Решетчатые объединенные пролетные строения
|
Решетчатые объединенные пролетные строения (с ездой поверху) появились позже объединенных пролетных строений со сплошными стенками и получили меньшее распространение. Преимущественное развитие при езде поверху конструкций со сплошными стенками связано с применением сварки, появлением мощных монтажных средств и повышением требований к внешнему виду мостов. Кроме того, обеспечение совместной работы железобетонной плиты со стальным верхним поясом представляет при решетчатых фермах гораздо более сложную задачу, чем при сплошных фермах. Однако при больших пролетах и достаточной строительной высоте решетчатые конструкции с ездой поверху требуют меньше стали. При некоторых условиях монтажа весьма желательна возможность сборки пролетного строения из легких элементов. Решетчатые объединенные пролетные строения рациональны чаще всего в боковых пролетах мостов через судоходные реки, если средние судоходные пролеты устраивают с ездой понизу; при этом в боковых пролетах, как правило, имеется избыточная строительная высота. Высота между осями поясов автодорожных неразрезных решетчатых объединенных пролетных строений составляет в пролете обычно 1/15—1/20, а над промежуточными опорами — 1/10—1/20 пролета. В железнодорожных балочно-разрезных пролетных строениях высота между осями поясов составляет 1/9—1/10 пролета. В первых решетчатых пролетных строениях с ездой поверху, имевших железобетонную плиту в проезжей части, плиту опирали на пояса главных ферм не непосредственно, а с использованием стальной балочной клетки или только поперечных стальных балок (либо железобетонных ребер), осуществлявших узловую передачу нагрузки. Такие пролетные строения нерациональны и неправильно называть их решетчатыми объединенными. Основной частью решетчатого объединенного пролетного строения является жесткий объединенный верхний пояс, состоящий из стального элемента и железобетонной плиты, имеющей обычно продольное ребро над главной фермой. Такое пролетное строение всегда имеет решетчатую комбинированную систему, причем объединенный жесткий пояс отличается сложной работой на совместное действие осевой силы и изгиба. Общий изгиб происходит на длине пролета всей фермы, а местный изгиб — на длине панели. Наконец, возникает еще изгиб от эксцентричного прикрепления раскосов.  Объединенный пояс (рис. 45) имеет сечения с развитым железобетонным ребром и гибкой стальной частью (Н-образной или тавровой) или сечения без развитого железобетонного ребра, но с жесткой стальной частью (двутавровой с вертикальной стенкой или коробчатой). При небольшой длине панели целесообразна унификация стальной части сечения верхнего пояса с сечением нижнего пояса. Двутавровое стальное сечение целесообразно при большой длине панели. Объединительные детали должны передавать в узлах сдвигающие силы, возникающие главным образом от разности осевых усилий в смежных панелях пояса, а в панелях — сдвигающие силы, соответствующие прежде всего поперечным силам изгиба пояса. Разместить в пределах длины узловых фасонок упоры или анкеры, способные передать на железобетон соответствующую часть разности осевых усилий, далеко не всегда удается. Во многих осуществленных пролетных строениях упоры размещали практически равномерно, предполагая, что, установив лишние упоры на прилегающих к узлу панелях, можно компенсировать недостающие упоры в узле. Более обоснованные условия передачи узловых сдвигающих сил, регламентированные Техническими указаниями BCH 92-63, приводят к сильно сгущенному размещению упоров и анкеров вблизи узлов и к разреженному размещению их в панелях. Это обстоятельство вносит некоторые трудности при применении сборной железобетонной плиты. Отрицательные изгибающие моменты, возникающие обычно в жестком объединенном поясе в узлах, вызывают необходимость усиления продольной арматуры плиты, особенно в опорных панелях неразрезной системы, где в поясе имеются и осевые растягивающие усилия. Эту продольную арматуру необходимо учитывать в составе всех сечений объединенного пояса, а при сборной плите стыковать в поперечных швах. Для уменьшения раскрытия трещин и экономии арматуры целесообразно увеличить высоту объединенного пояса, что ведет к уменьшению отрицательных изгибающих моментов в нем за счет увеличения положительных. Предварительное напряжение обжатием железобетонной плиты тем или иным способом (в частности, натяжением высокопрочной арматуры) в решетчатых объединенных пролетных строениях должно быть менее эффективным, чем при сплошных балках, поскольку в решетчатой комбинированной системе резко различаются условия работы жесткого пояса в сравнительно близких друг к другу сечениях — в узле и середине панели. Характерной для неразрезных автодорожных решетчатых объединенных пролетных строений является конструктивная форма, разработанная ПСК и осуществленная на многих мостах в 1952—1955 гг. (р. Сож в Гомеле, р. Березина в Бобруйске, мост E и др.). Основные данные о некоторых из этих пролетных строений приведены в табл. 7, а схема одного из них — на рис. 46. Конструктивная форма характеризуется Н-образными стальными поясами и размещением жестких уголковых упоров в корытах верхних поясов. Жесткость объединенного пояса получена за счет железобетонной плиты с ребром, входящим внутрь корыта стального пояса.  Иную конструкцию имеет автодорожный мост Ж, построенный в 1962 г. (см. табл. 7 и рис. 47). В связи с небольшими длинами пролетов главные фермы приняты одностенчатыми, собираемыми из плоских монтажных блоков длиной около 16 м и весом до 10,5 т. Монтажные стыки устроены вдоль стоек аналогично стыкам стропильных ферм промышленных зданий с образованием стойки из двух ветвей, принадлежащих смежным блокам, и с соединением поясов накладками. Верхние и нижние стальные пояса двутаврового сечения, на верхних полках верхних поясов укреплены уголковые жесткие упоры. Так как панель главных ферм мала, напряжения от местного изгиба незначительны. Изготовление одностенчатых сварных решетчатых ферм такой конструкции оказалось относительно сложным. Монтаж осуществляется продольной надвижкой с использованием жесткости нижних поясов. В 1956 г. Трансмостпроект в содружестве с автором спроектировал опытное железнодорожное решетчатое объединенное пролетное строение 55 м со сборным железобетонным балластным корытом. Пролетное строение разработано в двух вариантах — прямоугольного и трапециевидного (рис. 48) очертания. Конструкции сварные из стали М16С с клепаными монтажными соединениями, марке бетона 350. Сечения поясов главных ферм коробчатые. Верхний пояс имеет железобетонное ребро. Полная высота верхнего пояса с ребром и плитой составляет 1 м при длине панели 5,5 м. Стыки всех элементов расположены в узлах. Объединение железобетона со сталью осуществлено цилиндрическими упорами со сгущенным расположением их в основных узлах.   При небольшом расстоянии между осями главных ферм (1/23 длины пролета) горизонтальную жесткость в плоскости железобетонной проезжей части можно считать обеспеченной, чего нельзя с уверенностью сказать о плоскости нижних поясов. При высоте ферм в осях стальных поясов, равной 1/9 пролета, строительная высота (7,52 м) на 2—2,5 м больше, чем при сплошных стенках. Данные о расходе материалов в решетчатом пролетном строении приведены в табл. 8.   Из сравнения табл. 8 и 3 следует, что клепано-сварное решетчатое пролетное строение из малоуглеродистой стали требует меньше металла, чем клепаное со сплошными стенками двухъярусное пролетное строение из низколегированной стали, но больше, чем современное болто-сварное сплошностенчатое пролетное строение из низколегированной стали. Очевидно, что при одинаковых марках стали и больших пролетах железнодорожные решетчатые объединенные пролетные строения будут экономичнее, чем объединенные сплошностенчатые. Устраняются трудности изготовления высоких сварных балок («хлопуны», обилие ребер жесткости и т. д.). Рассмотренные примеры решетчатых объединенных пролетных строений имеют небольшие длины панелей. С увеличением пролета рационально повысить жесткость объединенного пояса, увеличить панель и разрядить решетку.  |
