|
|
Арочные и комбинированные мостыХарактерной особенностью работы арочных систем является возникновение распора в опорных сечениях при действии вертикальных нагрузок. Сечения арок под действием нагрузок работают на внецентренное сжатие, что приводит к более экономичным решениям по сравнению с сечениями балок одинаковых пролетов. В мостах находят применение различные типы арочных пролетных строений: бесшарнирные, двух- и трехшарнирные; с ездой поверху, понизу, посредине (рис. 4.30) [11].
Рис. 4.30. Схемы арочных пролетных строений: а, б, в – с ездой поверху; г – с ездой посередине; д – с ездой понизу; е – с опиранием балок проезжей части на свод и опору; ж – с дисковыми арками
В арочных пролетных строениях усилия от временной нагрузки воспринимаются балками проезжей части и через стойки или подвески передаются на арки. Арки объединяются между собой системой связей, обеспечивающих единую пространственную конструкцию и устойчивость арок при продольном изгибе из их плоскости. Конструкцию проезжей части арочных пролетных строений выполняют в виде плиты, опертой на поперечные стенки-стойки или ребристой конструкции, опертой на арки (рис. 4.31).
Рис. 4.31. Поперечные сечения арочных пролетных строений: а, б – с плитой проезжей части, опертой на поперечные стенки-стойки; в, г – с ребристой плитой, опертой на арки через стойки
В практике мостостроения применяют различные типы поперечных сечений арок (рис. 4.32) [11].
Рис. 4.32. Поперечные сечения сводов и арок: а, б – сплошные и коробчатые своды; в, г, д – прямоугольная, двутавровая и коробчатая формы арок
Высоту сечения арок изменяют в пределах (1/25¸1/60) l. Элементы арок работают преимущественно на сжатие и изгиб в вертикальной плоскости. При различных положениях временной нагрузки в сечениях арок могут возникать изгибающие моменты разных знаков, поэтому арки армируют в верхней и нижней зонах сечения. Выделяют комбинированные системы, которые для железнодорожных мостов образованы из балки и арки, имеющих различные сочетания жестких и гибких элементов (рис. 4.33).
Рис. 4.33. Схемы арок с затяжками: а – с жесткими арками и гибкими затяжками; б – с гибкими арками и жесткими затяжками; в – с жесткими арками и жесткими затяжками
Наиболее распространенным типом комбинированных систем для железнодорожных мостов являются арки с затяжками, в которых распор воспринимается затяжками, расположенными в уровне проезжей части [11]. Поперечные сечения жестких арок и затяжек имеют, как правило, двутавровую форму. Считается, что арки или затяжки являются жесткими, если отношение моментов инерции не менее 80. Они являются наиболее экономичными. К числу достоинств арочных мостов относят их долговечность, высокие эстетические и архитектурные качества, а к основным недостаткам – большую стоимость и конструктивную индивидуальность (рис. 4.34).
Рис. 4.34. Арочный мост через р. Амур у г. Хабаровска
4.5. Основные положения проектирования железобетонных В условиях сурового климата на эксплуатационную надежность железобетонных пролетных строений оказывают воздействие такие климатические факторы, как низкие отрицательные температуры наружного воздуха, их перепады в течение короткого промежутка времени и многократная повторяемость, солнечная радиация, влажность, ветер. Степень воздействия климатических условий на работу пролетных строений значительно зависит от свойств и качества строительных материалов, конструктивных особенностей, технологии изготовления и монтажа. Согласно СНиП [12,17] зону сурового климата в зависимости от среднемесячной температуры наиболее холодного месяца В настоящее время в качестве основного критерия климатических показателей зоны сурового климата при проектировании железобетонных пролетных строений принята средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки минус 40 оС и ниже. Разработаны типовые проекты пролетных строений из обычного и предварительно напряженного железобетона северного исполнения (Ленгипротрансмост, серия 3.501.1-146, инв. № 557/11, № 556/11-15). Конструкции пролетных строений северного исполнения изготовляют по специальным технологиям, что приводит к их более высокой стоимости. Бетон для пролетных строений рекомендуют применять класса В25 и выше, а по морозостойкости – марки не менее F300. При этом для приготовления бетонной смеси предъявляют высокие требования к свойствам цемента, отдавая предпочтение сульфатостойким портландцементам или портландцементам с минеральными добавками. Кроме того, в состав бетонной смеси для пролетных строений вводят комплексные добавки: пластифицирующие в виде СДБ (сульфтно-дрожжевой бражки) и смолы или кремнийорганического полимера. Применение комплексных добавок обеспечивает получение бетона требуемой марочной морозостойкости, а также увеличивает его стойкость к перепадам отрицательных температур. В качестве крупного заполнителя рекомендуют применять щебень из горных пород, а мелкого – крупный и средний песок с модулем крупности не менее 2,2. Арматурная сталь железобетонных пролетных строений должна отвечать требованиям хладостойкости, при которой в условиях низких отрицательных температур (ниже минус 60 оС) она обеспечивала бы стойкость против хрупкого разрушения. Количественным показателем стали принято считать ударную вязкость, поэтому рекомендуют для работы пролетных строений в условиях низких отрицательных температур применять стали с ударной вязкостью не менее 3–2,5 кгс м/см2. Для пролетных строений из обычного железобетона этим требованиям отвечает арматура из низколегированной стали класса Ас-II марки Ст10ГТ, диаметром 16–32 мм и класса А-III марки Ст25Г2С, диаметром 6–40 мм. Рекомендуют применять вязаные арматурные каркасы, так как при наличии низких температур происходит разрушение сварных стыков арматурных сеток сварного типа. Для железобетонных пролетных строений в качестве предварительно напряженной арматуры рекомендуют применять высокопрочную проволоку класса В-II диаметром 5 мм из стали марки Ст20ХГ2Ц [12]. Особые требования по хладостойкости предъявляют к стали для закладных деталей [12]. Для элементов и деталей тротуарных консолей, диафрагм, смотровых приспособлений применяют низколегированную сталь марок Ст10ХСНД, Ст15ХСНД, Ст10Г2С1Д; для болтов крепления – низколегированную сталь марок Ст09Г2 и Ст09Г2С. Гидроизоляцию проезжей части пролетных строений применяют оклеечную на тиоколовой мастике (марки См-1,0), сохраняющей водонепроницаемый слой, который не имеет признаков разрушения при температуре от плюс 60 до минус 50 оС. В качестве армирующего слоя гидроизоляции применяют стеклосетчатую ткань марки Э3-200. При проектировании пролетных строений соблюдают требования СНиП 2.05.03-84 Бетон в раннем возрасте при низких температурах (минус 50 оС) с последующим оттаиванием имеет тенденцию к снижению прочности на сжатие, поэтому расчетные сопротивления бетона принимаются по 2.05.03-84 Расчет. Железобетонные балочные пролетные строения рассчитывают по предельным состояниям первой и второй групп. По первой группе производят расчеты по прочности и выносливости, а по второй – по трещиностойкости (образованию, раскрытию трещин) и деформациям (прогибам). При расчетах по прочности расчетные нагрузки принимают с коэффициентами надежности gf, а к временной вертикальной нагрузке от подвижного состава вводят динамический коэффициент (1+ m) [12]. В расчетах на выносливость принимают gf =1, а динамический коэффициент (1+2/3 m). Расчеты по второй группе предельных состояний производят по нормативным нагрузкам. Главные балки пролетных строений балочно-разрезной системы рассчитывают по линиям влияния изгибающих моментов и поперечных сил [11, 13, 16] (рис. 4.35).
Рис. 4.35. Линии влияния и схемы загружения главной балки пролетного строения
Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента, включает в себя подбор рабочей арматуры растянутой зоны · если граница сжатой зоны проходит в плите
· если граница сжатой зоны проходит в ребре
где М0,5 – изгибающий момент из расчета на прочность в сечении посередине балки; Расчет по прочности сечений, наклонных к оси элемента, производят на действие поперечной силы
где Расчет на выносливость гарантирует конструкции целостность от усталостных напряжений. В этих целях расчет сводится к определению напряжений в бетоне
где Принято, что железобетонные балки с ненапрягаемой арматурой должны удовлетворять категории требований по трещиностойкости 3в [12]. При этом трещиностойкость обеспечивается, если соблюдается условие [11, 12, 13, 16]:
где Расчет по деформациям (прогибов) выполняют с использованием методов сопротивления упругих материалов, а также с учетом жесткости сечений [12, 13]. Жесткость сечений при действии временной нагрузки определяют с учетом образования трещин, а при действии постоянной нагрузки – с учетом образования трещин ползучести бетона [11]. Вертикальные прогибы
где Плавность движения подвижного состава обеспечивают путем создания строительного подъема пролетных строений, стрела которого после учета деформаций от постоянной нагрузки составляет 40% упругого прогиба от временной нагрузки [11]. Расчет балочных пролетных строений из напрягаемой арматуры имеет свои особенности, изложенные в [11, 12, 13, 18].
Контрольные вопросы 1. Назовите область применения железобетонных мостов и материалы для их изготовления. 2. Какие основные системы железобетонных мостов находят применение в практике мостостроения? 3. Дайте характеристику конструкций плитных пролетных строений. 4. Дайте характеристику конструкций ребристых пролетных строений с ненапрягаемой арматурой. 5. Назовите основные принципы армирования конструкций ребристых пролетных строений с ненапрягаемой арматурой. 6. Изложите подробно, как армируются главные балки пролетных строений с ненапрягаемой арматурой. 7. Изложите подробно, как армируется плита балластного корыта пролетных строений с ненапрягаемой арматурой. 8. Дайте характеристику конструкций свайных и стоечно-эстакадных мостов. 9. Дайте характеристику конструкций ребристых пролетных строений с напрягаемой арматурой. 10. Назовите основные принципы армирования конструкций ребристых пролетных строений с напрягаемой арматурой. 11. Дайте характеристику конструктивных деталей железобетонных пролетных строений. 12. Что такое балочно-неразрезные железобетонные мосты? Где они находят применение? 13. Что такое рамные железобетонные мосты? Где они находят применение. 14. Что такое арочные железобетонные мосты? Где они находят применение? 15. Назовите особенности бетона и арматуры при проектировании железобетонных пролетных строений в суровых климатических условиях. 16. Назовите основные положения расчета железобетонных пролетных строений на прочность. 17. Перечислите основные положения расчета железобетонных пролетных строений на выносливость. 18. Назовите основные положения расчета железобетонных пролетных строений на трещиностойкость.
План лекции 5.1. Общие сведения 5.2. Промежуточные опоры 5.3. Береговые опоры 5.4. Основные положения расчета опор Общие сведения Вследствие различных условий передачи нагрузок и эксплуатации опоры мостов подразделяют на промежуточные (быки) и береговые (устои). Назначение промежуточных опор – воспринимать нагрузку от пролетного строения и подвижного состава и равномерно передавать на грунт основания. Береговые опоры воспринимают, кроме вертикальных, еще и значительные горизонтальные нагрузки от давления грунтов подходных насыпей. Для железобетонных и металлических балочных мостов применяют опоры массивные и облегченного типа. Конфигурацию поперечного сечения тела массивных опор определяют в зависимости от интенсивности ледохода и класса реки. Для опор, расположенных на суходоле, применяют прямоугольное или круглое сечение, а в русловой части – с закругленными или заостренными боковыми гранями (рис. 5.1). В старых мостах применяли опоры с ледорезами. Основным строительным материалом для опор служит железобетон и бетон классов В20–В50. В суровых климатических условиях для защиты опор применяют облицовку из естественного камня или железобетонных блоков из бетона класса В60.
Промежуточные опоры Промежуточные опоры (быки) работают в зоне переменного уровня воды, воздействия ледохода и навала судов. Массивные монолитные промежуточные опоры состоят из следующих основных конструктивных элементов: подферменной плиты, на которой располагают опорную площадку и сливную призму, тела опоры и фундамента (рис. 5.1, 5.2).
Рис. 5.1. Массивная монолитная промежуточная опора: а – вид вдоль оси; б –вид поперек оси моста; в, г – прямоугольное, круглое, очертание в плане;
Размеры подферменной плиты в плане зависят от условий размещения опорных частей, которые определяют типом и длиной пролетных строений. Высоту подферменной плиты принимают 0,4–0,5 м. Подферменная плита имеет свесы не менее 10 см для предотвращения образования подтеков при стоке воды (рис. 5.1). Высоту опоры Н, расстояние от обреза фундамента до верха определяют в зависимости от требований норм подмостовых габаритов и рельефа местности. Массивные конструкции опор, как правило, имеют вертикальные или наклонные боковые грани (рис. 5.1, 5.2). а б
Рис. 5.2. Конструкции опор эксплуатируемых мостов: а – монолитных с каменной облицовкой; б – сборно-монолитных
Кроме монолитных, применяются сборно-монолитные и сборные промежуточные опоры. Сборно-монолитные промежуточные опоры используют при наличии ледохода. Они состоят из железобетонных контурных блоков заводского изготовления различной конфигурации и монолитного бетона, составляющего ядро сечения (рис. 5.3). При сооружении опор контурные облицовочные блоки выполняют функцию опалубки. Высоту облицовочных блоков в условиях сурового климата принимают 0,7–1,0 м, а толщину – 0,5–0,7 м (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Сборно-монолитная промежуточная опора: а – вид вдоль оси; б – вид поперек оси моста; в – прямоугольное очертание в плане; г – с закруглением боковых граней в зоне переменного уровня воды; РУВ – расчетный уровень воды
В условиях сурового климата для малых и средних мостов широкое распространение получили опоры безростверкового типа, состоящие из монолитной плиты – насадки и столбов или свай-оболочек (рис. 5.5), а также свай и стоек (рис. 5.6). Столбчатые конструкции подразделяют на два вида: буроопускные и буронабивные. Сборные буроопускные столбы чаще находят применение в условиях вечномерзлых грунтов оснований. Столбы индустриального изготовления устанавливают в предварительно пробуренные скважины с последующим заполнением зазоров между стенками цементно-песчаным, шламоцементным или бетонным растворами. Сооружение буронабивных столбов предусматривает разбуривание скважин с погружением защитной инвентарной обсадной металлической трубы, установку арматурного каркаса и заполнение бетонной смесью. Конструкции опор с буроопускными столбами состоят из сборных столбов заводского изготовления диаметром 0,8 м и длиной до 15 м, устанавливаемых в пробуренные скважины диаметром 1,0 м. Расстояние в свету между столбами допускают не менее 1,0 м. Толщину монолитной железобетонной насадки принимают равной 1,2–1,6 м (рис. 5.7).
Рис. 5.5. Конструкция промежуточной опоры безростверкового типа а
б
Рис. 5.6 Конструкции мостов с опорами рамно-стоечного типа на мостах БАМа: а – Кычаранка; б – Севоро-Муйский обход
Рис. 5.7. Промежуточная опора безростверкового типа на буроопускных столбах: а – вид вдоль оси; б – вид поперек оси моста; 1 – монолитная насадка; 2 – буроопускной столб; 3 – опорная площадка; 4 – сливная призма; 5 –цементно-песчаный раствор; УВМГ – уровень вечномерзлого грунта основания
Железобетонную насадку армируют по контуру расчетной арматурой, как правило, сетками из стержней диаметром 12 мм с ячейками 10´10 или 15´15 см. Одним из важных недостатков буроопускных столбов является устройство стыков между отдельными секциями по их длине. Опоры на буронабивных столбах диаметром, как правило, 1,5 м допускается сооружать в любых гидрогеологических условиях (рис. 5.8).
Для защиты столбов от ледохода и карчехода устраивают Применяются промежуточные опоры на сваях-оболочках, диаметром 1,6–3,0 м. Сборные железобетонные оболочки заводского изготовления имеют толщину стенок 12 см без предварительно напряженной арматуры и 15 см с предварительно напряженной продольной арматурой, а длину секций – до 8–10 м (рис. 5.9). Стыки свай-оболочек обеспечивают с помощью фланцево-болтовых соединений по типовому проекту Ленгипротрансмост [19]. Полость свай-оболочек заполняют монолитным бетоном. В некоторых случаях для обеспечения трещиностойкости применяют оболочки длиной 8 м, выполненные с предварительным натяжением продольной арматуры [19]. Береговые опоры Береговые опоры (устои) служат для сопряжения моста с подходными насыпями (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Конструкция береговой опоры эксплуатируемого моста
По конструктивным особенностям их подразделяют на необсыпные, у которых конус насыпи не выходит за переднюю грань и фундамент опоры; обсыпные – со смещением конуса насыпи в пролет, стесняющим живое сечение водотока (рис. 5.11).
Рис. 5.11. Береговая опора массивная монолитная: а – необсыпного типа; б – обсыпного типа; Н – высота подходной насыпи; 1 – шкафная стенка; 2 – передняя стенка; 3 –фундамент; 4 – конус подходной насыпи Необсыпные береговые опоры находят применение преимущественно в малых мостах при высоте насыпей Нн £ 6 м, обсыпные – в средних и больших при Нн > 6 м. Обсыпные устои подвергаются значительно большему горизонтальному воздействию от давления грунта насыпи, поэтому по площадке обреза фундамента принимают их размер не менее 0,4 Н (рис. 5.11,б) [11]. Ширину береговых опор определяют в зависимости от габарита проезжей части и размещения опорных частей и принимают для необсыпных устоев не менее 330–400 см, а обсыпных – 450–500 см. В практике мостостроения железнодорожных мостов применяются массивные монолитные (см. рис. 5.10, 5.11), сборно-монолитные береговые опоры (рис. 5.12).
Рис. 5.12. Береговая опора сборно-монолитная: а – вид вдоль оси; б – вид поперек оси моста; в – поперечное сечение; Н – высота подходной насыпи
В условиях сурового климата наибольшее распространение получили береговые опоры безростверкового типа на столбах и сваях-оболочках (рис. 5.13, 5.14). Конструкция такой опоры состоит из сборного железобетонного шкафного блока индустриального изготовления, монолитной насадки, буронабивных (буроопускных) столбов (рис. 5.13), свай-оболочек (рис. 5.14). Монолитную насадку выполняют высотой 1,2 м.
Размеры насадки в плане определяют с учетом расположения столбов или оболочек, минимального расстояния между ними, а также геометрических параметров опорных частей. Для железнодорожных мостов применяют двух- и четырехстолбчатые береговые опоры. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
подразделяют на два вида: с суровыми климатическими условиями при 
[12] в целях обеспечения долговечности и расчетной несущей способности в течение нормативного срока службы с учетом их работы в более сложных климатических условиях.
Плиту балластного корыта индустриальных пролетных строений рассматривают как двухконсольную балку, жестко защемленную в ребре [12] (рис. 4.36).
, определение высоты сжатой зоны бетона х из условия равенства нулю суммы проекций всех сил на горизонтальную ось и проверку прочности сечений при условии [11, 12, 13, 16]:
+ 
; (4.2)
, (4.3)
– расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии; 
– расчетная ширина плиты балластного корыта; 
– толщина ребра балки; 
– высота сжатой зоны; 
– рабочая высота сечения балки; 
– расчетное сопротивление сжатой арматуры; 
– площадь поперечного сечения сжатой арматуры; 
– расстояние от центра тяжести сжатой арматуры до сжатой грани сечения; 
– приведенная толщина полки плиты.
, возникающей в конце наклонного сечения, а также на действие изгибающего момента 
по наклонному сечению [11, 12, 13, 16]:
; (4.4)
, (4.5)
, 
– суммы проекций усилий отогнутой арматуры и хомутов, пересекающих наклонное сечение; 
– угол наклона отогнутых стержней арматуры к продольной оси балки; 
– поперечное усилие, передаваемое на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения; 
– расстояние от усилий в рабочей, отогнутой арматуре и хомутах, пересекающих наклонное сечение, до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона.
и арматуре 
[11, 12, 13, 16]:
; (4.6)
, (4.7)
– изгибающий момент из расчета по выносливости в сечении посередине балки; 
– момент инерции приведенного к бетону сечения относительно нейтральной оси [16]; 
– высота сжатой зоны бетона из расчета на выносливость [16]; 
– коэффициент приведения арматуры к бетону; 
– высота балки; 
– расстояние от центра тяжести первого ряда рабочей арматуры балки до растянутой грани сечения; 
– параметры, определяемые по [12, 16].
, 
(4.8)
– модуль упругости арматурной стали; 
– коэффициент раскрытия трещин [12, 16].
при действии временной нагрузки не должны превышать для железнодорожных мостов [11]:
или 
, (4.9)
– расчетная длина пролета, м.
Применяют также сборно-монолитные опоры с облегченным верхом в виде оболочек диаметром 1,2–1,6 м (рис. 5.4).
Арматурный каркас буронабивных столбов включает в себя рабочую арматуру диаметром 20 мм, которую устанавливают с обеспечением защитного слоя 100 мм [19]. Большое внимание уделяют методу бетонирования буронабивных столбов, особенно в зоне переменного уровня.
Рис. 5.13. Береговая опора безростверкового типа на столбах: а – вид вдоль оси; б – вид поперек оси моста; 1 – шкафной блок; 2 – монолитная насадка; 3 – буроопускной столб; 4 – опорная площадка; 5 – конус подходной насыпи
