Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Проектирование деревянных и железобетонных мостов Минимаркер Схемы железобетонных арочных мостов

Схемы железобетонных арочных мостов

Страница 1 из 4

Основной несущей конструкцией арочных пролетных строений является арка (или свод) – криволинейный стержень (или плита), концы которого закреплены и не могут перемещаться в горизонтальном направлении. Поэтому при действии вертикальных нагрузок на опорах арки возникают горизонтальные опорные реакции – распор, а в сечениях арки – сжимающие силы. Выбирая ось арки так, чтобы она совпадала с кривой давления, можно добиться почти полного отсутствия изгибающих моментов в сечениях арки от любой постоянной нагрузки.

На пролетное строение моста действуют постоянная и временная нагрузки, поэтому в общем случае сечения арок работают на внецентренное сжатие. Работа на внецентренное сжатие соответствует свойствам железобетона, так как бетон хорошо сопротивляется сжимающим напряжениям. Изгибающие моменты в сечениях арок при рациональном проектировании невелики. Поэтому арочные пролетные строения, как правило, экономичнее балочных.

Однако горизонтальное давление, передаваемое на опоры, требует в большинстве случаев развития фундаментов и увеличения расхода материалов на опоры. Чем слабее грунт в основании опор, тем больше должны быть размеры фундаментов при прочих равных условиях. Поэтому вопрос о том, какая система экономичнее в целом, должен решаться на основании разработки и сравнения вариантов балочного и арочного мостов.

Общим недостатком большинства построенных железобетонных арочных мостов является необходимость применения подмостей для их сооружения. Несмотря на использование инвентарных конструкций, значительная часть стоимости арочных мостов приходится на сооружение кружал и подмостей.

В отдельных случаях применяют навесной монтаж арок, который, как правило, значительно сложнее, чем для балок и рам.

В мостах применяют бесшарнирные, двухшарнирные или трехшарнирные арки. Наиболее экономичны и просты по конструкции бесшарнирные арки (рис. 10.1, а). Недостатком их является возникновение в сечениях дополнительных изгибающих моментов в случае неравномерной осадки или горизонтального смещения опор, а также от изменений температуры, ползучести и усадки бетона. Наиболее опасны длительные неравномерные осадки опор, возникающие при консолидации глинистых грунтов в основании опор.

Схемы распорных арочных пролетных строений

Рис. 10.1 – Схемы распорных арочных пролетных строений

Двухшарнирные арки (рис. 10.1, б) менее чувствительны к этим воздействиям, так как при вертикальных осадках опор дополнительные моменты в них не возникают. Трехшарнирные арки (рис. 10.1, в) как статически определимые системы свободны от этого недостатка. Арки, выполняемые в виде сборной конструкции из крупных элементов, можно монтировать из полуарок. При этом работы по монтажу трехшарнирных арок упрощаются, так как полуарки соединяют шарнирами между собой и с опорами.

Бесшарнирные арки обладают большей жесткостью, чем арки с шарнирами. Наименее жестки трехшарнирные арки; линия прогиба их к тому же имеет перелом в замковом шарнире, что особенно нежелательно для мостов под железную дорогу.

Наряду с распорными арками, оказывающими на опоры горизонтальное давление, применяют внешне безраспорные арки (арки с воспринятым распором).

В этих конструкциях распор воспринимается специальным элементом – затяжкой, работающим на растяжение; по характеру воздействия на опоры пролетное строение является балочным (рис. 10.2, а).

Схемы безраспорных арочных пролетных строений

Рис. 10.2 – Схемы безраспорных арочных пролетных строений

К внешне безраспорным можно отнести также мосты арочно–консольной системы (рис. 10.2, б). Здесь пролетное строение состоит из полуарок, соединенных попарно затяжками, расположенными в уровне замков. Через соединение полуарок в середине пролетов может передаваться только поперечная сила. По характеру воздействия на опоры такая система аналогична рамно–консольной.

Важным параметром арочного моста является отношение стрелы подъема арки f к пролету L, характеризующее пологость арки. Чем меньше это отношение, тем больше распор, а также дополнительные усилия и изгибающие моменты от изменений температуры, ползучести, усадки бетона и смещений опор. Поэтому там, где позволяют местные условия, следует применять подъемистые арки с отношением f/L от 1/4 до 1/6. В необходимых случаях эта величина может быть доведена до 1/10 и даже до 1/16.

В арочных мостах величина изгибающих моментов в сечениях арок в сильной степени зависит от очертания оси арки. Наименьшие моменты получают, назначая ось арки совпадающей с кривой давления от постоянной и половины временной нагрузки. В железобетонных арках небольшие изгибающие моменты обычно легко воспринимаются сечением без существенного увеличения количества арматуры. Поэтому точное соблюдение вышеупомянутого указания не имеет большого значения и можно назначать ось арки очерченной по параболе. При назначении очертания оси арки необходимо учитывать, что на арку могут действовать значительные сосредоточенные силы, например от надарочного строения в виде балок, опирающихся на опору и на арку (рис. 10.З, а), или при относительно больших пролетах между стойками надарочного строения (рис. 10.З, б).

Разновидности схем арочных пролетных строений с ездой поверху

Рис. 10.3 – Разновидности схем арочных пролетных строений с ездой поверху

В сборных арках сравнительно небольшого пролета иногда применяют очертание оси по круговой кривой для получения одинаковой кривизны оси на всей длине арки и унификации монтажных элементов арки. Это может привести к некоторому увеличению расхода металла.

По расположению проезда относительно арок различают пролетные строения с ездой поверху, посередине и понизу. Наиболее экономичными являются пролетные строения с ездой поверху (рис. 10.4, а). Здесь расстояние между арками не зависит от габарита проезда и может быть принято, например, для мостов под железную дорогу минимальным, необходимым по условиям поперечной жесткости. При этом уменьшается ширина опор, а также пролет поперечных конструкций проезжей части и связей между арками. Конструкция проезжей части упрощается. В связи с низким расположением пят арок уменьшается и высота опор.

Схемы арочных пролетных строений с ездой поверху, посередине и понизу

Рис. 10.4 – Схемы арочных пролетных строений с ездой поверху, посередине и понизу

При стесненном подмостовом габарите, чтобы не применять чрезмерно пологих арок и не поднимать отметку уровня проезда на мосту, используют арочные пролетные строения с ездой посередине (рис. 10.4, б). Благодаря срезанным углам в очертании подмостового судоходного габарита (1) можно опустить пяты арок под проезжую часть и передать распор на опоры в низком уровне, что улучшает условия работы опор.

Арочные пролетные строения с ездой понизу (рис. 10.4, в) целесообразны только в виде внешне безраспорных конструкций (арки с затяжками).

Арки соединяют между собой системой связей, получая фермы, поясами которых служат арки, а решеткой – связи. Эти фермы воспринимают различные горизонтальные нагрузки. Кроме того, связи предназначены для обеспечения поперечной жесткости пролетного строения и устойчивости арок при продольном изгибе из их плоскости.

Арочное пролетное строение представляет собой сложную пространственную систему, все элементы которой в той или иной степени включаются в работу при действии внешних нагрузок. Это необходимо учитывать в расчетах.

Так, при действии вертикальных нагрузок на пролетное строение (см. рис. 10.1, а) в работе арок принимают участие проезжая часть и стойки надарочного строения. Арка при этом несколько разгружается, в ригеле надарочного строения и стойках появляются дополнительные изгибающие моменты, которые должны быть учтены в расчете конструкции. Степень участия проезжей части в работе арок зависит от соотношения их жесткостей.

В пролетном строении из дисковых арок высота поперечного сечения изменяется так, что верхняя грань арки горизонтальна. Арка в этой конструкции как бы сливается с надарочным строением (рис. 10.5).

Дисковое арочное пролетное строение

Рис. 10.5 – Дисковое арочное пролетное строение

Арочные пролетные строения могут быть монолитными, сооруженными на подмостях (кружалах), и сборными, монтируемыми из готовых элементов. Пролетное строение иногда расчленяют на крупные монтажные элементы, например полуарки, а затем подают их в пролет на плаву или другим способом. Это решение оказывается целесообразным при достаточно большом числе крупных элементов в мосту.

Пролетное строение чаще расчленяют на более мелкие элементы, которые изготовляют на заводе и устанавливают на месте кранами. Известны и комбинированные решения, например применение монолитных арок и сборного надарочного строения, сборка крупных монтажных элементов из мелких блоков на берегу с последующей подачей их в пролет на плаву и др.


© 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