Тема 9 1.общие сведения о железобетонных мостах

Раздел: ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОСТЫ

Тема: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МОСТАХ

Вопросы:
1. Основные особенности железобетонных мостов, область их применения.
2. Исторический очерк развития железобетонных мостов.
3. Основные системы железобетонных мостов.
4. Материалы и изделия для железобетонных мостов.
4.1 Требования к бетону для железобетонных мостов.
4.2 Арматура.
4.3 Материалы для гидроизоляции.
4.4 Клеи для склеивания элементов конструкций.
5. Проезжая часть железобетонных мостов.
6. Конструкция тротуаров и ограждений.
7. Водоотвод.
8. Деформационные швы.
9. Сопряжение моста с насыпью.


1. Основные особенности железобетонных мостов, область их применения.

Железобетон является основным строительным материалом для возведения мостов. По данным Международной федерации по предварительно напряженным железобетонным конструкциям (ФИП), в настоящее время строят до 60% мостов из предварительно напряженного железобетона, 30% из обычного железобетона и только 10% из металла.
Основными преимуществами применения железобетона являются:
– высокая прочность;
– жесткость;
– долговечность;
– малая затрата металла;
– возможность использования местных материалов (камня, песка);
– индустриализация и стандартизация элементов.


2. Исторический очерк развития железобетонных мостов.

В 1873 г. французский изобретатель железобетона Монье получил патент на железобетонные мосты, который предложил мост, в котором пролетное строение – свод, защемленный в массивных опорах. Пролетное строение и опоры имели единый каркас в виде сеток. В 1875 г. по этой системе был построен первый железобетонный мост – пешеходный, длиной 16 м и шириной 4 м.
Первые мосты из железобетона были арочной системы.
В 1892 г. француз Геннебик предложил систему армирования в виде продольных стержней с поперечными хомутами. Она обеспечила переход к современным железобетонным сооружениям. По его предложению появились и ребристые мостовые конструкции. За столетний период их развития были созданы образцы всевозможных систем. Железобетон оказался настолько удобным материалом, что из него были созданы конструкции не только из области деревянных, каменных и металлических мостов, но и совершенно новые, оригинальные конструктивные формы, свойственные только ему.
Железобетонные мосты балочной системы появились в конце 19 века, вскоре стали применяться неразрезные железобетонные балки пролетом до 40 м. В начале 20 века стали появляться консольные системы и сквозные фермы, рамные мосты.
Развитию железобетонного мостостроения в России способствовали работы проф. Белелюбского, руководившего разработкой технических условий (в России первые технические условия и нормы проектирования железобетонных мостов появились в 1908 г.), деятельность проф. Передерия – автора многих сооружений, проф. Лолейта – одного из основоположников теории расчета железобетона по стадии разрушения, проф. Подольского, издавшего в 1906 г. первый курс железобетонных мостов на русском языке.
В довоенный период было построено большое количество мостов (разрезных, неразрезных, рамных) из обычного железобетона.
С 1954 г. в СССР осуществлен переход на сборные конструкции и индустриальные методы работ. В этот период благодаря работам француза Фрейсине, началось широкое использование предварительно напряженного железобетона в мостах.
В последующие десятилетия происходит дальнейшее совершенствование конструкций и технологии железобетонных мостов. Примерами удачных инженерных решений являются балочные неразрезные мосты через реки Москва, Волга, Днепр, Дон с пролетами до 166 м. В Австралии построен балочный мост через р. Брисбен с рекордным пролетом 260 м, в Югославии построен арочный мост сборно-монолитной конструкции с пролетом 390 м, соединяющий остров Крк с материком, а в Испании сооружен вантовый мост Баррюс де Луна с пролетом 440 м.


3. Основные системы железобетонных мостов.

В железобетонных мостах применяются разнообразные конструктивные решения и статические схемы:
– балочные;
– рамные;
– арочные;
– комбинированные.
Наибольшее распространение получили: 1) балочные мосты:
а) разрезные;

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

Достоинства:
1) простая конструкция;
2) усилия в разрезных пролетных строениях не зависят от осадок опор и их можно возводить при более слабых грунтах.
Недостаток: большое количество деформационных швов, которые часто выходят из строя;

б) неразрезные; пролет от 30–40 до 100–130 м.

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

Достоинства:
1) большая жесткость и меньшая деформативность пролетных строений от временных нагрузок;
2) меньшая строительная высота;
3) меньший объем опор (устанавливается одна опорная часть)
Недостаток: применяются при прочных грунтах в основании опор, так как осадка опор может вызвать появление дополнительных напряжений;

в) консольные;

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415
Подвесные пролетные строения пролетом Ln опираются на консоли Lk основных пролетных строений.
По распределению усилий консольные системы близки к неразрезным, однако имеют меньшую жесткость и под нагрузкой дают переломы упругой линии в местах сопряжения подвесных пролетных строений с консолями.
Вследствие статической определимости осадки опор не вызывают дополнительных усилий;

2) рамные мосты:
а) однопролетные и многопролетные неразрезные рамы (L = 30–60 м).
13 EMBED KOMPAS.FRW 1415


Ввиду совместной работы пролетного строения с опорами, изгибающие моменты в пролетных строениях уменьшаются, что позволяет уменьшить строительную высоту. Широкое распространение получают рамные мосты с наклонными стойками – “бегущая лань”;


13 EMBED KOMPAS.FRW 1415




б) рамно-балочные.
13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

Представляют собой сочетание Т-образных рам и подвесных пролетных строений. В ригелях Т-образных рам возникают только отрицательные изгибающие моменты, а в подвесных пролетных строениях – положительные.
Опоры рам от вертикальных нагрузок передают на основание вертикальную силу и изгибающий момент;

в) рамно-консольные.


13 EMBED KOMPAS.FRW 1415


Т-образные рамы шарнирно связаны между собой. Опоры мостов этой системы передают на основание еще и горизонтальную силу.
Консоли рам могут быть омоноличены, в этом случае получается многопролетная рамная система с пролетами до 250 м

3) арочные мосты:
а) консольно-арочная система (L = 90–120 м).
Т-образные рамы состоят из двух полуарок, связанных затяжкой в уровне проезжей части. На опору передаются большей частью вертикальные усилия, а горизонтальная составляющая опорных реакций уменьшается.
При прочных грунтах в основании опор возможно применение арочных систем.
б) арочные.

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

Опоры этих мостов воспринимают значительные горизонтальные составляющие реакций, что требует развития фундаментов. Арки работают на сжатие.

4) комбинированные мосты:
Перекрываются пролеты до 235 м.
а) гибкая арка и жесткая балка;




б) жесткая арка и гибкая затяжка;
Балка работает на изгиб и воспринимает распор от арки. Гибкая затяжка предназначена для восприятия распора;


в) вантовые мосты;
13 EMBED KOMPAS.FRW 1415
ванты работают на растяжение;
пилоны работают на сжатие.

Железобетонные мосты сооружают как монолитными, так и сборными. Монолитные более надежные, но темпы строительства ниже, чем сборных, их целесообразно использовать при больших пролетах.
В настоящее время в СНГ строят преимущественно сборные железобетонные мосты.


4. Материалы и изделия для железобетонных мостов.

4.1 Требования к бетону для железобетонных мостов

Сложные условия работы мостов, условия производства работ при их строительстве предъявляют к материалам и изделиям для мостов ряд требований.
К бетону предъявляются следующие требования:
– высокая прочность;
– водо и газонепроницаемость;
– морозостойкость;
– химическая стойкость;
– необходимые сроки твердения;
– удобоукладываемость;
– умеренная усадка и ползучесть.
Показателем прочности бетона является класс бетона по прочности на сжатие В – временное сопротивление сжатию в МПа бетонных кубиков с размерами ребра 15 см, испытанных в возрасте 28 суток после хранения их во влажной среде при температуре t = 20 ± 2є C. Для конструкций мостов и труб применяют бетоны следующих классов прочности на сжатие В20, В25, В30, В35, В40, В45, В50, В55 и В60.
В зависимости от вида и назначения конструкций, способов их армирования и условий их работы в соответствии с рекомендациями ДБН применяют бетон различных классов (табл.3.4. ДБН).
Так для несущих, особенно предварительно напряженных, конструкциях мостов рекомендуется применять бетон высоких классов прочности.
Стойкость бетона против внешних воздействий, водо- и газонепрони-цаемость обеспечивается созданием его плотности. В конструкциях мостов и труб предусматривается применение тяжелого бетона со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м3, с меньшей плотностью допускается применение лишь в опытных конструкциях.
Морозостойкость бетона характеризуется маркой F – наибольшим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения прочности более чем на 15%.
Марки бетона по морозостойкости для мостов и труб принимают по табл.3.5. ДБН в пределах от 100 до 400.
Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует давлению воды (в МПа), при котором еще не наблюдается ее просачивание через образец бетона высотой 15 см в возрасте 28 суток, испытанного по специальному режиму. Эта марка для подводных и подземных сооружений, которые не поддаются електрической и химической коррозии не ниже W4; другие элементы, в том числе бетонные,стыки железобетонных мостов и труб следует проектировать из бетона с маркойй не ниже W6; элементахмостового полотна – не ниж W8.
Химическая стойкость бетона зависит от плотности и вида применяемого цемента. В железобетонных мостах применяют бетон на портландцементе, сульфатостойком портландцементе и глиноземистом цементе.
Подвижность бетонной смеси важна для получения плотного цемента. Она увеличивается с увеличением В/Ц, но при этом снижается прочность бетона. Для мостов применяют бетонные смеси с В/Ц = 0,6.
Усадка – свойство бетона уменьшать размеры в процессе твердения и последующего высыхания. Неравномерная усадка приводит к образованию трещин и дополнительных усилий в статически неопределимых конструкциях. Уменьшение усадочных деформаций достигается сокращением цемента и воды в бетоне, а также постановкой противоусадочной арматуры.
Ползучесть бетона – способность медленнее деформироваться под постоянной нагрузкой. Она приводит к падению усилий в напряженной арматуре и перераспределению усилий в статически неопределимых конструкциях.
Наряду с обычным тяжелым бетоном в опытных конструкциях допускается применять легкий бетон с заполнителем из керамзита. Перспективен также бетон с полимерными добавками, повышающими водонепроницаемость и сопротивление растяжению бетона. Представляет интерес фибробетон, прочность на растяжение которого в 2-3 раза выше, чем обычного бетона.

4.2 Арматура

Марки стали для арматуры железобетонных мостов и труб принимаются по табл.3.12 и 3.13 ДБН в зависимости от условий работы элементов конструкций и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строительства. Нормами предусмотрено применение в железобетонных мостах следующих арматурных сталей:
– горячекатаных гладких круглых стержней класса А-I, горячекатаных стержней периодического профиля классов А-II, А-III, А-IV, А-V;
– термически упрочненных стержней периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI;
– высокопрочной холоднотянутой гладкой проволоки класса В-II;
– высокопрочной холоднотянутой проволоки периодического профиля класса Вр-II;
– арматурных канатов из высокопрочной проволоки класса К-7 в виде семипроволочных прядей;
– канатов спиральных, двойной свивки и закрытых.
Стержни классов А-I – А-III применяют в конструкциях в качестве ненапрягаемой арматуры. Стержни классов А-IV, А-V, Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, высокопрочную проволоку, пряди и канаты применяют в качестве напрягаемой арматуры в напряженных железобетонных конструкциях.
В качестве конструктивной арматуры в мостах допускается применение арматурной стали классов А-I и А-II.
Расчетные сопротивления бетона на осевое сжатие и растяжение для расчета мостовых конструкций по I группе предельных состояний определяют делением соответствующего нормативного сопротивления на коэффициенты надежности по бетону и на коэффициенты надежности конструкции.
Коэффициент надежности конструкции принимают для бетона
·н = 1,1.
Расчетные сопротивления арматуры растяжению по I группе предельных состояний определяют делением их нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по арматуре и на коэффициенты надежности конструкции.
Для расчета железобетонных конструкций мостов и труб важны также упругие характеристики бетона и арматуры – модули упругости и коэффициент Пуассона. Бетон является упруговязкопластичным материалом.
При проектировании железобетонных конструкций мостов и труб сложно учесть реальные значения модуля упругости бетона, поэтому для расчета принимают средние значения по ДБН.
Модуль сдвига бетона G
· = 0,4 E
·, а коэффициент Пуассона
· = 0,2.
Модули упругости арматуры принимают по ДБН.

4.3 Материалы для гидроизоляции
Гидроизоляция предотвращает проникновение атмосферной влаги или грунтовых вод к бетону пролетных строений или опор и предохраняет бетон от разрушения, а арматуру от коррозии.
Гидроизоляционные материалы делятся на :
1) обмазочные;
2) оклеечные.
Для обмазочной гидроизоляции применяют:
1) холодные окраски – битумы марок III и IV, разжиженные керосином; а также дегтевые лаки.
Холодная окраска является первым грунтовочным слоем, по которому наносят горячую обмазку;
2) горячая обмазка – специальные мастики – смеси битума с мелким асбестовым волокном.
Для оклеечной гидроизоляции применяют рулонные материалы на основе битума и новые материалы на основе синтетической резины (бутилкаучука).
Наиболее простой из рулонных материалов на основе битума – рубероид. Он имеет невысокие изоляционные качества и недолговечен, так как состоит из бумажной уплотняющей основы.
Более лучшими свойствами обладает гидроизол – в основе битум, упрочнен асбестовым или асбестоцеллюлозным картоном.
Применяется также гидростеклоизол, который имеет армирующую основу из стеклоткани.
Лучшими гидроизоляционными свойствами и технологическими достоинствами обладает фольгоизол, в основе рифленая или гладкая алюминиевая фольга толщиной до 0,3 мм, покрывающий слой – битумно-резиновая мастика. По гидроизоляционным свойствам он лучше других материалов, но дороже. Фольгоизол применяется только в наиболее ответственных сооружениях – больших мостах и тоннелях.
Из новых материалов – это рулонный материал на основе льно-джуто-кенафной ткани и битумной мастики – мостоизол.
Перспективны в качестве изолирующих слоев синтетические материалы в виде листов из поливинилхлорида, полипропилена и полиэтилена.

4.4 Клеи для склеивания элементов конструкций
Клей целесообразно применять лишь в случае, если он имеет связующую прочность не ниже прочности бетона соединяемых элементов, а модуль упругости в отверженном состоянии и коэффициент расширения близки по значению к характеристикам склеиваемого бетона.
Клеевые соединения должны быть долговечны, устойчивы к воздействию среды в процессе эксплуатации. Этим требованиям соответствуют клеи на основе эпоксидных смол. В них входят еще отвердитель, пластификатор, наполнитель и модифицирующие добавки.
Необходимое условие высококачественного клеевого шва – хорошая подготовка стыкуемых поверхностей к склеиванию. Поверхность бетона должна быть чистой, сухой, прочной.
Жизнедеятельность клеев на эпоксидной смоле при t = 20-25є С около 2-2,5 часов. При более низкой температуре жизнедеятельность клея увеличивается.
Разработаны клеи, которые используют для улучшения сцепления свежеуложенного бетона с ранее уложенным отвердевшим бетоном.


5. Проезжая часть железобетонных мостов.

Проезжая часть – совокупность конструктивных элементов, воспринимающих действие подвижных нагрузок и передающих их на несущую часть пролетного строения.
Проезжая часть состоит из мостового полотна (покрытия) и железобетонной плиты, которая входит в состав основной несущей конструкции. Покрытие на мостах устраивается таким же как и на дорогах.

Мостовое полотно включает одежду ездового полотна, одежду тротуаров, ограждающие устройства, устройство для водоотвода, деформационные швы и сопряжение моста с подходами.
Одежда ездового полотна:
Защищает нижележащие конструкции от механических повреждений, атмосферной влаги, обеспечивает комфортность движения.



13 EMBED KOMPAS.FRW 1415


Выравнивающий слой устраивают из бетона или цементно-песчаного раствора толщиной не менее 30 мм.
По выравнивающему слою устраивают гидроизоляцию.
Защитный слой защищает гидроизоляцию от повреждений. Толщина слоя не менее 40 мм. Слой армируют стальной сеткой.
Покрытие выполняют из асфальтобетона или из цементобетона.
В соответствии с ДБН п.1.78 конструкцию дорожной одежды на железобетонной плите пролетного строения устраивают с гидроизоляцией или бз нее:
- конструкция с гидроизоляцией. В сооружениях со сборными железобетонными пролетными строениями необходимо устройство монолитной железобетонной плиты. Устройство сборной железобетонной плиты и выравнивающего слоя не допускается Общая толщина монолитной железобетонной плиты проезжей части принимается по расчету, но не менее 20 см. Поверху плиты укладывается выравнивающий слой толщиной 30 – 40 мм, затем слой гидроизоляции. Непосредственно поверх гидроизоляции укладывается асфальтобетонное покрытие повышенной толщины. Асфальтобетонное пркрытие следует проектировать или трехслойным (30 + 2 * 40 мм), или двухслойным (50 + 60 мм);
- конструкция без гидроизоляции. На монолитную железобетонную плиту пролетного строения укладывается поверхностный слой безусадочного бетона толщиной не менее 50 мм. Для бетона поверхностного слоя следует применять модифицированные добавки, повышающие его водонепроницаемость, растяжимость, сопротивление истиранию. Защитный слой верхней арматуры железобетонной плиты принимается толщиной 30 мм.


6. Конструкция тротуаров и ограждений.

Тротуары предназначены для безопасного движения пешеходов.
Тротуары могут быть:
1) повышенные – выше уровня проезда;
2) пониженные – в уровне проезжей части.

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

Ширину тротуаров назначают по расчету в зависимости от расчетной интенсивности движения пешеходов в час “пик”. Ширина многополосных тротуаров назначается кратной 0,75 м.
Тротуары могут быть:
- монолитные;
- сборные.
Ранее применяли в основном повышенные тротуары:

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

В настоящее время отдается предпочтение тротуарам пониженного типа.
Ограждение – конструктивный элемент, устраиваемый на границе ездового полотна, предназначенный для предотвращения съезда средств.
Минимальная высота барьерных ограждений на мостах должна быть 0,75 м – размер от верха покрытия до верха горизонтального заполнения ограждения.
Высота перил не менее 1,1 м.


7. Водоотвод.

Для предохранения железобетонных конструкций устраивают водоотвод.
Водоотвод обеспечивается системой продольных и поперечных уклонов и устройством водоотводных трубок.
Для обеспечения быстрого отвода воды поверхностям полотна придают продольные (не менее 5) и поперечные ( не менее 20) уклоны.
В зависимости от объема атмосферных вод и условий отвода применяют различные способы водоотвода:
1) неупорядоченный отвод воды;

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

2) упорядоченный отвод воды через водоотводные трубки.
13 EMBED KOMPAS.FRW 1415


Водоотводные трубки имеют внутренний диаметр не менее 15 см. Расстояния между трубками устанавливают в зависимости от продольного уклона. Они составляют:
при продольном уклоне 5 – не более 6 м;
при продольном уклоне до 10 – не более 12 м.
Число трубок на одном пролете не должно быть меньше 3.
При необходимости отвода воды за пределы мостового сооружения устраивают лотки, устанавливаемые вдоль бордюра или барьерного ограждения.


8. Деформационные швы.

Для обеспечения свободы перемещения торцов пролетных строений при воздействии временных нагрузок и колебаний температуры устраивают деформационные швы.
Деформационные швы располагают над промежуточными опорами и в местах примыкания пролетных строений к шкафным стенкам устоев.
Деформационные швы подразделяют на:
1) закрытые;
2) заполненные;
3) перекрытые.

Закрытые деформационные швы:

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

Максимальная амплитуда перемещений в швах закрытого типа – 10 мм.
В этих швах зазор между торцами пролетных строений закрытый обычным покрытием.

Швы заполненного типа:

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

В заполненных деформационных швах покрытие устраивают с зазором, который после заполняют упругим материалом.
С резиновыми компенсаторами деформационные швы применяют при перемещениях до 300 мм.

В перекрытых швах допускается перекрывать расстояния до 400 мм.
Различают разновидности:
1) с плоским скользящим листом;
2) со скошенным скользящим листом;
3) со скошенным “плавающим” скользящим листом;
4) швы с гребенчатыми плитами.
В этих швах горизонтальные перемещения обеспечиваются изменением положения элемента, перекрывающего зазор.
Более плавный проезд по швам обеспечивают швы с гребенчатыми плитами. Предельное перемещение равно 250 мм.

Деформационные швы дорогостоящие и сложные элементы мостового полотна. Поэтому наметилась тенденция к их сокращению путем применения неразрезных, температурно-неразрезных систем.



9. Сопряжение моста с насыпью.

Сопряжение мостов с подходами может быть осуществлено с помощью конуса насыпи.
При сопряжении моста с насыпью необходимо устраивать плавный переход. Это достигается путем создания специальных переходных плит.
Длина плит принимается в зависимости от ожидаемых осадок грунта под лежнем плиты, и зависит от высоты насыпи. Как правило, длина плиты принимается равной от 4 до 8м.
13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415

13 EMBED KOMPAS.FRW 1415




Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 4560475
    Размер файла: 745 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий