры располагают в закрытых каналах и натягивают после монта­ жа сборных элементов.

При образовании температурно-неразрезных пролетных строений продольные швы обетонирования осуществляют непрерывными по всей длине эстакады (281. На промежуточных опорах блоки смежных пролетов устанавливают с зазором не менее 0,5 м, а в пазухи между блоками закладывают продольные арматурные стержни, отогнутые вниз по концам и перекрытые затем П-образными хомутами. После укладки бетонной смеси в заармированные пазухи и ее затвердения сис­ тема работает на температурные воздействия как неразрезная (рис. 3.7, г). Другой вариант состоит в перекрытии двумя арматурными стержнями промежутка между блоками сопрягающихся пролетов. Эти стержни приваривают к закладным деталям, предусмотренным по кра­ ям верхнего пояса блока. Такой сравнительно простой способ обеспе­ чивает температурную неразрезность сборным плитным пролетным строениям.

Стык, создаваемый в пролете, содержит перекрещивающиеся арма­ турные элементы прямолинейного очертания (рис. 3.8, а). При этом напрягаемую арматуру целесообразно центрировать на нейтральную ось сечения со стыком, чтобы создать в монолитном бетоне напря­ жения, соответствующие центральному обжатию.

В том случае, когда объединение производится натяжением арма­ туры, проходящей вдоль всей длины конструкции, ее можно распола-

80