Конструкции с повышенной степенью замены обычной стали железобетоном и высокопрочной сталью
|
Поскольку при разрезной системе верхние пояса главных ферм работают только на сжатие, закономерна мысль осуществить их из железобетона. В 1946 г. при разработке новых конструкций автодорожных пролетных строений сегментной системы авторы их выдвинули также вариант сегментных пролетных строений с монолитными железобетонными верхними поясами. Предложение это было развито в работе. В этой работе рекомендованы сечения железобетонных верхних поясов с жесткой арматурой из вертикально ориентированных сварных двутавров (рис. 41), присоединяемых к узловым фасонкам на заклепках, т. е. как в обычной стальной конструкции. В сборном варианте около каждого узла предусматривался участок длиной около 2 м, бетонируемый на месте.  Сравнительное проектирование и подсчеты показали, что в таких сегментных пролетных строениях получается до 20% экономии стали, а в пролетных строениях с параллельными поясами при железобетонном верхнем поясе — всего 7—8%. Последнее объясняется значительно меньшей долей веса верхнего пояса в общем весе фермы при параллельных поясах, чем в сегментной схеме, а также весьма большой длиной панели верхнего пояса (~l/4) в принятой схеме с параллельными поясами, что потребовало значительного усиления армирования из условий устойчивости и изгиба от собственного веса. Оценивая сталежелезобетонные пролетные строения, рассмотренные в работе, нельзя не отметить, что бетонирование верхних поясов или их длинных стыковых участков в пролете является крупным недостатком. Технико-экономические показатели и особенности конструкции железнодорожных пролетных строений с ездой понизу при различных степенях замены стали железобетоном детально проанализированы применительно к пролету 88 м в упомянутой выше работе Ленгипротрансмоста, выполненной с нашим участием. Были рассмотрены сегментные решетчатые комбинированные пролетные строения с безбалластным мостовым полотном по железобетонной плите проезжей части, предварительно напряженной высокопрочной арматурой и включенной в совместную работу с главными фермами. Стальные конструкции предусматривались сварными, железобетонные — сборными из бетона марки 500, монтажные соединения — на высокопрочных болтах. Показатели рассмотренных вариантов сопоставлены в табл. 6.  Из табл. 6 следует, что путем замены отдельных стальных частей конструкции железобетонными можно сильно уменьшить расход стали при незначительном изменении строительной стоимости. Монтажные качества с увеличением степени замены стали железобетоном, как правило, ухудшаются за счет увеличения веса и в связи с неравнопрочностью железобетонного верхнего пояса для воспринятая монтажных растягивающих усилий. Однако и при высокой степени замены стали железобетоном узлы пролетного строения могут решаться со значительным сохранением принципов стальных конструкций. Детально разработанная сегментная конструкция с железобетонными верхними поясами и стальными нижними жесткими поясами приведена на рис. 42, а ее показатели — в последней строке табл. 6. Узлы железобетонного верхнего пояса расположены по дуге окружности, все элементы его одинаковы и изготовляются в одной инвентарной стальной опалубке-кондукторе. Вес элемента 11,1 т. Узлы сборных элементов верхнего пояса и раскосов решены на фасонках-накладках, прижимаемых к закладным деталям железобетонных элементов высокопрочными болтами-глухарями или болтами, пропускаемыми сквозь пояс (рис. 42, б). Конструкция узла допускает передачу значительных (соответствующих временной эксплуатации) сжимающих усилий без выполнения мокрых работ, а также передачу монтажных растягивающих усилий.  Экономные по расходу стали железнодорожные пролетные строения с ездой понизу с верхним и нижним трубобетонными поясами были предложены для пролетов 88 и 158,4 м. В нижних поясах трубобетону предназначалась роль распорки, обжимаемой стальными канатами, располагаемыми снаружи вдоль окружности трубы. Вопрос защиты этих канатов от коррозии не был проработан. Основными препятствиями для применения таких конструкций явились сложность узлов и дефицитность труб. Особым путем дальнейшей экономии стали в сталежелезобетонных пролетных строениях является широкое применение высокопрочных стальных канатов. В автодорожных мостах стальные канаты можно использовать не только как высокопрочную арматуру, но и в качестве самостоятельных элементов. Представляет интерес разработанный в МИСИ им. Куйбышева проект автодорожного сегментного по очертанию пролетного строения, в котором нижние пояса и раскосы выполнены из стальных канатов (рис. 43). Для каждой пары раскосов применен один канат, огибающий нижний узел по специальному коушу. Верхний пояс монтируют как арку с применением пилонов с вантами, оттяжками и кабель-краном.  Проезжая часть, состоит из железобетонной плиты и стальной балочной клетки, опирающейся на узлы нижнего пояса. Расход стали при стальном, железобетонном и трубобетонном верхнем поясе составляет соответственно 200, 180 и 150 кГ/м2. Серьезным недостатком пролетных строений с железобетонными верхними поясами являются трудности, связанные с необходимостью подъема тяжелых элементов на большую высоту в случае монтажа краном, двигающимся по проезжей части. В 1958 г. Киевским филиалом Союздорпроекта было предложено решетчатое комбинированное автодорожное пролетное строение с ездой понизу, имеющее повышенную степень замены стали железобетоном, но свободное от последнего недостатка. Согласно этому предложению весь железобетон сосредоточивался в уровне проезда. Из предварительно напряженного железобетона предлагалось выполнять поперечные балки и жесткие нижние пояса, причем монтажные соединения предусматривались на заклепках с рассверловкой по месту отверстий в закладных деталях. Верхняя часть пролетного строения (решетка, верхние пояса) сохранялась легкой стальной и должна была монтироваться после сборки железобетонной конструкции проезда. При высокой степени замены стали железобетоном наиболее перспективными представляются пролетные строения, состоящие из легкого стального каркаса, сборных железобетонных элементов вдоль обоих поясов (и в проезжей части) и высокопрочной арматуры. Каркас собирают навесным способом из сварных элементов (в будущем из термоупрочненной стали) на высокопрочных болтах. Железобетонные элементы устанавливают в пролете и соединяют со стальными также с использованием высокопрочных болтов. После включения в работу железобетона и натяжения напрягающих стальных канатов каркас получает необходимое усиление. В таких пролетных строениях растяжение воспринимается в основном стальными канатами, сжатие — железобетоном, а поперечные силы и монтажные усилия — прокатной сталью. Железобетонные элементы обеспечивают пролетному строению достаточную жесткость под временной нагрузкой и позволяют выгодно использовать стальные канаты и термоупрочненные стали. Основное преимущество такой конструкции перед стальной или обычной сталежелезобетонной — экономия стали, перед полностью железобетонной — простота монтажа, возможность осуществления его в сжатые сроки без временных и плавучих опор. Наиболее целесообразна конструкция в двухъярусных совмещенных мостах, когда обе плиты используются для устройства проезда (рис. 44).  |
