|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мосты арочных и простых рамных системАрочные и особенно простые рамные системы в настоящее время применяют в мостостроении сравнительно реже, чем другие системы, например балочно-неразрезные, рамно-консольные и рамноподвесные. Однако в определенных благоприятных в геологическом отношении конкретных условиях строительства железобетонные мосты арочных и простых рамных систем могут успешно конкурировать с мостами неразрезных и консольных систем по своим технико-экономическим показателям и эксплуатационным данным. В связи с чем такие системы за последний период тоже получили дальнейшее развитие как по способам возведения, так и по конструктивным формам.
В отечественном мостостроении за период с 1964 г. были возведены арочные мосты через р. Оку в Горьком, р. Южный Буг в Виннице, р. Бию в Бийске, двухъярусный метро-мост через р. Днепр в Киеве, под совмещенное железнодорожное и автомобильное движение через р. Волгу, железнодорожный виадук и ряд других.
Фото2
Двухъярусный мост через р. Старый Днепр, построенный ранее с пролетом 228 м, до настоящего времени является наибольшим по величине пролета двухъярусным мостом в мировом мостостроении, а железнодорожный, сооруженный в 1961 г. через р. Оку в Горьком с центральными пролетами 4X150 м, остается первым арочным мостом сборной конструкции со столь значительными по величине пролетами.
Фото3
За рубежом наибольший по величине пролета (305 м) железобетонный сборный арочный автодорожный мост через р. Параматта в Сиднейской гавани был построен в 1964 г., т. е. позднее на три года.
Фото4
Из опыта строительства железобетонных арочных мостов, например через р. Клязьму во Владимире, р. Воронеж в Воронеже и Абаканскую протоку в Красноярске, была установлена целесообразность конструктивного решения пролетных строений в виде сборных полуарок, изготавливаемых непосредственно на месте строительства и устанавливаемых в проектное положение с предварительным опиранием на временные опоры до замыкания.
Фото5
Этот прием был усовершенствован позднее при строительстве в 1965 г. эстакадной части двухъярусного моста через р. Волгу под совмещенное железнодорожное и автомобильное движение, а также при постройке в 1968 г. железнодорожного виадука. Тогда выяснилась необходимость проведения уточненных статических расчетов с целью определения действительных условий совместной работы арок и надарочных строений, что, как показали исследования и расчеты с применением ЭЦВМ, имеет существенное значение для более полного учета работы конструкций в монтажной и эксплуатационной стадиях.
Установлено, что совместная работа надарочного строения с арками создает дополнительные значительные по величине усилия в элементах проезжей части моста, зависящие от соотношения жесткостей арок и надарочных строений. Для узких арочных пролетных строений при отношениях ширины арок к стреле подъема менее /б необходима специальная проверка жесткости пролетного строения в горизонтальной плоскости. При монтаже арочных пролетных строений готовыми полуарками должна быть обеспечена повышенная точность изготовления элементов-блоков и установки их на место в пролет.
Фото6
Однако удобство и высокая производительность возведения мостов подобных конструкций и способа монтажа арок готовыми полуарками дают основания рекомендовать их для перекрытия пролетов 33—66 м при благоприятных геологических условиях перехода, а для больших пролетов, кроме того, при соответствующих других местных условиях. Современный этап строительства арочных мостов больших пролетов характеризуется применением навесной сборки и навесного бетонирования арочных пролетных строений пт)и помощи вантовых оттяжек и пилонов, обеспечивающих высокие экономичность и темпы строительства.
Использование вычислительной техники при проектировании сооружений позволяет рассчитывать системы как пространственные и определять условия работы конструкций, максимально приближающиеся к действительным, выявляя характер совместной работы арок и надарочных строений, а также устойчивость арочных пролетных строений при работе на вертикальные и горизонтальные нагрузки в строительный и эксплуатационный период.
Применение рамных мостов связано с благоприятными геологическими условиями перехода, создающими возможность передавать на фундаменты опор-стоек горизонтальные усилия, возникающие в конструкции. В то же время наличие горизонтальных усилий в изгибаемом ригеле позволяет применить более экономичную конструкцию пролетного строения.
Мосты простых рамных систем
В рамах с консольными выпусками ригеля и наклонными стойками возможно сократить пролет при соблюдении необходимого судоходного габарита. Такие мосты сооружаются или с применением вспомогательных обустройств в виде подмостей на всю длину пролета, или же с устройством временных опор для уравновешенного навесного монтажа части пролетного строения. На подобных подмостях и опорах сооружают также пролетные строения в виде двухконсольной балки с короткими консолями (консольными выпусками), на концах которых закрепляют тиги-подкосы, позволяющие регулировать усилия в ригеле и, следовательно, снижать строительную высоту конструкции в середине пролета. Такие многопролетные «подкосные» решения в большей мере обладают преимуществами рамных мостов, так как в основных опорах-стопках горизонтальные усилия от постоянных нагрузок здесь можно уравновешивать в необходимой степени.
Фото7
Конструкции однопролетных и многопролетных мостов простых рамных систем, сооружаемые навесными методами, обычно имеют в пролете продольно неподвижный шарнир.
Мосты простых рамных систем построены в 1965 г. через р. Нерис в Вильнюсе, строится через р. Суру в Пензе и т. д. Ряд таких мостов построен в ЧССР, Италии и других странах.
Фото8
Широкое применение нашли такие рамные системы в Испании. Там в связи со строительством автострады Мадрид-Ла Корунья потребовалось возведение значительного количества путепроводов на транспортных пересечениях автомобильных и железных дорог с автострадой. Путепроводы построены, как правило, из предварительно напряженного монолитного и в значительной части сборного железобетона. Ввиду того что пересекающиеся с автострадой автодороги имели низкую категорию и узкую проезжую часть, транспортные пересечения оказались сравнительно простыми, хотя они и расположены довольно часто на косых и криволинейных участках автомобильной дороги. Применяемая в этих случаях рамная система путепроводов, имеющих трапецеидальное подмостовое пространство, обеспечивает хорошую видимость для водителей автомобилей и ажурность внешнего вида.
Фото9
Рамная система путепроводов в Испании оправдана наличием скальных грунтов в основании сооружений, допускающих передачу на них распора.
Арочные мосты
Для современного мостостроения характерно применение железобетонных арочных пролетных строений как в сборном, так и монолитном исполнении. Совершенствуются и методы их возведения.
Широко применяют метод сборки полуарками, замковый участок которых поддерживается временными переносными опорами из унифицированных инвентарных конструкций, а также монтаж портальными и другими кранами. Совершенствуется метод навесной сборки пролетных строений. За рубежом, кроме того, получило развитие навесное бетонирование.
Фото10
Характерными примерами отечественных арочных мостов могут служить эстакада двухярусного моста (рис. VI.3) с 53-метровыми пролетными строениями, а также арочно-консольный мост через р. Днепр в Киеве (рис. VI.4) под совмещенное движение автомобильного транспорта и метрополитена, имеющий наиболее значительные по величине судоходные пролеты и возведенный с применением навесной сборки. Мосты арочно-консольной системы начали применять более 10 лет тому назад на строительстве Московской кольцевой автомобильной дороги при пересечении р. Москвы у Спаса и канала имени Москвы у Химок, где они были смонтированы на кружалах и подмостях. В 1968 г. построен арочный виадук с 53-метровымн пролетами через долину под один железнодорожный путь.
В зарубежном мостостроении за последний период наиболее значительными явились арочные однопролетные автодорожные Пашский и Шибенский мосты Югославии, построенные в 1966 г. на автомобильной магистрали, идущей к Адриатическому морю. Арочные мосты нашли применение в Австрии, Южной Африке, Италии, Кубе, Испании и других странах.
Метод навесной сборки и навесного бетонирования арочных мостов приобретает дальнейшее распространение в мировой практике. Так, например, в Австрии при пересечении глубоких ущелий на Бреннерской автомобильной дороге построены в 1968 г. в Неслах два арочных моста с пролетами 180 и 110 м. В обоих мостах принято отношение стрелы подъема к пролету, равное Д, что обеспечило повторное использование участков металлических кружал, поддерживаемых вантовыми элементами.
Фото11
Навесное бетонирование арок слагалось из двух основных этапов: 1) навесная сборка металлических арочных кружал; 2) поэтапное бетонирование с последовательностью — нижняя плита, стенки, верхняя плита.
Подобные вантовые системы, поддерживающие кружала и опалубку для бетонирования сводов, в более ранний период были применены инж. Фрейсине при строительстве трех арочных мостов в Венесуэле и являются характерным примером прогрессивного современного направления строительства арочных мостов.
Фото12
В нашей стране за последний период в опытном порядке построено несколько железнодорожных мостов со сборными пролетными строениями в виде арки с затяжкой расчетным пролетом 43,5—55,0 м. Для пролетов 87,2 и 109,2 м разработаны проекты арочных пролетных строений с затяжками и балками жесткости в виде безраскосных ферм сборной конструкции; высота балок жесткости принята равной 2,34 м, строительная высота при пониженном уровне проезда—1,78 м. Ездовое полотно предусмотрено на балласте, уложенном в железобетонное корыто поверх продольных балок. Блоки сборной конструкции предусмотрено устанавливать на временные промежуточные опоры и монтировать с помощью консольно-шлюзовых кранов, перемещающихся вдоль моста по мере готовности секций балок жесткости и конструкций проезжей части.
Монтаж арок, подвесок и распорок возможен также при помощи деррик-кранов, движущихся внутри габарита пролетного строения.
Испытания опытных пролетных строений в виде арок с затяжками показали их большую жесткость. Проект разработан Гипро- трансмостом.
Арочная эстакада моста
Двухъярусный мост, сданный в эксплуатацию в 1965 г., предназначен для совмещенного автомобильного и железнодорожного движения. Проект моста разработан Гипротрансмостом.
Железобетонные арочные 53-метровые пролетные строения пойменной эстакады, расположенной на левом берегу реки, имеют в верхнем ярусе проезжую часть для габарита Г-7 с двумя тротуарами по 1,5 м, а в нижнем — железнодорожный путь.
Фото13
Грунтогеологические условия мостового перехода позволили применить для пойменных опор свайные фундаменты на железобетонных призматических сваях сечением 40X40 см длиной от 10 до 22 м. Выше обреза фундаменты опоры приняты сборно-монолитной конструкции с облицовкой из бетонных Т-образных блоков.
Арки со стрелой подъема 14,5 м и пролетом 53 м имеют двухъярусное надарочное строение с девятью панелями по 6,2 м. Бетон арок и железнодорожной части надарочного строения М-500, автодорожной части М-400, а арматура Ст. 5 периодического профиля из Ст. 3 гладкой. Один участок эстакады расположен в плане на кривой, а другой на прямой. Для этих участков расстояние между осями арок принято соответственно 5,0 и 4,5 м, высота сечения арок дана равной 1,5 и 1,45 м, ширина их поясов—1,0 и 0,95 м. Разница по длине арок на кривой компенсирована различной величиной выносных пят опор. Опоры криволинейной части эстакады расположены радиально.
Фото14
Продольный уклон пролетного строения в 6,6%о обеспечен изменением высоты стоек надарочного строения и ступенчатым расположением пят арок.
Надарочное строение представляет собой сборные рамные конструкции, состоящие из блоков-ригелей и стоек.
Стойки рам
Стойки рам нижнего яруса имеют двутавровое сечение, ригели— сплошное прямоугольное. Опирание стоек на опору моста и в узлах 1 жесткое, в узлах 2 и 3 шарнирное, шарнирность обеспечена при помощи свинцовых прокладок размером 550X450X20 мм в латунной оправе и центрирующих штырей диаметром 50 мм.
В узлах 4 (у замка) рамы надарочного строения жестко связаны. с аркой и служат для нее распоркой-ригелем. Эти ригели были: изготовлены вместе с полуарками и состыкованы замоноличиванием на месте монтажа в пролете. Конструкция проезжей части нижнего яруса — сборная ребристая с высотой ребер 1,0 м, толщиной в среднем 0,5 м; расстояние между осями ребер на прямолинейном участке эстакады 2,0 м с увеличением до 2,2 м на криволинейном. Плита корытообразного профиля имеет ширину 4,92 м и рабочую толщину 0,12 м.
Блоки плиты длиной, равной 6,18 м, при монтаже из балочноразрезных обращались замоноличиванием швов (шириной 2 см) в девятипролетные балочно-неразрезные.
Все стойки сборной рамной конструкции верхнего жестко соединены с ригелями нижнего яруса. Конструкция проезжей части верхнего яруса — сборная ребристая и смонтирована из четырех блоков каждый длиной, равной длине панели. Расстояние между осями ребер блока 1,25 м, крайних ребер смежных блоков 1,3 м; высота ребер 0,66 м (включая толщину плиты, равную 0,11 м), средняя толщина 0,22 м, тротуары сборные из отдельных элементов. При монтаже элементов сборной проезжей части швы трех блоков замонолнчнвалн, превращая этим конструкцию в трехпролетную балочно-неразрезную.
В соответствии с принятой конструкцией арочного моста и порядком производства работ расчет пролетного строения произведен для трех стадий работы:
1) как свободнолежащей балки до замыкания арки и как трехшарнирной арки после замыкания, находящихся под действием собственного веса;
2) как бесшарнпрной арки под нагрузкой от конструкций нижнего яруса;
3) как комбинированной системы в виде бесшарнирной арки с балкой жесткости под действием собственного веса конструкций верхнего яруса, всей остальной части постоянной нагрузки и временных нагрузок.
С учетом принятых в проекте расчетных положений возведение арочной эстакады моста слагалось из трех основных этапов: сооружение свайных фундаментов и тела опор; монтаж арок; монтаж надарочного строения.
Основная строительная площадка располагалась на правом более высоком берегу, а на левом был небольшой полигон для изготовления железобетонных полуарок массой до 75 т. Здесь же производили укрупнительную сборку элементов надарочных строений эстакады. Полигон обслуживался кранами К-451. Для подачи нетяжелых грузов и бетонной смеси в пролеты моста работал инвентарный 5-тонный кабель-кран, более тяжелые грузы, в том числе блоки сборных конструкций, подвозили по реке баржами. На обоих берегах были сооружены причалы и установлены деррик-краны ДК-35. Приготовление бетонной смеси для сборных и монолитных конструкций всего мостового перехода обеспечивалось двумя бетонными заводами с бетономешалками емкостью по 425 л.
Фото15
Опоры арочных пролетных строений возводили в котлованах, огражденных цилиндрическими оболочками, воспринимающими только сжимающие усилия. Каждая оболочка высотой 7 м состояла из трех железобетонных колец, объединенных бетонными стенками толщиной 0,6 м. Эти оболочки готовили на месте погружения, а погружались они по мере разработки грунта в котловане экскаватором. Сван забивали двумя копрами СССМ-680 с подмывом. Если в котлован поступала вода из-под ножа оболочки, то после забивки свай на дно котлована сначала давали слой подводного бетона толщиной 0,7 м, а потом бетонировали опору. Применение цилиндрических бетонных оболочек позволило возводить одновременно все опоры арочной эстакады и существенно сократить срок их строительства.
Для монтажа пролетных строений
Для монтажа пролетных строений готовые полуарки транспортировали в очередной пролет на железнодорожной платформе по рельсовому пути, уложенному вдоль арочной эстакадной части моста.
Монтировали арки с помощью временных переносных опор из элементов УИКМ. Всего было изготовлено четыре таких опоры массой по 40 г; их переставляли из пролета в пролет под замковый участок арки кранами К-451, которыми монтировали арки.
Фото16
При этом замок устанавливали на деревянные подкладки, уложенные по верху переносной опоры, а гнездо пяты — на специальный штырь в опоре. Положение площадки по высоте регулировали домкратами и фиксировали деревянными прокладками во временном шарнире замка. Затем между парными полуарками вставляли нижние (ближайшие к пятам) поперечные распорки и сваривали арма-; туру ригелей, расположенных вблизи замковой части. Каждую пару полуарок поперек моста объединяли двумя распорками при помощи сварки арматурных выпусков, а после раскружаливания арок устанавливали остальные распорки. На этой стадии арка работала как трехшарнирная.
На следующей стадии сваривали арматуру в пятах и замках, бетонировали стыки распорок, а затем пятовые и замковые стыки арок, обращая этим арку в бестарифную. Временные переносные опоры переставляли кранами К-451 в следующий пролет и начинали монтаж этими же кранами нижнего яруса надсводного строения с раскреплением рам при помощи продольных схваток. После окончания монтажа этого яруса в двух смежных пролетах, когда бетон омоиоличивания набирал не менее 70% марочной прочности, переходили к сборке конструкций верхнего яруса.
Фото 17
Для верхнего яруса из-за большой высоты пришлось использовать кран ГМК-12/20, который был установлен на монтажной башне, передвигавшейся вдоль моста по рельсовому пути. Монтажная башня была изготовлена из элементов УИКМ и установлена на унифицированные самоходные тележки.
Устанавливаемые рамы второго яруса закрепляли металлическими тяжами к стропо- вочным петлям нижнего яруса, сваривали арматурные выпуски стыков, укладывали блоки плиты с последующим замоноличиванием стыков.
Строительство эстакадной части и всего моста с двумя судоходными металлическими пролетными строениями оказалось одним из весьма экономичных для данных конкретных условий мостового перехода. Произведенные по окончании строительства моста статические и динамические испытания показали хорошую работу арочного пролетного строения. Прогибы в замке и четвертях арок составили 0,34—0,56 от расчетных, максимальный динамический коэффициент—1,07, наибольшие амплитуды колебания—1,5 мм.
Расход железобетона на 1 м2 горизонтальной площади арочной сборной двухъярусной эстакады моста составил 1,2 м.
|
|
