- •Введение
- •Общие сведения об искусственных сооружениях
- •3.1. Мост и его конструктивные элементы
- •3.2. Разновидности мостов
- •3.3. Разновидности искусственных сооружений
- •3.4. Основные положения проектирования мостов и труб
- •3.4.1. Общие требования
- •3.4.2. Габариты мостов
- •3.4.3. Вариантное проектирование
- •3.4.4. Основные положения расчета мостов и труб
- •3.4.5. Принципы унификации и типизации пролетных строений
- •Контрольные вопросы
- •Железобетонные мосты
- •4.1. Область применения, основные системы и материалы
- •4.2. Конструкции пролетных строений балочных мостов
- •4.2.1. Плитные пролетные строения
- •4.2.2. Ребристые пролетные строения с ненапрягаемой арматурой
- •4.2.3. Свайные и стоечно-эстакадные мосты
- •4.2.4. Ребристые пролетные строения с напрягаемой арматурой
- •4.2.5. Конструктивные детали железобетонных пролетных строений
- •4.3. Балочно-неразрезные мосты
- •4.4. Общие сведения о рамных и арочных мостах
- •4.4.1. Рамные мосты
- •4.4.2. Арочные и комбинированные мосты
- •4.5.Основные положения проектирования железобетонныхбалочно-разрезных пролетных строений
- •Контрольные вопросы
- •Опоры балочных мостов
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Промежуточные опоры
- •5.3. Береговые опоры
- •5.4. Основные положения расчета опор
- •Контрольные вопросы
- •Стальные мосты
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Пролетные строения со сплошными балками
- •6.3. Сталежелезобетонные пролетные строения
- •6.4. Коробчатые пролетные строения
- •6.5. Балочно-разрезные пролетные строения с фермами
- •6.6. Балочно-неразрезные пролетные строения с фермами
- •6.7. Арочные пролетные строения
- •6.8. Рамные пролетные строения
- •6.9. Основные положения расчета пролетных строений со сплошными балками
- •Контрольные вопросы
- •Водопропускные трубы
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Конструкции сборных железобетонных и бетонных труб
- •7.3. Конструкции металлических труб
- •7.4. Водопропускные трубы в условиях наледеобразования
- •7.5. Основные положения расчета труб
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
4.2. Конструкции пролетных строений балочных мостов
Пролетные строения балочно-разрезной системы получили наибольшее распространение в конструкциях малых и средних железобетонных мостов. Для таких мостов применяют преимущественно сборные типовые пролетные строения, которые характеризуются своей простотой, удобством изготовления, транспортировки и монтажа.
К конструкциям железобетонных пролетных строений предъявляется ряд требований: конструкции должны быть надежны и долговечны в период эксплуатации, отвечать требованиям индустриализации, иметь оптимальный расход материала, а также обладать экономичностью. Кроме того, они должны отвечать требованиям унификации и типизации. Унифицированы конструкции и детали пролетных строений: арматурные сетки и пучки, элементы водоотвода, гидроизоляция, тротуарные блоки и др.
Типовые конструкции пролетных строений состоят из двух блоков, объединенных диафрагмой и монтажным стыком. Пролетные строения под железнодорожную нагрузку имеют одинаковые размеры: ширину 418 см (400 см при замене старых), соответственно одного блока – 208 см из условий формирования балластной призмы; толщину плиты балластного корыта не менее 15 см между главными балками и не менее 10 см – на консолях; толщину балластной призмы для новых мостов не менее 35 см; высоту внешнего бортика 35 см для поддержания балласта, а внутреннего бортика 10 см из условий заделки гидроизоляции; толщину диафрагм и ребер жесткости не менее 10 см; защитный слой бетона 2–4 см; ширину тротуарных частей 57 см с толщиной сборных или монолитных плит 6–8 см.
4.2.1. Плитные пролетные строения
Плитные пролетные строения железнодорожных мостов, изготовляемые индустриальным методом по типовым проектам, имеют поперечные сечения, указанные на рис. 4.3. В плитных пролетных строениях бетон нижней растянутой зоны в работе под нагрузками не участвует, в связи с этим возможно уменьшение размеров опорной подушки до 100 см, что предусмотрено в современных типовых конструкциях. Высоту пролетного строенияпринимают в зависимости от его расчетной длины := (1/101/13), а для конструкций с пониженной строительной высотой=(1/131/15)(рис. 4.3). К основному недостатку плитных пролетных строений относят повышенный расход бетона и арматуры.
К
Рис. 4.3. Поперечные
сечения плитных пролетных строений
железнодорожных мостов: а
– монолитное; б
– сборное с проемами
Конструкции железнодорожных плитных пролетных строений с ездой на балласте используют для малых мостов и предусматривают возможную подъемку пути при капитальном ремонте. Они находят применение при строительстве вторых путей и замене пролетных строений на эксплуатируемых мостах.
Рис. 4.4. Типовая конструкция железобетонного плитного пролетного строения под железнодорожную нагрузку: а – фасад пролета; б – поперечное сечение
Рис. 4.5. Армирование типовой конструкции железобетонного плитного пролетного строения: а – продольное армирование; б – поперечное армирование
4.2.2. Ребристые пролетные строения с ненапрягаемой арматурой
Ребристые пролетные строения с ненапрягаемой арматурой имеют длину в диапазоне от 9 до 16,5 м. Железнодорожные балки пролетных строений состоят из двух блоков с основными размерами, указанными на рис. 4.6.
Рис. 4.6. Схема типовой конструкции железобетонного пролетного строения с ненапрягаемой арматурой под железнодорожную нагрузку: а– вид вдоль оси моста;б– план балластного корыта;в– поперечное сечение
В районах с суровыми климатическими условиями применяют конструкции в соответствии с типовым проектом железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов для условий низких температур (северное исполнение) серии 3.501-46, инв.№ 557/1, разработаным Ленгипротрансмост (ЛГТМ). Проектом предусмотрены однопутные пролетные строения под расчетную временную нагрузку С-14, основные характеристики которых представлены в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Основные характеристики пролетных строений
с ненапрягаемой арматурой по типовому проекту инв. № 557/1
Расчетный пролет , м |
Полная длина , м |
Высота, м |
Строительная высота , м |
Материалоемкость |
Масса одного блока, т | |
бетона балок, м3 |
арматуры, т | |||||
Плитные пролетные строения | ||||||
2,55 3,60 4,50 4,80 5,40 6,70 7,10 |
2,95 4,00 5,00 5,30 6,00 7,30 7,70 |
0,30 0,35 0,40 0,40 0,45 0,55 0,55 |
0,80 0,85 0,90 0,90 0,95 1,05 1,05 |
3,60 5,50 7,40 7,80 9,70 13,90 14,60 |
0,69 1,11 1,71 1,82 2,14 2,89 3,05 |
11,0 8,2 11,0 11,6 14,1 19,8 20,9 |
Ребристые пролетные строения | ||||||
8,7 9,25 10,80 11,50 12,80 13,60 15,80 |
9,30 9,85 11,50 12,20 13,50 14,30 16,50 |
0,90 0,90 1,05 1,05 1,20 1,20 1,40 |
1,40 1,40 1,55 1,55 1,70 1,70 1,90 |
15,30 16,20 20,00 21,20 26,24 27,86 35,30 |
3,55 3,75 5,16 5,91 6,94 7,76 9,18 |
22,3 23,6 28,9 30,6 37,3 39,7 49,2 |
В типовом проекте рекомендовано выполнять пролетные строения из бетона марки М 400, что соответствует классу В30.
В соответствии с нормативными требованиями [12] в районах с суровыми климатическими условиями применяют пролетные строения из бетона класса В30 и выше с горячекатаной стержневой арматурой периодического профиля классов Ас-II,A-IIIмарок Ст10ГТ и Ст25Г2С соответственно.
Армирование пролетного строения состоит из рабочей продольной, поперечной и распределительной арматуры (рис. 4.7).
Требуемую площадь поперечного сечения продольной рабочей арматуры главной балки пролетного строения определяют из расчета на прочность. При этом принимают диаметры рабочих стержней балки = 2240 мм, а плиты проезжей части = 1014 мм. Рабочую продольную арматуру главной балки размещают в растянутой зоне. В соответствии с эпюрой материалов стержни рабочей арматуры ребра отгибают и анкеруют в сжатой зоне. Отгибы рабочих стержней воспринимают главные растягивающие напряжения, возникающие в ребре, и обеспечивают трещиностойкость по наклонным сечениям (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Схема армирования пролетного строения из обычного железобетона: 1 – верхняя сетка плиты; 2, 3 – нижние сетки внешней и внутренней консолей плиты; 4, 5 – сетки внешнего и внутреннего бортиков; 6 – сетка вута; 7 – распределительная арматура; 8 – монтажная арматура; 9 – рабочая арматура главной балки; 10 – хомуты; 11 – полухомутики; 12 – противоусадочная арматура; ,– соответственно полная и расчетная длины пролета;– высота балки
Для обеспечения трещиностойкости балки в период усадки бетонной смеси устанавливают противоусадочную арматуру (рис. 4.7).
Хомуты обеспечивают жесткость арматурного каркаса при объединении верхней и нижней арматуры, а также повышают несущую способность наклонных сечений (рис. 4.7).
Рабочую арматуру плиты балластного корыта определяют расчетом и располагают в верхней растянутой зоне. В нижней сжатой зоне арматуру плиты устанавливают конструктивно. Армирование плиты осуществляют сетками. Длину сеток ограничивают по технологическим требованиям до 3,0–3,5 м. Арматурные сетки плиты размещают в верней и нижней частях, по бортикам и в местах сопряжения с ребром. Арматурные сетки плиты состоят из продольной (распределительной) и поперечной (рабочей) арматуры (рис. 4.8).
На участках железных дорог в условиях сурового климата эксплуатируются разнообразные конструктивные формы железобетонных пролетных строений с ненапрягаемой арматурой. К ним относят одноблочные пролетные строения П-образной формы с двумя и более балками, монолитной неразрезной плитой балластного корыта, запроектированные под временную нагрузку Н7 и Н8 и введенные в эксплуатацию в 1931–1954 гг. [14] (рис. 4.9, табл. 4.2).
Рис. 4.8. Схемы арматурных сеток плиты балластного корыта: СВ, СН, СБ – соответственно сетки верхняя, нижняя, бортика; lc – длина арматурной сетки; ln – полная длина пролетного строения; b1, b2, b3 – соответственно ширина сеток верхней, нижней, бортика
Рис. 4.9. Схемы пролетных строений эксплуатируемых мостов: а – проектировки Гипротранса (1931 г.); б – проектировки Ленпроектпути (1934 г.); в – проектировки Лентрансмостпроекта (1946 г., инв. № 2891); г – то же (1954 г., инв. № 6503)
Таблица 4.2
Характеристика конструкций железобетонных пролетных
строений эксплуатируемых мостов
Год разработки пролетных строений |
Расчетный пролет, м |
Полная длина, м |
Расчетная высота балки, м |
Вес пролетного строения, тс |
1931 г. |
5,5 6,5 8,5 10,8 12,8 15,8 |
5,90 6,90 8,95 11,50 13,50 16,50 |
0,92 1,02 1,22 1,37 1,62 1,97 |
22,7/25,1 30,2/33,6 46,3/51,0 68,4/74,2 90,1/97,2 138,39 |
1934 г.
|
5,70 6,70 7,10 8,70 9,30 10,80 11,50 13,60 |
6,30 7,30 7,70 9,30 10,00 11,50 12,50 14,30 |
1,00 1,15 1,33 1,40 1,50 1,70 1,70 2,10 |
33,2/36,1 41,8/45,1 48,3/51,8 63,0/67,2 71,0/75,5 93,2/98,3 107,7/113,2 149,1/155,5 |
1946 г. |
9,3 10,8 11,5 |
10,0 11,5 12,2 |
1,40 1,50 1,60 |
50,0 59,0 60,0 |
1954 г. |
6,7 8,7 10,8 11,5 12,8 13,6 15,8 |
7,3 9,3 11,5 12,2 13,5 14,3 16,5 |
0,75 0,95 1,10 1,10 1,25 1,25 1,45 |
25,1/26,3 36,2/37,9 47,4/49,6 52,2/54,2 58,8/61,3 63,8/66,3 80,0/83,0 |
Примечание. В числителе указан вес пролетного строения с короткими консолями плиты, а в знаменателе – с длинными консолями.
Опыт эксплуатации железобетонных пролетных строений (рис. 4.9) показал, что они имеют ряд существенных недостатков, к числу которых относят большой собственный вес, монолитную плиту балластного корыта, недостаточную трещиностойкость, особенно в условиях резкого перепада и низких температур наружного воздуха.