Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование деревянных и железобетонных мостов Минимаркер Конструктивные формы пролетных строений

Конструктивные формы пролетных строений

Страница 2 из 4

После установления схемы моста и назначения его основных размеров проектировщик выбирает тип поперечного сечения пролетных строений, а в случае применения сборных конструкций определяет систему членения сооружения на монтажные элементы.

В неразрезных и консольных балках и ригелях рам в сечениях у промежуточных опор возникают отрицательные изгибающие моменты, причем по абсолютной величине они, как правило, больше положительных моментов в середине пролетов. Отрицательные моменты вызывают появление сжатой зоны в нижней части сечения.

При работе сечения на положительный момент в сжатой зоне находится плита проезжей части значительной ширины, воспринимающая сжимающее усилие. При действии отрицательного момента в сжатую зону попадает нижняя часть сечения, которую целесообразно развивать, чтобы конструкция была экономичной.

Развитие нижнего пояса приводит к сечению коробчатой формы, получившему широкое распространение в пролетных строениях средних и больших пролетов. Нижняя плита коробчатого сечения служит сжатой зоной на участках балки, где действуют отрицательные изгибающие моменты, и позволяет удобно разместить преднапряженную арматуру в один–два ряда на участках с положительными моментами. Большим достоинством замкнутого коробчатого сечения является его жесткость при работе на кручение. По сравнению с незамкнутым сечением тех же размеров жесткость может быть больше в десятки раз. Это существенно улучшает работу пролетного строения при действии эксцентричной нагрузки.

Недостаток коробчатого сечения – несколько большая сложность изготовления. Этот недостаток успешно преодолевается применением современных способов изготовления элементов пролетных строений.

Выбор типа поперечного сечения зависит от принятого способа сооружения моста. Так, для сравнительно небольших пролетов, когда в качестве основных элементов неразрезных балок используют блоки пролетных строений с простыми балками, изготовляемые в стандартной опалубке, применяют характерные для простых балок поперечные сечения – тавровые или двутавровые. Тавровые сечения применены в проектах неразрезных балок, собираемых на передвижных подмостях.

Для неразрезных, консольных и рамных пролетных строений, сооружаемых способом навесного монтажа или навесного бетонирования, характерны коробчатые сечения. Такие сечения используют и в неразрезных пролетных строениях, сооружаемых способом продольной надвижки.

Форма коробчатых сечений разнообразна. Для пролетных строений под автомобильную дорогу с проезжей частью шириной до 15–20 м. можно использовать однокоробчатое поперечное сечение с развитыми консолями (рис. 7.11, а). Стенки такого сечения часто делают наклонными, что позволяет существенно уменьшить ширину и объем опор. При большей ширине моста, а также при необходимости уменьшения ширины монтажных элементов по условиям изготовления, перевозки и монтажа блоков пролетных строений применяют сечение из двух или нескольких коробок. При этом, как правило, соединяют монтажным продольным швом края консолей верхней плиты соседних коробок (рис. 7.11, б). Если условия изготовления и транспортировки блоков позволяют применить коробку значительной ширины, можно предусмотреть дополнительную стенку (рис. 7.11, в), уменьшающую пролет плиты проезжей части. При этом становится более равномерным распределение по ширине плиты нормальных напряжений, возникающих при изгибе пролетного строения.

Формы коробчатых сечений

Рис. 7.11 – Формы коробчатых сечений

Поперечное сечение может состоять из отдельных прямоугольных коробок, соединенных шпоночными швами, в которых располагают предварительно напряженную арматуру (рис. 7.11, г).

В неразрезных, консольных и рамных системах отрицательные моменты достигают значительной величины, в особенности при сооружении пролетного строения навесным способом от опор к серединам пролетов. Положительные изгибающие моменты от собственного веса конструкций в этих системах не возникают. К опорам увеличиваются и действующие в сечениях поперечные силы. В большинстве случаев целесообразны специальные меры для повышения сопротивления приопорных сечений отрицательным изгибающим моментам и поперечным силам.

Несущую способность опорных сечений по сравнению с сечениями в пролете можно повысить увеличением толщины ребер, что одновременно уменьшает главные растягивающие напряжения и несколько увеличивает площадь сжатой зоны. Если основное сечение имеет тавровую или двутавровую формы, то у опор располагают нижнюю плиту, которая может быть уширением нижнего пояса, или замыкают сечение, превращая его в коробчатое. Если сечение в пролете коробчатое, у опор увеличивают толщину нижней плиты и стенок коробки.

Перечисленные приемы могут быть использованы при постоянной высоте сечения балки на всей длине, например при изготовлении неразрезных пролетных строений на насыпи подходов с последующей продольной надвижкой, когда балку опирают на перекаточные опоры нижним поясом. Постоянная высота сечения оказывается целесообразной, так как упрощается технология изготовления (использование одной наружной опалубки для всех частей пролетного строения), а иногда и по архитектурным соображениям.

Эффективный прием – увеличение высоты сечения у опор. При этом плечо внутренней пары становится больше, поэтому можно уменьшить толщину нижней плиты и количество рабочей арматуры над опорой.

Для больших пролетов часто используют несколько способов повышения несущей способности опорных сечений. Наряду с увеличением высоты поперечного сечения приданием нижней грани балок или ригелей полигонального или криволинейного очертания увеличивают толщину нижней плиты и стенок.

Для неразрезных и консольных пролетных строений сравнительно небольших пролетов характерно полигональное очертание нижней грана с устройством вутов у опор. При этом высоту увеличивают на 20–40 % уклон вутов делают не круче 1:3 (рис. 7.12, а). Для более крупных пролетов (60 м. и более) консольных балок и ригелей рам высоту сечения на опоре часто увеличивают в 1,7–3,8 раза по сравнению с сечением в пролете (рис. 7.12, б).

Способы увеличения высоты сечения у опоры

Рис. 7.12 – Способы увеличения высоты сечения у опоры

Криволинейное очертание нижней грани ригелей и балок (рис. 7.12, в) дает наиболее рациональное изменение сечений, соответствующее огибающей эпюре моментов, и более желательно по архитектурным соображениям. Несмотря на некоторое усложнение опалубки и нестандартную форму блоков при сборной конструкции балки или ригеля, криволинейное очертание нижней грани применяют часто.

В неразрезных и рамных системах увеличение моментов инерции сечений у опор существенно изменяет эпюры изгибающих моментов, которые в средней части пролета уменьшаются, а у опор – увеличиваются.

При выборе высоты сечения неразрезных и консольных балок и ригелей рам составляют несколько вариантов на основании эскизных расчетов и, сравнивая их между собой, находят наиболее экономичное решение. Для первоначального назначения размеров поперечных сечений можно использовать приведенные ниже рекомендации. В неразрезных пролетных строениях мостов под железную дорогу, сооружаемых на месте из железобетона без предварительного напряжения, высота поперечного сечения в середине пролета составляет 1/16–1/20l. Мосты под автомобильную дорогу той же конструкции имеют высоту сечения балок ≈1/20–1/35l.

В автодорожных мостах из преднапряженного железобетона с пролетами более 60 м. и резким увеличением высоты сечения балок или ригелей рам к опорам высота сечения на опоре составляет, как правило 1/15–1/25l.

Высота сечения в середине пролета зависит от системы пролетного строения. Для неразрезных балок применяют высоту 1/27–1/40l и даже до 1/47l. В консольных балочных и рамных мостах с подвесными балками высота зависит от пролета подвесных балок. В консольных и рамных мостах с шарниром в середине пролета высоту сечений назначают небольшой (1/37–1/64)l.

Распределение нагрузки в поперечном к оси моста направлении и сопротивление силам, стремящимся исказить форму поперечного сечения главных балок, обеспечивается устройством поперечных диафрагм, а при их отсутствии – за счет работы на изгиб плиты, как и для простых балок. Коробчатое сечение как замкнутый контур обладает большой жесткостью при работе на кручение, и поэтому обеспечивает включение всей коробки в работу на изгиб даже при несимметричном расположении нагрузки. Поэтому при использовании коробчатого сечения часто не устраивают поперечные диафрагмы по длине пролета, ограничиваясь диафрагмами на опорах и у шарниров, где на ригель или балку, передаются большие сосредоточенные силы.

При пролетах более 70–80 м. тавровая или двутавровая форма сечения в большинстве случаев оказывается неэкономичной по сравнению с коробчатой, по крайней мере для участков с отрицательными моментами. Для подвесных балок целесообразно применять двутавровую форму сечения.

Суммарную толщину стенок пролетных строений в сечении над опорой при пролетах более 100 м. можно приближенно назначить в пределах 1/15–1/20, а при наличии двухосного преднапряжения до 1/30 высоты сечения.

При сравнительно небольших пролетах и тавровом или двутавровом поперечном сечении блоков расстояние между ребрами в осуществленных конструкциях составляет 2–5 м, увеличиваясь при более крупных пролетах.

Стенки коробчатых сечений в зависимости от пролета моста и ширины проезжей части поддерживают плиту на расстоянии до 10–15 м. При назначении размеров коробчатого сечения следует иметь в виду, что напряжения при изгибе балки распределяются неравномерно по ширине плиты. Эпюра этих напряжений имеет максимумы у мест примыкания стенок к плите. Напряжения уменьшаются по мере удаления от стенок. При этом фактические максимальные напряжения могут быть существенно выше полученных по расчету в предположении равномерного распределения напряжений. Поэтому необходимо распределять стенки равномерно по ширине плиты, а также устраивать вуты – утолщения плиты у стенок. Желательно сопрягать линии внутренних поверхностей плиты, вутов и стенок с помощью кривых.

Для уменьшения толщины подготовки под покрытие проезжей части верхней плите в поперечном направлении придают уклоны, достаточные для отвода воды. В пролетных строениях под железную дорогу, как правило, располагают две стенки под путь с расстоянием между ними 1,8–2,4 м.

Толщину плиты проезжей части определяют из условий ее работы на изгиб в поперечном направлении или на участках с положительным изгибающим моментом с учетом работы на сжатие в составе всего сечения ригеля. Желательно, чтобы в обоих случаях толщина плиты была примерно одинаковой, что возможно при относительно небольшом расстоянии между ребрами.

Толщину стенок определяют расчетом балок или ригелей на главные напряжения, величина которых зависит от поперечных сил. На участках с небольшими поперечными силами толщину стенок назначают по условиям качественного бетонирования.

Толщина нижней плиты на участках с отрицательными изгибающими моментами определяется работой плит на сжатие в составе всего сечения. При значительном пролете балок или ригелей нижняя плита у опор может иметь довольно большую толщину (40–70 см), а для особо больших пролетов – до 120 см. На участках с положительными изгибающими моментами толщина нижней плиты может быть минимально допускаемой техническими условиями проектирования.

Членение конструкции неразрезных, консольных и рамных систем из сборного железобетона на монтажные элементы назначают с учетом требований технологии изготовления и монтажа. Размеры и вес элементов зависят от способа их изготовления и подачи на монтаж, а также от грузоподъемности монтажных кранов.

При небольших пролетах (до 40–50 м) в ряде случаев целесообразно использовать технологическую оснастку, применяемую на заводах и полигонах для изготовления простых балок. В этом случае неразрезное пролетное строение имеет продольные монтажные швы, а также поперечные монтажные стыки, расположенные над опорами или в пролетах, в сечениях с наименьшими изгибающими моментами (рис. 7.13). В первом случае технология монтажа проще, так как монтажные блоки можно устанавливать краном на постоянные опоры, однако стык, расположенный в сечении с наибольшим изгибающим моментом, получается сложнее. Во втором случае количество арматуры в стыке значительно меньше, но при монтаже необходимо поддерживать концы балок с помощью временных опор или другим способом для образования стыка.

Варианты расположения монтажных стыков

Рис. 7.13 – Варианты расположения монтажных стыков

Для повышения трещиностойкости стыков желательно создавать в них предварительное напряжение, хотя имеются примеры комбинированных конструкций из преднапряженных балок, соединяемых стыками без преднапряжения.

Консольные пролетные строения при небольших пролетах можно членить только продольными швами. В этом случае консольные и подвесные балки изготовляют целиком и на монтаже соединяют шарнирами. Широкое распространение в неразрезных, консольных и рамных системах получили поперечно члененные конструкции с клеевыми поперечными стыками без продольных стыков. Если поперечное сечение состоит из нескольких коробок, устраивают продольные стыки в плите. Поперечные клеевые стыки обжимаются рабочей арматурой и могут считаться равнопрочными основной конструкции. Расстояние между стыками определяется грузоподъемностью монтажных кранов. Рациональный вес блока обычно составляет 40–60 т, хотя имеются примеры монтажа навесным способом блоков весом до 180 т.

Иногда применяют вторичное членение монтажных элементов заводского изготовления, допускающее бетонирование элементов на вибростолах и изготовление их на специализированных поточных линиях, предназначенных для плит. Элемент коробчатого сечения расчленяют на несколько плоских плит (рис. 7.14) – верхнюю плиту проезжей части, стенки и нижнюю плиту. На заводе эти плиты изготовляют отдельно, а на строительной площадке собирают в монтажный элемент коробчатого сечения. Сборку можно выполнять на специальных подмостях на берегу или на подвесных передвижных подмостях, прикрепляемых к ранее собранной части пролетного строения.

Коробчатое сечение, составленное из плоских плит

Рис. 7.14 – Коробчатое сечение, составленное из плоских плит


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика