Файл: Крыльцов, Е. И. Современные железобетонные мосты [монография].pdf

Рис. 1.21. Поперечные сечения коробчатых сборных пролетных строений пролетом более 60 м:

1 — канал для напрягаемой арматуры; 2 — плитный элемент; 3 — стык омоноличивания

впоперечном сечении пролетного строения при несимметричном загружении, а также значительно сократить, а в отдельных случаях

иполностью отказаться от диафрагм, затрудняющих процесс мон­ тажа конструкций.

При коробчатых поперечных сечениях конструкции нужно учи­ тывать возможности и характер размещения напрягаемой арма­ туры. Наиболее целесообразно размещение арматурных элементов

взоне над ребрами. В то же время увеличение числа рядов напря­

гаемой арматуры по высоте вызывает необходимость увеличения толщины верхней плиты, усложняет, а иногда и исключает возмож­ ность использования напрягаемой арматуры для регулирования усилий в процессе монтажа.

С учетом условий заводского и полигонного изготовления, транспортирования и монтажа сборных конструкций в мостострое­ нии применяют цельные к о р о б ч а т ы е б л о к и (рис. 1.21, a), a также сборные (составные) из отдельных плит (рис. 1.21, б), полу­ чившие распространение при пролетах более 100 м и состоящие из элементов практически одинаковой конфигурации. В то же время среди мостовых конструкций, построенных в последнее десятилетие, наблюдаются значительные колебания по высоте и ширине коробок с консолями, толщине вертикальных стенок и нижних плит. Для существующих большепролетных конструкций наиболее экономич­ ным оказывается шаг между стенками, равный 5—7 м, с толщина­

30

элемента (секции) по длине пролетного строения при этом не пре­ вышает 3 м. В верхней плите конструкции расположены закрытые или открытые каналы для основной напрягаемой арматуры из стальных канатов или мощных арматурных пучков.

Цельные коробчатые блоки, не требующие укрупнительной сборки из плоских элементов (см. рис. 1.21, а), применяют для мос­ тов с пролетом 60—120 м при небольших ширине коробки и массе блока, что соответствует требованиям габаритов для перевозки их по железной и автомобильной дорогам. Вертикальные (или наклон­ ные) стенки коробок предварительного напряжения не имеют. Для наиболее распространенных габаритов проезда автодорожных и городских мостов поперечное сечение пролетного строения обыч­ но компонуется из двух коробок.

С о з д а н и е п р е д в а р и т е л ь н о г о н а п р я ж е н и я в кон­ струкциях пролетных строений обеспечивают различными способа­ ми армирования. Например, применяют специальный блок, на ко­ тором анкеруют напрягаемые элементы из стальных канатов.

Втрехпролетной балочно-консольной схеме с короткими крайними пролетами (рис. 1.22, а) размещают по концам пролетного строения натяжные блоки, которые одновременно служат и противовесами.

Вдругих случаях специальный натяжной узел (рис. 1.22, б) распо­ лагают в надопорном участке пролетного строения над промежу­ точными опорами, достигая более экономичного размещения напря­ гаемой арматуры в соответствии с эпюрой моментов. Расположе­ ние натяжных блоков в одном сечении создает возможность натягивать напрягаемые элементы из одной камеры, а при необхо­ димости и дотягивать их в процессе монтажа.

По другому способу армирования (рис. 1.22, в, г) рассосредоточивают места натяжения напрягаемых элементов по длине пролет­ ного строения. Такое расположение напрягаемых элементов в ви­ де стальных канатов или пучков из высокопрочной проволоки позволяет натягивать их последовательно по мере монтажа сбор­ ных блоков пролетного строения. Напрягаемые элементы имеют изгиб в вертикальной плоскости (см. рис. 1.22, г) и дополнительные массивы в теле блоков для восприятия местных усилий. Дальней­ шим развитием такого способа армирования явилось размещение напрягаемых элементов со значительной кривизной в плане и вы­ водом анкеров на боковые поверхности плиты пролетного строения (рис. 1.22, б), создающим возможность регулирования усилий в процессе монтажа пролетного строения. Недостаток данного спо­ соба — значительный перегиб напрягаемых элементов в непосред­ ственной близости от мест натяжения, вызывающий дополнитель­ ные потери напряжения за счет трения.

При блоках небольшой длины целесообразен стендовый способ изготовления сборных конструкций с натяжением арматурных эле­ ментов на упоры (рис. 1.22, е). В этом случае двутавровые блоки одной плоскости пролетного строения имеют два цельноперевози-

31

Середина пролета

Рис. 1.22. Схемы расположения напрягаемых элементов в плане пролетных строе­ ний с пролетами более 60 м:

32

мых элемента с петлевыми выпусками, стыкуемыми над опорой. После установки элементов-блоков натягивают напрягаемую арма­

ба — повышенный расход стали и наличие стыка в зоне максималь­ ных усилий. Это требует в период строительства особого контроля за правильностью монтажа балок и тщательностью работ по созда­ нию в них предварительного напряжения.

Широкое применение коробчатых конструкций пролетных строе­ ний за рубежом объясняется и рядом других их существенных преимуществ. Например, эффективная работа конструкций на изгиб и кручение обеспечивает возможность расположения короб­ чатых пролетных строений на кривых и косых пересечениях.

Весьма прогрессивна при большей ширине проезжей части кон­ струкция пролетных строений с поперечным сечением в виде мощ­ ных одиночных «осевых» коробчатых балок с широко развитыми поперечными консолями, устанавливаемыми на место после окон­ чания монтажа этих балок. Устройство коробчатых балок с наклон­ ными стенками позволяет развить сечение в поперечном направ­ лении, обеспечивая нужную ширину проезжей части моста при уменьшенном размере нижней плиты пролетного строения. Сокра­ щение размеров нижней плиты создает более компактное опирание пролетных строений на опоры.

Наличие наклонных стенок способствует снижению аэродина­ мического воздействия на пролетные строения, что весьма важно для мостов больших пролетов, например, вантовых.

Кроме того, наклонные стенки придают сооружению более лег­ кий внешний вид, обеспечивают рассеивание дневного света, созда­ вая лучшую освещенность под сооружением.

Представляется перспективным применение коробчатых балок для городских путепроводов и эстакад транспортных пересечений с пропуском подвижных транспортных средств внутри коробки пролетного строения. В этом случае создадутся благоприятные ус­ ловия для внешней наружной среды, предохраняя ее от действия газов и шума проходящих автомобилей, не будет необходимости очищать поверхности проезжей части эстакады от снега и гололеда, однако потребуются мощная вентиляция, акустические противо­ шумные устройства и специальное освещение внутри коробчатых балок такого тоннельного типа.

§4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ИСОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Впроектировании и строительстве железобетонных и особенно сборных мостов необходимо наиболее полно учитывать свойства бетона, стремиться к максимальному снижению в нем напряжений, возникающих в процессе изготовления конструкций. Прочность бе­ тона в период эксплуатации должна быть не ниже проектной, а со­ став однородным по всему сечению.

Увеличение долговечности бетона связано с повышением стой­ кости его к воздействию агрессивных сред и низких температур. Поэтому в состав бетона полезно вводить добавки, снижающие водопотребность смеси, улучшающие удобоукладываемость, пони­ жающие водопроницаемость, а также образующие полимерные продукты, заполняющие поры и капилляры в цементном камне и бетоне. Для повышения морозостойкости бетона обычно применяют воздухововлекающие и газообразующие добавки. Водоцементное отношение ограничивают, считая его величину 0,4—0,45 предель­ ной. Применение портландцементов без минеральных добавок с низким содержанием трехкальциевого алюмината и предельно до­ пустимым содержанием гипса тоже способствует повышению моро­ зостойкости бетона.

Высокопрочный плотный бетон можно получить, обеспечивая хорошие условия удобоукладываемости смеси. Хорошее уплотнение смеси достигается вибрированием, так как в этом случае устраня­ ются возможные нарушения структуры бетона. Эффективен ком­ бинированный способ уплотнения смеси — применение внутренних вибраторов в сочетании с опалубочными и поверхностными. Для относительно небольших и плоских конструкций, например плит, целесообразны вибростолы или виброплощадки с пневмогрузом. Опалубка бетонируемой конструкции должна исключать возмож­ ность трещинообразования в бетоне в период его твердения.

Размеры поперечного сечения элемента, количество и располо­ жение арматуры и закладных деталей не должны препятствовать высококачественной укладке бетонной смеси с заполнителями раз­ мером до 30—40 мм\ недопустимо также наличие мест, способст­ вующих зависанию смеси. Нарушение структуры бетона нередко происходит от уплотнения смеси под действием только собственно­ го веса и трения между свежеуложенным бетоном и арматурным каркасом с опалубкой, возникшего в период извлечения каналообразователей. По условиям удобоукладываемости бетонной смеси плиты толщиной меньше 8 см и ребра шириной меньше 12 см при­ меняют редко.

В тонкостенных конструкциях сборных балочных пролетных строений, монтируемых из двутавровых балок с развитой плитой, иногда появляются трещины в местах примыкания верхней плиты к ребру-стенке и перехода стенки в нижний пояс, а также в зонах небольшой плотности бетона. По данным ФРГ, например, бетон марки 400 на портландском цементе при расходе 350 кг на 1 м3 смеси и водоцементном отношении 0,5 через 3 ч после начала бе­ тонирования дает осадку в 1,5 мм на каждый 1 м вертикального слоя за счет уменьшения в объеме на величину 0,5% цементного вяжущего. Применение жесткой опалубки в сочетании с повторным вибрированием бетона позволяет устранить трещинообразование при изготовлении конструкций.

Температурный режим в процессе изготовления конструкций оказывает существенное влияние на качество бетона. Возникнове­ ние и развитие экзотермии в теле бетона зависит от количества и

34

однако при несоблюдении уста­ новленного режима изготовления возникают дефекты в бетоне кон­

струкции в период эксплуатации особенно при низких темпе­ ратурах.

Общий цикл пропаривания конструкции должен включать пред­ варительную выдержку свежеотформованного изделия при комнат­ ных температурах, а также последующую подачу изделия в каме­ ру с влажным режимом и постепенным подъемом температуры без значительного перепада температуры по высоте камеры. Охлажде­ ние элемента до температуры плюс 20—30° С должно происходить тоже постепенно. Учитывая взаимодействие бетонной смеси со сво­ бодной водой при твердении, рекомендуется выдерживать конст­ рукции в цехе изготовления. После тепловлажностной обработки прочность бетона должна составлять не менее 80% от проектной марки, а в возрасте 28 дней должна соответствовать марочной. Для конструкций северного исполнения к моменту передачи усилий предварительного напряжения прочность бетона должна быть не менее 90% от проектной.

При сооружении одного железнодорожного моста в сечении пролетного строения замеряли перепад температур бетона в естест­ венных условиях (рис. 1.23). В начальной стадии твердения бетона разность температуры не создавала внутренних напряжений в мас­ сиве, но по мере уменьшения пластичности бетона в конструкции возникали существенные остаточные напряжения. Этому способст­ вовала неудачно запроектированная конструкция балок пролетно­ го строения, в которых сосредоточена основная масса бетона при относительно тонких консолях. В консолях возникло растяжение и