Опоры путепроводов и эстакад
|
К опорам путепроводов и эстакад предъявляются особые требования в отношении обеспечения удобства подмостового проезда, видимости, а в городских условиях, где в основном строят эстакады, также архитектурно-эстетические требования. Наилучшим образом этим требованиям, особенно для криволинейных в плане эстакад, отвечают одностолбчатые, а при широких мостах — двухстолбчатые безригельные опоры. Однако при безригельных опорах требуют специального разрешения проблемы по обеспечению жесткости пролетного строения против поперечных крутящих моментов и продольной подвижности пролетного строения при его температурных деформациях. Устройство безригельных опор возможно при неразрезной или консольной системе пролетного строения, чтобы над опорой они не были разрезаны и опирались на один ряд опорных частей. Таким же образом проектируют большинство эстакад и путепроводов за рубежом. Но при всех достоинствах такие системы пролетного строения затрудняют внедрение индустриальных методов строительства, так как эти конструкции трудно изготовлять в виде стандартной продукции на заводах. Даже в сборных вариантах они требуют индивидуального изготовления, что вполне отвечает принципам фирменного подрядного строительства капиталистических стран. Кроме того, усложнение конструкций пролетного строения путепроводов не соответствует величине пролетов, которые здесь редко превышают 20 м. Поэтому в России более распространены сооружения с разрезными сборными типовыми пролетными строениями заводского изготовления, которым соответствуют ригельные одно- или многостоечные опоры. Безригельные столбчатые опоры выполняют в различных вариантах, прежде всего, в отношении их закреплений. Они могут быть заделаны вверху (в пролетном строении) и внизу (в фундаменте), при этом опора вместе с пролетным строением работает как рама, воспринимая от него моментные усилия пропорционально линейной жесткости элементов. Часто встречаются опоры, заделанные только внизу, с подвижным опиранием на них пролетного строения. Значительно реже бывают опоры, заделанные вверху и шарнирно опертые на фундамент, а также опоры в виде качающихся стоек с шарнирным опиранием на них пролетного строения. Во всех случаях пролетное строение должно быть рассчитано в поперечном направлении на действие крутящих моментов и получается поэтому более тяжелой конструкции. Анализ этих типов опор дан Ф. Леонгардтом. В безригельных опорах с заделкой по концам фундаменты развиты, главным образом, в поперечном направлении с учетом односторонней загрузки пролетного строения временной нагрузкой. Вдоль моста они имеют сравнительно небольшие размеры. Поэтому нижнее опирание нельзя рассматривать как полную заделку, тем более что почти все грунты, кроме скальных, деформируясь под нагрузкой, создают упругую или пластичную шарнирность, что и следует учитывать при расчете таких опор. В связи с этим сечение опоры назначают более жестким в поперечном направлении. Поэтому из возможных профилей круглого, эллиптического, прямоугольного, двутаврового или Х-образного в плане сечения наиболее рационально Х-образное при постоянных размерах по высоте. Принятая двухсторонняя заделка опоры препятствует продольному перемещению пролетного строения и его приходится разрезать деформационными швами по длине или применять подвесные балки со скользящими опорными частями (рис. 62, а и б). Могут применяться и У-образные по фасаду стоечные опоры, у которых уширение кверху обеспечивает большую поперечную устойчивость пролетного строения (рис. 62, в).  Такие опоры выполнены для эстакады на автомагистрали Берлин—Мюнхен. Если опоры заделаны понизу, а пролетное строение на них опирается через подвижные опорные части, температурные швы можно устраивать гораздо реже, так как продольная подвижка пролетного строения в значительной мере обеспечена. Из-за небольшой общей длины в путепроводах швы можно не делать совсем, а неподвижные опорные части устраивать на одной из концевых опор. Систему пролетного строения принимают обычно неразрезной. При большой поперечной жесткости пролетного строения могут быть- применены одностолбчатые опоры эллиптического сечения со значительным уширением в поперечном направлении, позволяющим разместить на достаточном расстоянии подвижные опорные части, чтобы лучше воспринять крутящий момент от пролетного строения. Таким образом, здесь можно применить такого же типа опоры, как для моста через Дунай в Мёрингене. Аналогично, но при Х-образном поперечном сечении выполнены опоры криволинейной в плане городской эстакады на подходах к мосту через Рейн в Мангейме (рис. 63,а). Вместо увеличения ширины по всей высоте для мостов с раздельными полосами движения принимают опоры Т-образного типа, как это сделано у моста через р. Дон (Англия) (рис. 63,б). Развитие верхней части опоры может быть выполнено и в виде капители (рис. 63, в), что также позволяет разместить опорные части в поперечном направлении на большом расстоянии друг от друга. Расположение здесь двух пар опорных частей и в продольном направлении вызвано стремлением уменьшить распространение моментов от подвижной нагрузки из одного пролета в другой. Следует учесть, что при этом опора работает на дополнительные моментные усилия от временной нагрузки, расположенной только на одном пролете.  Вместо поперечного уширения опоры при широких мостах и двух главных балках пролетного строения или при коробчатом сечении опоры устраивают из двух не связанных между собой стоек. При этом крутящие моменты в пролетном строении практически отсутствуют. Каждую балку или часть коробки опирают на свою стойку, что при неодинаковой осадке их может вызвать значительные усилия в пролетном строении от сложного перекоса. Этот принцип использован для опор эстакады Краненберг у Андернаха, расположенных на косогоре. Стойки из пустотелых шестигранных блоков, объединенных арматурными каркасами, опираются на глубокие фундаменты опускной системы (рис. 64).  Если опоры заделаны поверху и шарнирно оперты внизу, они работают совместно с пролетным строением как рама. При этом на фундаменты не передаются моментные усилия от рамы, а только центрально приложенные равнодействующие вертикальных и горизонтальных сил, что позволяет уменьшить размеры фундамента. Для рамно-консольной или рамно-подвесной систем эти опоры выгодны при плохих грунтовых условиях. Такого типа опоры применены для городской эстакады Хаммерсмит в Лондоне. Ф. Леонгардт признает эти опоры неудачными, так как нижние опорные части громоздки и дороги, в пролетном строении создаются дополнительные усилия от трения в катках, а восприятие поперечных крутящих моментов не улучшается. Значительное распространение за границей нашли качающиеся стойки, имеющие вверху и внизу шарнирное опирание, лучше всего в виде бетонных шарниров (рис. 65, в), которые при больших давлениях могут допускать значительные углы поворота. Эти опоры применены в эстакадной части моста через Рейн в Мангейме (рис. 65, а). Неподвижные опорные части расположены на устоях при одном деформационном шве над средней опорой. Возможный угол поворота стойки должен быть ограничен, чтобы разрушение пролетного строения в одном пролете не вызывало полного разрушения моста. По Леонгардту — это лучший тип опор для эстакад и путепроводов при неразрезном опирании пролетного строения на опорах как в эстетическом, так и в экономическом отношениях.  Если пролетное строение обладает достаточной жесткостью на поперечное кручение, обычно при мощных коробчатых сечениях, то на длине трех-четырех пролетов его можно опирать центрально на одну качающуюся стойку с точечным шарнирным опиранием. Такие полноповоротные шарниры лучше всего выполнять в виде резиновых (неопреновых) опорных частей неподвижного типа, а пролетное строение опирается через поперечные балки (рис. 65,б). Для восприятия поперечных сил и обеспечения устойчивости пролетного строения через три-четыре пролета устанавливают широкие опоры или опоры из двух качающихся стоек также с точечным опиранием. Использование жесткости пролетного строения на кручение позволяет применять опоры весьма целесообразных форм, наилучшим образом отвечающих основным требованиям, особенно при косом расположении путепровода или стакады, или на кривой (в плане). Применение разрезных пролетных строений заводского изготовления неизбежно приводит к опорам ригельного типа. Однако при удачном проектировании и здесь можно найти решения, вполне отвечающие эстетическим требованиям, в тоже время экономичные, с высоким показателем сборности, допускающие механизацию процессов. В этом отношении примечательны опоры ряда путепроводов и эстакад, построенных за последние годы в России. Наиболее интересны решения с V-образным профилем тела опоры. Поставленные широкой частью вдоль моста в многостоечной опоре стойки позволяют увеличить подмостовой габарит путепровода при стандартной длине сборного разрезного пролетного строения. Расположенные поперек моста — в одностолбчатом решении улучшают условия работы ригеля при широкой проезжей части эстакады. В то же время в достаточной мере удовлетворяются и эстетические требования. Таким образом выполнены опоры нескольких полностью сборных городских путепроводов и эстакады в Киеве по разработкам Киевпроекта.  Для одного из путепроводов при небольших пролетах опоры состоят из пяти V-образных железобетонных стоек, поставленных вдоль моста (рис. 66) и объединенных сверху сборным из двух частей железобетонным ригелем в виде широкой плиты. Стойки заделаны в стаканы сборных раздельных железобетонных фундаментов на естественном оснований. Объединение стоек с плитой ригеля производят сваркой арматурных выпусков стойки с арматурой плиты ригеля в оставляемых в плите угловых окнах. Между собой блоки ригеля объединяют также сваркой арматурных выпусков плиты. Ноги стоек в стаканах фундаментов, все стыковые пазы и окна после сварки арматуры омоноличивают бетоном марки 400. Сборные элементы выполняют из бетона марки 300. Ненапряженная гладкая рабочая арматура, состоящая из сварных каркасов и сеток, получилась весьма тяжелой, как это видно из примера армирования стойки. При арматуре периодического профиля ее сечение уменьшилось бы существенно. Учитывая сравнительно удобные условия транспортирования и монтажа, допущены весьма значительные веса сборных элементов: стоек 8,3 г, ригеля — 17,4 т, фундаментных блоков 15,4 г. Во втором примере V-образные стойки приняты примерно той же конструкции, но пролеты большие и неодинаковые и со значительными просветами между торцами балок, поэтому потребовались ригели большей высоты и коробчатого сечения днищем вверх. Ригели помещены в толще пролетного строения, которое опирается на нижние полки короба ригеля (рис. 67). По длине ригель разбит на пять блоков, стыкующихся в процессе сборки над стойками. Связь ригеля со стойками выполняют сваркой арматурных выпусков из стойки с арматурными стержнями полок ригеля по месту их монтажного стыка, кроме крайних стоек, где для возможности сварки этих стержней пришлось разрезать полку таким же швом, как это сделано по месту стыков ригеля.  Основная рабочая арматура принята уже периодического профиля, бетон сборных блоков марки 300, такой же бетон применяют для омоноличивания стыков и узлов. Сборные блоки весьма тяжелы; вес блоков стоек 10 т, ригеля — 14,8 и 20,7 т, фундаментных блоков — 20 т. Наиболее интересны из этой группы конструкций одностоечные опоры эстакады при пролетах по 16 м. V-образные стойки опор, заделанные в стаканы сборных фундаментов, поставлены в направлении поперек моста (рис. 68, а). На стойки укладывают крестообразного поперечного сечения ригель, разрезанный продольным вертикальным швом на два сборных монтажных блока. Поэтому при относительно большом весе монтажных элементов ригеля (до 24 т) удалось не разрезать его на части по длине, что значительно упростило монтаж. По-видимому, в этом случае весьма выгодно, с точки зрения экономии материалов, применить напрягаемую арматуру, с предварительным напряжением по месту изготовления блоков ригеля. Но проектировщики все же приняли армирование из стержневых сварных каркасов, поэтому преимущества продольного членения не использованы в полной мере.  Соединение ригеля со стойкой выполнено по принципу простейших неподвижных опорных частей листового типа (рис. 68,б). Монтажный стык продольных блоков ригеля между собой решен с помощью горизонтальных выпусков стержней, из которых сваривают только верхние и нижние пары. Выпуски располагают по всей длине ригеля вертикальными рядами, с расстоянием между ними около 20 см, число свариваемых пар 155, несвариваемых, с крюками на конце — 335; просвет между блоками омоноличивали бетоном (рис. 68, в). Стойки выполнены из бетона марки 500, ригель — из бетона марки 400, омоноличивание просветов и пазов — бетоном марки 300. Рабочая арматура периодического профиля — ненапрягаемая. Для путепроводов внегородского типа через автомобильные и железные дороги сейчас рекомендуются типовые конструкции многостоечных и одностоечных цельносборных опор Гипротрансмоста. Конструкции этих опор (рис. 69) отличаются простотой и ажурностью. Промежуточная опора, например, кроме многостоечного решения, имеет и одностоечное (рис. 69, а), из восьмигранной железобетонной стойки, заделываемой в сборный железобетонный подколонник на фундаментной плите. Ригель этой опоры двухконсольный, состоящий из двух блоков двутаврового сечения, соединяемых продольным монтажным стыком. Омоноличивание стойки вверху, в ригеле, выполняют при помощи арматурных выпусков. Концевая опора — многостоечная, из прямоугольных стоек, также заделываемых в стаканы подколонника (рис. 69, б). Вверху стойки закрепляют арматурными выпусками в ригеле шкафной части, где для этого оставляют пазы-окна. Для предохранения шкафной части от засыпки грунтом, так как опора вдвинута в грунт насыпи подходов, устроены выходящие вперед диафрагмы-открылки. Обычных для обсыпных устоев открылков опора не имеет.  Варианты промежуточной и концевой опор представлены с фундаментами из сборных плит на естественном основании, при R'≥250/350 кн/м2. Проект предусматривает также устройство и свайных фундаментов, причем здесь плита ростверка (аналогичная плите фундамента на естественном основании) имеет отверстия, являясь на время постройки шаблоном-кондуктором для забивки свай. Некоторые сомнения вызывает решение с вдвинутой в насыпь опорой и выходящими вперед диафрагмами, так как при эксплуатации доступ к шкафной части весьма стеснен. Кроме того, при столбчатом однорядном решении концевой опоры, по-видимому, не обеспечивается неподатливость их в отношении поддержания насыпи подходов. Поэтому при нарушении устойчивости откосов насыпи (выемки) могут наблюдаться те же деформации, что и для аналогичного типа свайных опор. Металлические опоры, как показывает опыт, могут найти довольно широкое использование для путепроводов и городских эстакад. В этих случаях при расположении неподвижных опорных частей на одном из устоев (тормозной жесткой опоре) и при консольной или неразрезной системе пролетного строения, промежуточные опоры можно устроить в виде легких металлических стоек, жестко заделанных или шарнирно опертых на фундаментах (рис. 70). Наиболее часто применяют, опоры в виде качающихся стоек с шарнирами вверху и внизу. Стойки выполняют из профильного проката, склепанного или сваренного в коробчатое или трубчатое сечение, чаще из швеллеров, двутавров и реже из цельнотянутых круглых труб, иногда заполняемых в антикоррозийных целях бетоном. Между собой стойки качающейся опоры связывают в поперечном направлении связями, образуя рамы (рис. 70, а и б), или же оставляют независимыми (рис. 70, в и г). Простота шарниров (рис. 70, б и г) вполне оправдывает отказ от заделки, которая потребовала бы и увеличения размеров фундамента.  Из упомянутых типов промежуточных опор многие могут быть успешно применены и на косых пересечениях. Наиболее удобны в этом отношении одностолбчатые опоры без ригеля при всех типах опирания на них пролетного строения. За рубежом такие опоры успешно применяют для расположенных на кривых эстакад и для путепроводов на косых пересечениях. Специально для путепроводов на косых пересечениях, но при разрезном пролетном строении предназначены V-образные промежуточные опоры Киевпроекта (см. рис. 66), на широком плитном ригеле которых удобно размещаются балки пролетного строения даже при значительной косине. Опоры овоидального сечения без ригеля, а также одностолбчатые телескопические опоры Лентрансмостпроекта могут быть также применены для мостов при косом пересечении с рекой. |
