Лекція 7. Конструкції розрізних прогонових будов з ненапруженою арматурою. Конструкції розрізних прогонових будов з напруженою арматурою

7.1. Види балочних мостів і області їх застосування

За прийнятою в мостах класифікацією балочні залізобетонні пролітні будови розрізняють за статичною схемою, типом поперечного перетину пролітної будови, способом армування і виробництва робіт.

За статичною схемою розрізняють балочні залізобетонні будови:

• розрізні;

• температурно-нерозрізні;

• нерозрізні;

• консольні.

Розрізні пролітні будови відокремлені одна від іншої деформаційними швами. Ці шви ускладнюють захист опор від вологи і приводять до нерівностей мостового полотна, порушення плавності руху транспортних засобів. У кожній розрізній пролітній будові на суміжних опорах є нерухомі і рухомі опорні частини.

Температурно-нерозрізні пролітні будови утворюються з розрізних пролітних будов шляхом їх об'єднання в рівні проїзної частини над проміжними опорами. Це дозволяє виключити на них деформаційні шви, що покращує експлуатаційні якості моста. У ланцюзі температурно-нерозрізних пролітних будов одна опорна частина нерухома, решта рухомі.

Нерозрізні пролітні будови найбільш сприятливі з експлуатаційної точки зору: вони можуть мати тільки один деформаційний шов. На кожній опорі мають тільки одну опорну частину, одна з них нерухома.

Консольні пролітні будови за характером роботи під тимчасовими навантаженнями при однаковій схемі прольотів аналогічні нерозрізним пролітним будовам. Їх раніше застосовували для виключення несприятливих наслідків просідання проміжних опор. Сучасні конструкції опор не допускають їх просідання, тому консольні пролітні будови перестали застосовувати у зв'язку з складністю приєднання підвісної частини.

Рис. 7.1. Типи поперечних перетинів балочних залізобетонних пролітних будов:

а – плитна; б – ребриста; в – плитно-ребриста; г – коробчата

За типом поперечного перетину розрізняють балочні залізобетонні пролітні будови:

• плитні при прольотах від 3...6 до 12…18 м (рис. 7.1, а);

• ребристі при прольотах 18...42 м (рис. 7.1, б);

• плитно-ребристі при прольотах 27...63 м (рис. 7.1, в);

• коробчаті при прольотах більше 63 м (рис. 7.1, г).

За способом армування розрізняють балочні залізобетонні будови:

• з ненапружуваною арматурою;

• із заздалегідь-напружуваною арматурою.

За способом виробництва робіт розрізняють балочні залізобетонні будови:

• монолітні (найбільш надійні);

• збірно-монолітні;

• збірні (менш надійні).

7.2. Конструкції плитних і ребристих розрізних пролітних будов з ненапружуваною арматурою

Плитні пролітні будови з ненапружуваною арматурою є суцільною плитою постійної товщини (рис. 7.2). Застосовуються при довжині прольотів в межах 3...6 м. Відрізняються чіткістю статичної схеми при роботі на згин і зріз, малою будівельною висотою (відношення товщини плити до прольоту складає 1/12...1/16), простотою конструкції і малою трудомісткістю, що визначається розподілом арматури по всій ширині плити в одному ярусі, простотою арматурних, опалубних і бетонних робіт. Їх поперечний ухил приймається не менше 15 ‰ і забезпечується похилим розташуванням плити.

Одяг мостового полотна і тротуарів в монолітних плитних пролітних будовах застосовується звичайна: асфальтобетон товщиною 7 см, захисний шар бетону 3…4 см, гідроізоляція 1 см, вирівнюючий шар бетону 3…4 см.

Їх подовжнє і поперечне армування виконується із стрижнів гладкої або періодичного профілю арматури або зварних сіток з дотриманням конструктивних вимог, встановлених в СНиП 2.05.03-84*. Армування пролітної будови уздовж прольоту визначається з урахуванням огинаючих епюр згинальних моментів, і поперечних сил і має вигляд, представлений на рис. 7.2. До опор половина робочої арматури, потрібної в середині прольоту, відгинається догори в три прийоми з кутами нахилу стрижнів 30...45°. Це дозволяє обходитися без хомутів, оскільки відігнуті стрижні надійно перекривають похилі і вертикальні перетини плити в приопорних зонах, де має місце значна поперечна сила.

Ребристі пролітні будови з ненапружуваною арматурою застосовуються при довжині прольотів 12...21 м. Вони складаються з головних балок, діафрагм і плити проїзної частини (рис. 7.3).

Головні балки є основними елементами пролітної будови, що несуть, при його роботі на загальну дію навантаження. Вони зазвичай об'єднуються між собою діафрагмами, які встановлюють в опорних перетинах, в середині і чвертях прольоту, якщо відстань між ними не менше 4...6 м. Діафрагми забезпечують просторову роботу елементів пролітної будови. Плита проїзної частини в них працює на місцеву дію навантаження, бере участь в розподілі тимчасового навантаження між головними балками і працює як стисла зона пролітної будови при його роботі на загальну дію навантаження.

У поперечному перетині монолітних ребристих пролітних будов представляється можливим застосовувати найбільш доцільну кількість головних балок залежно від величини прольоту по умові мінімальних витрат бетону. Воно зазвичай зменшується із збільшенням прольоту. При малих прольотах воно прагне до нескінченності, що і визначає застосування плитних пролітних будов при малих прольотах.

Рис. 7.2. Схема подовжнього армування монолітної пролітної будови довжиною 6 м

Рис. 7.3. Фасад (б) і поперечний перетин (б) ребристої монолітної залізобетонної пролітної будови

Відстань b між головними балками при їх прольотах 12...27 м складає 1,5...2,5 м. Іноді відстань між головними балками збільшують до 4. 6 м, в цьому випадку між головними балками встановлюються другорядні подовжні балки, що зменшують проліт плити проїзної частини.

Практичне застосування знайшли два види цих пролітних будов:

• діафрагмові з Т-подібними поперечними перетинами головних балок;

• бездіафрагмові з Т-подібними поперечними перетинами головних балок.

Арматуру в елементах монолітні ребристих пролітних будов розміщують так, щоб вона мала хороший зв'язок з навколишнім бетоном, не заважала укладанню бетону при виготовленні конструкції і була надійно захищена від дії вологи і повітря. Арматуру виконують із стрижнів періодичного профілю або з гладкого дроту. Всі робочі стрижні розтягнутої арматури гладкого дроту для забезпечення їх анкерування в бетоні повинні мати на кінцях напівкруглі крюки з внутрішнім діаметром не менше 2,5 діаметру стрижня (рис. 7.4, б). Кінці стислих стрижнів з круглого дроту, а також кінці стрижнів періодичного профілю в розтягнутій зоні закінчуються прямими крюками.

Окремі стрижні арматури для забезпечення необхідної довжини стикують електрозварюванням встик. При цьому в місці стику виходить невелике потовщення (рис. 7.4, б). Має перспективу об'єднання стрижнів періодичного профілю в монтажних умовах шляхом обтискання на кінцях стрижнів металевих трубок (рис. 7.4, в).

Зварні сітки (рис. 7.4, г) виготовляються з пересічних стрижнів контактною зваркою і в готовому вигляді встановлюються в конструкцію. У місцях стикування сусідні сітки укладають внакладку одна на одну з перекриттям на довжину не менше 30 діаметрів стрижнів сітки і не менше 25 см.

Рис. 7.4. Окремі стрижні арматури (б), арматурні сітки (б) і способи стиковки стрижнів (у, г)

Плита проїзної частини пружно затиснена в тих, що підтримують її головних балках і поперечних діафрагмах. Від тимчасового навантаження в середині прольоту плити проїзної частини монолітних і збірних бездіафрагмових пролітних будов виникають позитивні згинальні моменти, а на опорах негативні. У зв'язку з цим на опорах плити арматуру слід розташовувати в її верхній зоні, а в середині прольоту – в нижній (рис. 7.5).

Стрижні робочої арматури плити слід розташовувати з урахуванням вимог СНиП 2.05.03-84* до товщини захисного шару. Крім того, необхідно задовольняти вимогам СНиП 2.05.0384* до мінімальних діаметрів арматури і відстаней між ними. На ділянках дії негативних згинальних моментів, робочу арматуру вверху плити встановлюють на довжині 1/4...1/6 прольоту плити, а нижню робочу арматуру доводять до опори в кількості не менше трьох стрижнів на 1 м ширини плити або 1/4 (за площею перетину) нижньої арматури в середині прольоту.

Рис. 7.5. Розташування ненапружуваної арматури в плиті проїзної частини і головних балках пролітної будови

Стрижні розподільної арматури, що розташовується перпендикулярно до робочої арматури, повинні мати діаметр не менше чверті діаметру подовжніх стрижнів і встановлюватися в кількості не менше чотири на 1 м ширини плити. Крім того, розподільну арматуру встановлюють у всіх місцях перегину робочої арматури.

Товщина плити на кінці консолі повинна бути не менше 10 см, в середній частині між ребрами – не менше 15 см. У бездіафрагмових пролітних будовах плита проїзної частини працює як нерозрізна балка на пружній основі. Її армують зварними сітками у верхній і нижній зонах.

Головні балки пролітних будов армують (див. рис. 7.5) окремими стрижнями або зварними каркасами. Діаметр робочої арматури приймають не менше 12 мм, а захисний шар бетону для неї – не менше 3 см. За умовами укладання бетону відстані між окремими стрижнями повинні бути не менше 5 см у вертикальних і горизонтальних напрямах.

Діаметр хомутів в стиках балок по всій довжині, окрім кінцевих ділянок балок, приймають не менше 8 мм, а на кінцевих ділянках – не менше 10 мм.

Захисний шар бетону між хомутами і бічною або нижньою поверхнями балок повинен бути не менше 2 см. Кожен хомут повинен охоплювати в одному ряду не більше п'яти розтягнутих і не більше трьох стислих стрижнів. Відстань між сусідніми хомутами уздовж балки встановлюють з кроком, що не перевищує 10 см на кінцевих ділянках балки, 15 см на при опорних ділянках балки, кінцевих ділянок, що тягнуться від меж, до чвертей прольоту, 20 см на середній ділянці балки завдовжки, рівною 1/2 прольоту. Кінцеві ділянки балки тягнуться від її торця у бік прольоту на довжину, рівну висоті балки.

Найбільш розповсюджена ненапружувана арматура в збірних балках отримала у вигляді зварних багаторядних каркасів (рис. 7.6, а). Вони індустріальні у виготовленні і зручні в монтажі. Зварний каркас складається з ряду стрижнів подовжньої робочої арматури, укладених один на іншій без проміжків і зварених між собою подовжніми швами товщиною не менше 4 мм. Якщо в одному вертикальному ряду поставлено більше трьох-чотирьох стрижнів, то над ними встановлюють прокладки того ж діаметру і завдовжки не менше шести діаметрів, а далі знов ставлять три-чотири стрижні без розриву. Просвіти, утворені прокладками, забезпечують краще зчеплення з навколишнім бетоном. Відстань між сусідніми вертикальними каркасами повинна бути не менше 5 см або двох діаметрів робочої арматури.

Рис. 7.6. Загальний вид зварного каркаса (а) і конструкції його вузлів I, II і III (б – г)

Захисний шар бетону той же, що і для окремих стрижнів. Робочі стрижні подовжньої арматури каркаса відгортають під кутом 30…60°, але не менше двох стрижнів від всіх каркасів повинні бути доведені до опори. Радіус відгину повинен бути не менше 12 діаметрів стрижня періодичного профілю, що відгортається, або 10 діаметрів для гладкого стрижня (рис. 7.6, б, в, г).

Допускається приварювання додаткових відігнутих стрижнів до стрижнів основної арматури. В цьому випадку до кожного стрижня рекомендується приварювати не більше двох додаткових відгинів з діаметром, в два рази меншим діаметру основного подовжнього стрижня. Такі відгини прикріплюють зварними швами завдовжки не менше 12 діаметрів відгину (див. рис. 7.6, б). Розташування місць відгинів визначається умовою, щоб на ділянці з відгинами в кожен вертикальний поперечний перетин балки повинен потрапляти хоч би один відгин. Уздовж бічних стінок балки встановлюють подовжню арматуру періодичного профілю діаметром 8...14 мм на відстанях по висоті 10...12 діаметрів. Ця арматура оберігає бетон від появи усадкових тріщин. Арматуру ставлять зовні хомутів.

Рис. 7.7. Компоновка поперечного перетину плитної пролітної будови з блоків з круглими порожнечами

7.3. Конструкції розрізних і температурно-нерозрізних пролітних будов з напружуваною арматурою

Розрізні пролітні будови з напружуваною арматурою виконують збірними і збірно-монолітними з використанням плитних і ребристих початкових елементів. До них відносяться розрізні збірні пролітні будови з арматурою, що напружується на упори, з пустотних плит завдовжки від 6 до 18 м. Вони складаються з укладених паралельно один одному плит, об'єднаних в поперечному напрямі бетонними шпонками для забезпечення спільної роботи (рис. 7.7). Кількість плит в поперечному перетині пролітної будови залежить від габариту моста.

При прольотах 6…9 м плити спираються на ригель через два шару руберойду і цементний розчин товщиною 2...3 см, при великих прольотах – через гумові або металеві опорні частини.

Для автодорожніх і міських мостів розроблені уніфіковані пролітні будови з пустотних плит завдовжки 6, 9, 12, 13 і 18 м. Товщина плит прийнята відповідно 0,3; 0,45; 0,6; 0,75 м. Ширина плит прийнята 1 м. У плитах прольотом 6 і 9 м порожнечі виконують круглими (рис. 7.8, а), а при прольотах 12…18 м – овальними (рис. 7.8, б). Отвори в плитах виконують у вигляді усіченого конуса з підставами, що відрізняються діаметром на величину, що забезпечує витягання пуансонів з сформованої на стенді плити без пошкодження її внутрішньої поверхні.

Армування плит ненапружуваною арматурою проводиться горизонтальними і вертикальними зварними сітками (рис. 7.9).

Рис. 7.8. Поперечні перетини блоків плитних пролітних будов з круглими (а) і овальними (5) порожнечами

Рис. 7.9. Армування блоку ненапружуваною і напружуваною арматурою: 1 – горизонтальні сітки; 2 – вертикальні сітки; 3 – арматура

Горизонтальні сітки 1 плит виготовляють плоскими з кроком стрижнів 150 мм. Арматура в цих сітках є конструктивною, вона не включається в розрахунок. Вертикальні сітки 2 ребер виконані з подовжніх і поперечних ненапружуваних стрижнів гарячекатаної сталі класу А-1 з діаметром стрижнів 8…12 мм. У середній частині прольоту поперечні стрижні розміщуються по конструктивних міркуваннях з кроком 200 мм, а на кінцевих ділянках для забезпечення сприйняття поперечної сили з кроком 100 мм.

Напружувана арматура 3 в плитах виконується з семидротових канатів К-7 діаметром 15 мм або із спарених дротин діаметром 5 мм періодичного профілю. Вона розташовується в нижній частині плити в зонах, що примикають до ребер, розділяють порожнечі.

Поперечне об'єднання плит здійснюється за допомогою бетонних шпонок (рис. 7.10). Цей вузол здатний сприймати тільки поперечну силу між блоками, але це досить для замонолічування, оскільки згинальні моменти, в поперечному напрямі вузьких пролітних будов практично не виникають.

Рис. 7.10. Вузол замонолічування блоків плитної будови

Для прольотів 12, 15, 18, 21, 24 і 33 м розроблено і ребристі уніфіковані заздалегідь напружені пролітні будови з натягненням арматури на упори. Вони компонуються з цілоперевожуваних балок таврового перетину (рис. 7.11). Зміна ширини моста досягається зміною кількості балок, що встановлюються по ширині моста на відстані 210…240 см. Об'єднання балок проводиться по плиті проїзної частини подовжніми швами замонолічування. Тротуари виконані зазвичай зниженого типу з огорожами поручнів і захисних. Одяг проїзної частини звичайний з поперечним ухилом. У тротуарів розташовуються трубки водовідведень.

Конструкція таврових балок ребристих пролітних будов приведена на рис. 7.12. Висота таврових балок складає приблизно 1/20 прольоту. Товщина плити проїзної частини раніше прийнята була 15 см, в даний час товщина плити збільшується до 18 см за рахунок збільшення товщини захисного шару до 5 см з міркувань забезпечення необхідної довговічності пролітної будови. Товщина ребер в середній частині прольоту 16 см, в приопорних зонах збільшується до 26 см. У нижній частині ребра розширені для забезпечення розміщення пучків напружуваної арматури.

Рис. 7.11. Компоновка поперечного перетину збірних ребристих пролітних будов з напружуваною арматурою

Рис. 7.12. Поперечний перетин ребристих балок в прольоті і на опорі і їх армування ненапружуваною і напружуваною арматурою

Крайні балки пролітних будов відрізняються від проміжних кількістю пучків напружуваної арматури, а також наявністю односторонніх випусків арматури.

Плита цих пролітних будов армується двома плоскими зварними сітками, розміщеними у нижній і верхньої її кромок. Стінка армується двома зварними сітками, розміщеними у зовнішніх поверхонь. Вони мають конструктивні подовжні стрижні і робочі поперечні стрижні. Подовжні стрижні примикають до стінок і грають роль протиусадочної арматури.

Нижнє ребро балок армується двома зварними каркасами, що охоплюють зону розміщення пучків напружуваної арматури.

У зоні приєднання плити до стінок похило розміщені стрижні протиусадкової арматури.

Напружувану арматуру в цих балках виконують з високоміцного дроту діаметром 3…6 мм, що дозволяє економити метал і створювати в арматурі високу напругу. Для зручності армування високоміцний дріт діаметром 5 мм об'єднують в пучки (рис. 7.13) з числом дротин від 18 до 60.

Дроту в пучку розташовуються концентрично з обмоткою кожного ряду тонким дротом. Пучок може бути утворений з готових семидротяних пучків. При армуванні балок використовують прямолінійні і криволінійні пучки (рис. 7.14).

Прямолінійні пучки по всій довжині нижнього поясу балки технологічніші, ніж криволінійні. Але у стадії створення попереднього натягнення у верхньому поясі балок може виникати велика розтягуюче напруження. У цей період балка завантажена тільки власною вагою і ексцентрично прикладеною силою попереднього обтискання. Для запобігання тріщинам в цій ситуації при прямолінійному розташуванні пучків арматури частина з них слід виключати з роботи в приопорній зоні шляхом розміщення в поліетиленових трубках або шляхом ізоляції паклею.

При армуванні криволінійними або полігональними пучками в приопорних зонах відмічена раніше ситуація не виникає. Крім того, на приопорних ділянках створюється зусилля попереднього натягнення, прикладене під кутом до горизонталі. Вертикальна складова цього зусилля зменшує поперечну силу на приопорній ділянці, знак якої протилежний знаку поперечної сили від зусилля попереднього натягнення в пучку. Зменшення сумарної поперечної сили у опори дозволяє зменшити витрати стали на хомути або зменшити товщину стінки.

Передача зусилля з пучка на бетон після його тверднення здійснюється за допомогою спеціальних анкерів. На рис. 7.15 приведена конструкція каркасно-стрижньового анкера Міїта. Він має сталевий стрижень 4, на середині довжини якого закріплена діафрагма 5 з пазами, а по кінцях – хрестоподібні упори 2.

Рис. 7.13. Конструкція пучка напружуваної арматури

Рис. 7.14. Розташування прямолінійних і криволінійних пучків напружуваної арматури по довжині балки

У анкері пучок 1 напружуваної арматури розчленовується на чотири пучки і прихоплюється по його кінцях у хрестоподібних упорів дротяними скручуваннями 3. У порожнину, що утворюється, між пучками проникає бетон, який заклинює пучок в бетонному масиві балки. Для посилення бетону в місці передачі зусилля перед анкером встановлюють спіральну арматуру.

Рис. 7.15. Конструкція каркасно-стрижневого анкера:

1 – пучок; 2 – хрестоподібні упори; 3 – скрутка з м'якого дроту; 4 – стрижень; 5 – діафрагма з пазами; 6 – отвір для закладу дроту скручування

Натягнення пучків на упори і передача зусилля на бетон проводиться при 80 % його міцності з дотриманням симетричності натягнення і передачі шляхом почергового обрізання двох симетричних пучків.

У випадку, якщо не представляється можливим транспортувати балки, що цілісно перевозяться, застосовують пролітні будови, утворені з складених по довжині балок з натягненням арматури на бетон. Проектом уніфікованих збірних пролітних будов передбачені складені по довжині балки завдовжки 15, 18, 24, 33 і 42 м.

Пролітні будови з цих балок компонуються в поперечному напрямі так само, як і з тих, що цілісно-перевозяться. При цьому можливе створення їх як діафрагмових, так і як бездіафрагмових. Зміна ширини моста досягається зміною кількості балок.

Кожна балка складається з окремих заздалегідь виготовлених блоків (рис. 7.16), армованих ненапружуваною арматурою у вигляді каркасів. Для розміщення напружуваної арматури в блоках влаштовують канали, які можуть бути внутрішніми (закритими) або зовнішніми (відкритими). Всі проміжні (внутрішні) блоки приймаються завдовжки 6 м з міркувань транспортування і такелажу, а кінцеві блоки приймаються завдовжки 4,5 або 3 м, що визначається необхідністю забезпечення проектної довжини пролітної будови.

Балки пролітної будови отримують шляхом укрупнюючої збірки з блоків на майданчику у об'єкту, що будується. Блоки встановлюють на майданчику в проектній послідовності і замонолічують по швах цементним розчином або клеєм. Після цього в канали протягують напружувану арматуру і створюють в ній зусилля натягнення, яке відразу передається на бетон. На торцях кінцевих блоків передбачені сталеві листи товщиною 20 мм, які служать упором для анкерів при натягненні арматури.

Ненапружувана арматура в цих блоках така ж, як у відповідних балках, що цілісно-перевозяться. Проте вона не стикується в поперечних швах замонолічування балок, що знижує надійність роботи поперечних балок на поперечну силу в поперечних швах замонолічування.

Рис. 7.16. Складені по довжині балки з натягненням на бетон

Напружувана арматура збірних по довжині балок виконується з пучків дротин діаметром 5 мм. Частина пучків проходить прямолінійно в закритих каналах по всій довжині балки, інша частина відгинається вгору по прямолінійних каналах.

Закріплення пучків на торцях балок забезпечується конусними анкерами (рис. 7.17), що складаються з корпусу обойми 2 і конусної пробки 1.

Натягнення арматури проводиться в два-три прийоми, перше натягнення здійснюють до затвердіння клею, що забезпечує хороше заповнення поперечних швів при мінімальній їх товщині.

Конструкція вузлів об'єднання балок ребристих бездіафрагмових і діафрагмових пролітних будов з напружуваною арматурою аналогічні відповідним конструкціям вузлів об'єднання балок ребристих бездіафрагмових і діафрагмових пролітних будов з ненапружуваною арматурою.

Розрізні пролітні будови на всіх опорах мають деформаційні шви, які при експлуатації моста створюють ряд проблем:

• порушується їх герметичність, унаслідок чого вода проникає на торці пролітної будови і опори і створює умови для подальшої деструкції бетону і корозії арматури;

• порушується рівність проїзної частини, унаслідок чого посилюється динамічна дія тимчасового навантаження і порушується комфортність і безпека руху.

Ці проблеми усуваються при застосуванні температурно-нерозрізних пролітних будов (рис. 7.18). Температурно-нерозрізними пролітними будовами називають пролітні будови, утворені шляхом об'єднання розрізних балочних пролітних будов в рівні проїзної частини так, щоб при горизонтальних і температурних діях вони працювали як нерозрізні, а при вертикальних діях – як розрізні. Конструкція об'єднання пролітних будов повинна забезпечувати сприйняття горизонтальних зусиль і не перешкоджати повороту їх торців.

Рис. 7.17. Конструкція і схема роботи конусного анкера: 1 – конусна пробка; 2 – корпус обойми

Рис. 7.18. Ланцюг температурно-нерозрізних пролітних будов:

1 – деформаційний шов; 2 – сполучна плита; 3 – рухомі опорні частини; 4 – нерухома опорна частина

Група розрізних пролітних будов об'єднаних таким чином створюють температурно-нерозрізний ланцюг. Необхідно прагнути до створення можливо більшої довжини такого ланцюга. Характер деформації цього ланцюга при дії температури залежить від способу розстановки рухомих і нерухомих опорних частин. Зсув пролітної будови походить від нерухомої опорної частини в обидві сторони.

Залежно від типу конструктивного рішення розрізні пролітні будови об'єднуються в температурно-нерозрізні різними способами:

• ребристі пролітні будови – по плиті проїзної частини в межах всієї ширини пролітної будови (рис. 7.19, а);

• плитні пролітні будови – стиковими накладками (рис. 7.19, б).

Для забезпечення об'єднання збірних ребристих пролітних будов по плиті проїзної частини початкові елементи виготовляють з недобетонованою на кінцях плитою з випусками горизонтальної арматури (див. рис. 7.19, б). Довжину сполучної плити приймають не менше відстані між опорними перетинами суміжних пролітних будов. В межах цієї частини плити укладається пружна прокладка між плитою і ребром балки і не допускаються вертикальні випуски арматури з ребра. Пружна прокладка забезпечує можливість розподілу повної лінійної деформації, що виникає в плиті при повороті пролітної будови.

Об'єднання плитних пролітних будов в температурно-нерозрізні здійснюється за допомогою стикових металевих накладок або стрижнів (див. рис. 7.19, б).

Рис. 7.19. Способи об'єднання ребристих (а) і плитних (б) пролітних будов в температурно-нерозрізні

7.4. Конструкції нерозрізних і консольних пролітних будов

Переваги нерозрізних і консольних пролітних будов в порівнянні з розрізними визначаються тим, що на їх проміжних опорах виникають негативні моменти, що значною мірою зменшують позитивні моменти в серединах прольотів і забезпечують зменшення витрати матеріалу. У них застосовується також мінімальна кількість деформаційних швів, що підвищує їх експлуатаційні якості. Крім того, їх проміжні опори від вертикальних навантажень працюють на центральне стиску унаслідок того, що над ними знаходиться тільки одна опорна частина.

Нерозрізні пролітні будови широко застосовуються в області малих, середніх і великих прольотів, при цьому кількість прольотів обмежується лише повною довжиною нерозрізного батога з умов забезпечення температурних деформацій. Тривалий час широке застосування нерозрізних мостів стримувалося небезпекою нерівномірних осідань опор, що викликають в нерозрізних пролітних будовах додаткові і небезпечні зусилля. Після освоєння будівельниками технології створення надійних фундаментів, що виключають істотні осідання опор, була відкрита можливість для широкого застосування нерозрізних мостів.

Консольні залізобетонні пролітні будови мостів в даний час знаходять застосування в області середніх і великих прольотів тільки за особливо складних грунтових умов, що утрудняють запобігання нерівномірним осіданням опор.

Нерозрізні і консольні мости можуть бути монолітними і збірними. Багаторічний досвід їх експлуатації свідчить про більшу надійність монолітних мостів, що визначається можливістю стиковки конструктивної арматури в поперечних швах бетонування.

Розрізняють наступні групи збірних і монолітних нерозрізних пролітних будов:

• пролітні будови, що збираються із стандартних цілоперевожуваних балок або плит завдовжки від 15 до 33 м з пристроєм монолітних стиків на проміжних опорах. Цей стик складний, оскільки знаходиться в зоні максимального моменту, що згинає (рис. 7.20, б);

• пролітні будови, що збираються з тих же стандартних цілоперевожуваних балок або плит і спеціальних надопорных вставок завдовжки 6…12 м з пристроєм монолітних стиків в зоні мінімальних згинальних моментів (рис. 7.20, б). У такий спосіб досягаються нерозрізні прольоти в межах від 24 до 50 м. Проте для реалізації цього способу потрібний пристрій підмостей, що можливо тільки при будівництві шляхопроводів або пролітних будов моста в заплавній частині річки;

• пролітні будови постійної висоти, що збираються з плитно-ребристих або коробчатих блоків або зводяться з монолітного бетону з пристроєм багатьох поперечних швів, обжатих заздалегідь напружуваною арматурою (рис. 7.20, в). Застосовуються при прольотах від 33 до 84 м. Зводяться при невеликій кількості прольотів конвеєрно-тиловою збіркою або бетонуванням з подальшим подовжнім насуванням, а при великій кількості прольотів – методом попрольотної збірки або бетонування на переміщуваних підмостях. Велику кількість поперечних швів знижує надійність збірних пролітних будов цього типу. Краще застосовувати монолітні пролітні будови, оскільки в цьому випадків швах бетонування представляється можливим об'єднувати конструктивну арматуру;

• пролітні будови з полігональним контуром нижнього поясу (рис. 7.20, г), збирані з коробчатих бетонних блоків урівноваженою навісною збіркою або що зводяться навісним бетонуванням з пристроєм великої кількості поперечних швів в прольоті, обжатих заздалегідь напружуваною арматурою. Збірні пролітні будови цього типу застосовувалися при прольотах від 84 до 126 м. Висота балок над опорами в два-три рази більше, ніж в середній частині прольоту, що відповідає співвідношенню згинальних моментів, в цих перетинах. Краще застосовувати монолітні пролітні будови. Вони надійніші за несучою здатністю швів, так в них представляється можливим об'єднувати конструктивну арматуру.

Рис. 7.20. Види (а – г) збірних і монолітних нерозрізних пролітних будов

Багатопролітна нерозрізна система перетворюється на консольну, якщо в окремих поперечних перетинах ввести шарнірні з'єднання. Введення двох шарнірів в прольоті приводить до того, що в перетинах консолей виникають тільки негативні моменти, а в підвісних балках – тільки позитивні. Це дає можливість застосовувати як підвісні балки уніфіковані балочні елементи. У консольних пролітних будовах в місцях шарнірів виникають переломи профілю проїзду, що знижує комфортність руху. У місцях установки шарнірів необхідні деформаційні шви, що відноситься до недоліків консольних пролітних будов. Їх перевага – можливість застосування в умовах прояву нерівномірних осідань опор.

Форма поперечного перетину нерозрізних пролітних будов. У нерозрізних пролітних будовах перших двох груп (див. рис. 7.20, а, б), що створюються з використанням уніфікованих елементів розрізних пролітних будов, застосовуються ті ж поперечні перетини, що і в розрізних. У пролітних будовах наступних груп (див. рис. 7.20, в, г) зберігається в основному та ж залежність форми поперечного перетину від величини прольоту, що і для розрізних пролітних будов. Є лише одна особливість, пов'язана з тим, що в нерозрізних прольотах на проміжних опорах виникають значні негативні моменти, які залежно від способу виробництва робіт по абсолютній величині можуть бути набагато більше позитивних згинальних моментів, виникають в середині прольоту.

У ребристих нерозрізних пролітних будовах плита проїзної частини в зоні позитивних моментів успішно виконує функції стиснутої зони при загальній дії навантаження. У зоні негативних моментів нерозрізних пролітних будов виникає стисла зона в нижній частині ребер. Це викликає необхідність розвивати ширину ребер. Розвиток нижнього поясу приводить до перетину коробчатої форми, що набув широкого поширення в пролітних будовах середніх і великих прольотів. Нижня плита коробчатого перетину служить стислою зоною на ділянках балки, де діють негативні згинальні моменти, і дозволяє зручно розмістити заздалегідь напружену арматуру один-два ряду на ділянках з позитивними моментами.

Рис. 7.21. Форма поперечного перетину плитно-ребристої пролітної будови

Зовнішні розміри коробки в пролітних будовах з постійною висотою по довжині прольоту (див. рис. 7.20, в) залишаються незмінними, в приопорній зоні змінюються лише розміри внутрішньої порожнини. У пролітних будовах із змінною висотою (див. рис. 7.20, г) по довжині прольоту змінюється і висота поперечного перетину коробки. Це дозволяє на проміжній опорі застосовувати плиту меншої товщини.

Поперечний перетин плитно-ребристих збірних і монолітних пролітних будов (рис. 7.21) має два могутні поперечні ребра, об'єднаних плитою проїзної частини з повною шириною від 10 до 20 м. При прольотах 24, 33 і 42 м поперечні перетини мають постійну по довжині прольоту висоту ребер, рівну приблизно 1/20 прольоту. При прольоті 63 м в приопорній зоні проміжних опор висота ребер змінюється по лінійному закону від 320 см на опорі до 210 см на видаленні 15 м від опори.

Рис. 7.22. Поперечний перетин коробчатої пролітної будови

При середніх і великих прольотах як в збірних, так і в монолітних пролітних будовах застосовуються коробчаті поперечні перетини. Для пролітних будов з проїжджою частиною широчіні

ний до 19...20 м застосовується однокоробчатий поперечний перетин з розвиненими консолями (рис. 7.22). Стінки такого перетину виконують похилими, що дозволяє зменшити ширину і об'єм опор. При більшій ширині моста поперечний перетин компонують з двох або декількох коробок або застосовують розширені коробки з проміжними стінками. Нижня плита коробчатого перетину служить стислою зоною на ділянках з негативними моментами і дозволяє розмістити декілька рядів напружуваної арматури на ділянці з позитивними моментами. Коробчатий перетин добре працює при дії ексцентричного навантаження у зв'язку з тим, що його жорсткість при роботі на кручення в десятки разів більше в порівнянні з жорсткістю незамкнутих перетинів з тими ж розмірами.

У нерозрізних і консольних пролітних будовах у проміжних опор виникають значні негативні моменти і поперечні сили. Несуча здатність приопорних перетинів при постійній висоті підвищують збільшенням товщини ребер і товщини нижньої плити.

При великих прольотах використовують декілька способів збільшення несучої здатності опорних перетинів: збільшують висоту за рахунок додання полігонального або криволінійного контура нижнього поясу, а також товщину нижньої плити і стінок.

Висота перетину балок у опор з прольотами більше 60 м зазвичай складає 1/15…1/25 прольоту. Висота перетину в середині прольоту для нерозрізних балок складає 1/25…1/40 прольоту, в консольних пролітних будови вона рівна висоті підвісних балок.

Стінки коробчатих перетинів встановлюють на відстані 10…15 м. З’єдна ння стінок з плитами бажано проводити за допомогою кривих. Верхній плиті додають ухили в поперечному напрямі, необхідні для відведення води.

Товщину плити проїзної частини визначають з умови її роботи на згин в поперечному напрямі від місцевої дії транспортних засобів. Отримувана при цьому товщина повинна бути достатньої для роботи плити у складі всієї пролітної будови на загальну дію всіх навантажень. Товщину стінок визначають з умов їх роботи на поперечні сили. На ділянках з невеликими поперечними силами товщину стінок призначають по технологічних міркуваннях.

Товщину нижньої плити на ділянках з позитивними моментами визначають умовами розміщення напружуваної арматури, а на ділянках з негативними моментами – роботою її на стиску у складі всього перетину.

Поперечне розчленовування збірних коробчатих пролітних будов проводять з умови вантажопідйомності монтажних кранів 40…60 т. Поперечні шви виконують зубчатими для забезпечення сприйняття поперечної сили, замонолічують клеями і обтискають напружуваною арматурою.

Консольні пролітні будови при невеликих прольотах складають з балок таврового перетину, що сполучаються подовжніми швами. Консольні і підвісні елементи вмонтовують цілком і з’єднують шарнірами. При прольотах більше 63 м двотаврова форма перетину виявляється неекономічною. Ділянки з негативними моментами в цьому випадку виконують коробчатими, для підвісних ділянок застосовують двотаврову форму балок.

Армування нерозрізних пролітних будов. Нерозрізні пролітні будови армують із застосуванням напружуваної арматури. На ділянках з позитивними моментами робоча арматура розташовується в нижній зоні балки, на ділянках з негативними моментами – у верхній зоні. У зоні невеликих моментів здійснюється переклад арматури з нижньої зони у верхню відповідно до огинаючої епюри моментів. Відгини і хомути використовують для сприйняття поперечної сили.

Заздалегідь напружену арматуру розташовують так, щоб створити в бетоні попереднє обтискання в тих зонах, в яких при дії зовнішнього навантаження виникає розтягування. При спорудженні пролітної будови методами подовжнього насування, попрольотного бетонування або складки напружувану арматуру розміщують по плавних кривих: у серединах прольотів її розміщують в нижній зоні, а над проміжними опорами – у верхній зоні (рис. 7.23, а, б). У шві бетонування 2 або монолітному стику збірних секцій її стикують спеціальними пристроями (рис. 7.23, б, в). Можливо також розміщення їх внакладку, що виключає необхідність їх стиковки. При навісному бетонуванні арматурні пучки або стрижні розташовують у верхній зоні (рис. 7.23, г). Під час бетонування і на початку експлуатаційного періоду, поки не виявилися істотно деформації повзучості, балка від власної ваги працює як консоль. Позитивні моменти в ній з'являються від дії тимчасових навантажень, а після прояву деформацій повзучості – і від власної ваги балок. Для їх сприйняття в серединах прольотів встановлюють в нижній зоні арматурні пучки (див. рис. 7.23, г).

Рис. 7.23. Варіанти схем (а – г) армування напружуваною арматурою:

1 – пучки напружуваної арматури; 2 – шов бетонування; 3 – пучки арматури, що напружуються для об'єднання збірних балок в нерозрізну пролітну будову; 4 – арматура, що напружується до бетонування; 5 – монолітний стик збірних балок; 6, 7 – нижня напружувана арматура для сприйняття позитивних згинальних моментів

Напружувану арматуру рекомендується розміщувати в закритих каналах. По закритих каналах представляється можливим переводити її в плані у верхній плиті і переводити потім в ребра конструкції для поліпшення їх роботи на поперечні сили. Застосування криволінійною в плані і профілі арматури, розміщеної в закритих каналах, дозволяє створити надійнішу конструкцію. Канали після натягнення пучків необхідно ін'єктувати цементним розчином.

Нерозрізні пролітні будови армуються і конструктивною ненапружуваною арматурою. На рис. 7.24 приведено армування ненапружуваною арматурою плитно-ребристих, а на рис. 7.25 – коробчатих пролітних будов.

Армування плитно-ребристої пролітної будови ненапружуваною арматурою складається з верхньої сітки плити А-1, арматурного каркаса А-2 стінки ребра, що включає хомути ребра, нижню арматуру плити в консольній її частині, нижню і верхню арматуру і хомути плити посередині ребер. Арматури плити служить для сприйняття місцевої дії тимчасового навантаження, а хомути ребер сприймають загальну її дію.

Рис. 7.24. Схема армування плитно-ребристого поперечного перетину ненапружуваною арматурою:

1 – верхня сітка плити проїзної частини; 2 – подовжня арматура і хомути поперечного ребра; 3 – арматурний каркас подовжньої балки; 4 – нижня сітка консолей проїзної частини

Рис. 7.25. Армування коробчатого поперечного перетину ненапружуваною арматурою

Армування коробчатого поперечного перетину складається з верхньої і нижньої сіток верхньої плити, двох сіток стінки і двох сіток нижньої плити. Крім того, у вузлах примикання стінки до поясів встановлені сітки протиусадкової арматури. Робочою арматурою є арматура стінки, а також нижня арматури верхньої плити між ребрами в зоні позитивних моментів і верхня арматури в консолі плити в зоні негативних моментів. Решта арматури є конструктивною.

Напружувані елементи допускається стикувати спеціальними вузлами, звані куплерами. Вітчизняний стикувальний пристрій УАСО-19 для стикування пучків з 19 канатів виконаний у вигляді єдиної круглої опорної плити (рис. 7.26), в середній частині якої є конусні отвори під тридольні клини для закріплення відповідних зліва пучків, а по зовнішньому контуру виточені подовжні прорізи, в які встановлюють відповідні справа пучки з обтисковими анкерами на кінцях. Кінцеві анкера мають аналогічну структуру.

Рис. 7.26. Конструкція вітчизняного куплера УАСО-19 для стикування пучків з 19 канатів

7.5. Опорні частини залізобетонних балочних мостів

Опорні частини передають опорні реакції від несучої конструкції на опори в заданому місці. Крім того, опорні частини забезпечують поворот і лінійні зсуви балок пролітної будови при їх прогині від дії рухомих навантажень, а також подовжні і поперечні зсуви кінців балок, що виникають в результаті температурних деформацій пролітної будови. Розрізняють рухомі і нерухомі опорні частини.

Плитні пролітні будови з прольотами до 9 м можна укладати на опори через стрічкові опорні частини, що виконуються з шару теплостійкої і світлоозоностійкої гуми товщиною до 20 мм. Сили тертя по контакту з бетоном опор і пролітних будов виключають зсув стрічки по цих площинах, тому переміщення відбуваються тільки за рахунок поперечних деформацій в стрічці.

При прольотах 9...18 м для плитних і ребристих пролітних будов застосовують плоскі (рис. 7.27, а) і тангенціальні (рис. 7.27, б) металеві опорні частини, що прикріплюються до бетону балки і опори за допомогою арматурних стрижнів. Тангенціальна опорна частина складається з двох сталевих подушок, верхня з яких плоска, а нижня має циліндрову поверхню, що забезпечує поворот пролітної будови. У нерухомій опорній частині встановлюється вертикальний штир. У рухомих опорних частинах штир не ставлять, що забезпечує свободу лінійних зсувів за рахунок ковзання верхньої поверхні по нижній.

Рис. 7.27. Плоска (а) і тангенціальна (б) опорні частини ребристих пролітних будов:

1 – сталеві листи; 2 – арматурні стрижні; 3 – плоска сталева подушка; 4 – сталева подушка з циліндровою поверхнею; 5 – потайний штир

Рис. 7.28. Гумова опорна частина: 1 – сталевий лист; 2 – гума

У ребристих розрізних і температурно-нерозрізних пролітних будовах у всьому діапазоні їх прольотів застосовуються шаруваті гумові опорні частини (РОЧ). Їх виконують у вигляді шаруватого паралелепіпеда, складеного з декількох шарів гуми і металевих прокладок (рис. 7.28). Товщина прокладок 2 мм, гуми – до 25 мм. Армування гуми листами в процесі її вулканізації збільшує її несучу здатність в 3…5 разів за рахунок скорочення поперечних і вертикальних деформацій.

У нерозрізних пролітних будовах у всьому діапазоні прольотів як нерухомі опорні частини застосовують стаканні опорні частини, а як рухомі – різноманітні комбіновані опорні частини.

Стаканна опорна частина (рис. 7.29) складається з круглої в плані сталевої кришки 1 і сталевої обойми 2, в якій знаходиться гумова прокладка 3. Поперечні деформації гуми в ній повністю виключаються, що дозволяє збільшити її опір 1000 кгс/см2. Гумова прокладка, в сталевій обоймі поводиться при великому тиску як в'язка рідина і допускає поворот в будь-якому напрямі як сферичний шарнір. Стаканні опорні частини забезпечують тільки кутові деформації, тому можуть бути використані як нерухомі опорні частини. Вони застосовуються в нерозрізних пролітних будовах у всьому можливому діапазоні прольотів, оскільки їх несуча здатність легко змінюється за рахунок зміни діаметру сталевої обойми. В порівнянні з традиційними сталевими опорними частинами маса стаканних менше в 8–10 разів, а висота в 5 – 8 разів.

Рис. 7.29. Елементи опорної частини стаканного вигляду: 1 – сталева кришка; 2 – сталева обойма; 3 – гумова прокладка

У комбінованій опорній частині (рис. 7.30) стаканна опорна частина забезпечує кутові переміщення, а лінійні переміщення до 100 мм забезпечуються ковзанням полірованого сталевого листа по фторопластових прокладках. Фторопласт розміщують в кільцевих канавках і обробляють довговічним мастилом.

На рис. 7.31 приведена конструкція сучасної вітчизняної комбінованої опорної частини, кутові деформації в якій забезпечуються кульовим сегментом, а лінійні – ковзаючою плитою по фторопластовому диску.

Опорні частини розташовуються зазвичай на підферменниках, що є виступами на опорі у вигляді паралелепіпедів, монолітно пов'язаних з опорою і армованих сітками ненапружуваної арматури. Сітки збільшують міцність бетону при місцевій дії на нього великих опорних дій. Підферменники мають рівну поверхню для розміщення опорної частини, передають опорну реакцію на опору. У плані їх розміри повинні перевищувати розміри опорної частини в будь-якому напрямі не менше чим на 15 см, виступаючі частини повинні мати ухили для відведення вологи.

Рис. 7.30. Елементи комбінованої опорної частини:

1 – пролітна будова; 2 – сталева кришка; 3 – гумова ущільнююча прокладка; 4 – опора; 5 – полірований лист з неіржавіючої сталі; 6 – сталева обойма; 7 – гумова прокладка: 8 – сталева опорна плита; 9 – фторопласт

Рис. 7.31. Конструкція кульової сферичної лінійно-рухомої опорної частини (ШСОЧ – ЛП):

1 – пара тертя; 2 – ковзаюча плита; 3 – верхній балансир (кульовий сегмент); 4 – нижній балансир; 5 – фторопластовий диск, вушка для транспортування; 6 – напрямна

Дата добавления: 2013-12-14