Войти  |  Регистрация
Авторизация

Технико-экономические показатели и области применения сталежелезобетонных пролетных строений



Технико-экономические показатели сталежелезобетонных пролетных строений представляют интерес в сопоставлении с показателями стальных и железобетонных мостовых конструкций.
По отношению к стальным пролетным строениям с деревянным полотном проезда наибольшее значение имеет коренная разница в эксплуатационных показателях. Деревянное полотно проезда, в том числе и железнодорожное деревянное мостовое полотно, является по существу временной конструкцией. Эксплуатационные расходы на текущее содержание и ремонт проезжей части с деревянным полотном проезда превосходят соответствующие расходы при проезжей части с железобетонной плитой от двух до шести раз в железнодорожных мостах и еще больше — в автодорожных и городских мостах.
По расходу стали сталежелезобетонные пролетные строения I степени использования железобетона и стальные пролетные строения с деревянным полотном очень близки друг к другу, поскольку экономия стали от включения в работу железобетона полностью или частично поглощается значительным (до трех раз) увеличением постоянной нагрузки за счет применения тяжелой проезжей части (железобетонной плиты с балластом в железнодорожных мостах или с тяжелыми покрытиями в автодорожных мостах). Поскольку строительная стоимость проезжей части при применении железобетона больше, чем при применении дерева, очевидно, что при I степени использования железобетона строительная стоимость всего сталежелезобетонного пролетного строения также будет больше, чем стального рассматриваемого вида. Однако практика показала, что, несмотря на некоторые производственные осложнения, вызываемые (особенно в случаях возведения в зимних условиях) наличием в конструкции железобетонной части, указанное увеличение строительной стоимости пролетного строения все же не превосходит обычно 5—10%. Это увеличение с избытком покрывается улучшением эксплуатационных качеств конструкции (увеличением горизонтальной и вертикальной жесткости, возможностью установки в железнодорожных мостах на уклонах и кривых и т. д.) и, главное, уменьшением эксплуатационных расходов. Правильность этого доказана самой жизнью, практическим отказом от применения деревянного полотна проезда при стальных главных фермах во всех автодорожных и городских мостах и в железнодорожных мостах с ездой поверху и переходом в России на устройство в большинстве мостов полотна проезда по железобетонной плите.
Значительно более прост вопрос о технико-экономической эффективности сталежелезобетонных пролетных строений I степени использования железобетона по отношению к стальным пролетным строениям с железобетонной плитой, не включенной в работу. Здесь эксплуатационные расходы, производственные особенности, расход бетона и величины постоянных нагрузок примерно одинаковы, поэтому включение железобетона в работу дает чистый выигрыш в расходе стали. Величина экономии стали для объединенных пролетных строений составляет 15—20%.
Назвать какие-либо определенные цифры экономии стали для сталежелезобетонных пролетных строений II степени использования железобетона нельзя, поскольку в таком пролетном строении степень замены стали железобетоном может быть самой различной и в пределе пролетное строение может превратиться в полностью железобетонное. В статье показано, что расход стали в пролетном строении при увеличении количества полностью включенного в работу бетона в его сжатых поясах уменьшается за счет того, что часть усилий воспринимается бетоном, однако возрастание постоянной нагрузки влияет в противоположном направлении. Исследования показали, что для каждой конкретной конструкции и для заданных материалов существует определенный предельный пролет, при превышении которого увеличен количества рабочего бетона перестает давать экономию стали. Эти предельные пролеты достаточно велики. Например, для балочно-разрезной системы при малоуглеродистой стали величины их получаются от 140 до 280 м, а при низколегированной стали оказываются еще больше. Таким образом, можно считать, что для всех практически применяемых пролетов увеличение количества бетона обеспечивает экономию стали.
Наибольший интерес представляет сравнение сталежелезобетонных пролетных строений и пролетных строений со стальными ортотропными плитами. Автодорожные и городские стальные мосты с ортотропными плитами получили за рубежом в последние годы большое распространение и в определенной степени даже начали вытеснять сталежелезобетонные пролетные строения. Применением стальной ортотропной плиты со специальным ездовым покрытием поверх стального листа высокие эксплуатационные качества и выгодная совместная пространственная работа всех элементов пролетного строения достигаются без использования железобетона. Расход стали по сравнению со сталежелезобетонным пролетным строением при этом увеличивается в связи с работой стальной конструкции на местный изгиб и уменьшается в связи с уменьшением постоянной нагрузки. Стальная ортотропная плита хорошо работает совместно с главными фермами как на сжатие, так и на растяжение, не требуя предварительного напряжения, что облегчает применение неразрезных схем. Монтаж стальной ортотропной плиты легко осуществляется в любое время года вместе со всей остальной металлической конструкцией пролетного строения.
Применение пролетных строений со стальными ортотропными плитами требует довольно сложной технологии сварки этих плит, а также использования специальных материалов и специальной технологии для устройства ездового покрытия.
Весьма эффективные по расходу стали зарубежные пролетные строения со стальными ортотропными плитами не удовлетворяют принятым в России нормам вертикальной жесткости. Сравнительный анализ технико-экономических показателей автодорожных балочных сталежелезобетонных пролетных строений и стальных пролетных строений с ортотропными плитами применительно к условиям России (в частности, при действующих у нас сейчас нормах жесткости) говорит об эффективности сталежелезобетонных пролетных строений по расходу стали при пролетах менее 120—160 м, а по стоимости — при пролетах менее 100—120 м. Конструкции со стальными ортотропными плитами эффективны при больших пролетах, а также в разводных пролетах.
Высказывалось мнение о том, что крупным недостатком сталежелезобетонных пролетных строений по сравнению со стальными является необходимость изготовления элементов на двух заводах (стальных конструкций и железобетонных конструкций) вместо одного. Это мнение неубедительно, так как в современных условиях ни одно строительство металлического моста все равно не обходится без применения железобетонных элементов, например, в виде свай, оболочек, надфундаментных элементов опор, береговых пролетных строений небольшой длины и т. д. Железобетонные элементы, включаемые в работу в составе сталежелезобетонного пролетного строения, обычно имеют простую конструкцию, и изготовление их не вызывает принципиальных технологических трудностей. Эти элементы можно изготовлять в едином технологическом потоке с другими вышеуказанными железобетонными элементами либо на том же заводе железобетонных конструкций, либо на полигоне в непосредственной близости от строительства в инвентарной опалубке.
В отношении монтажа отрицать определенные усложнения при применении сталежелезобетонных пролетных строений вместо стальных, конечно, нельзя. Однако в большинстве случаев монтаж сталежелезобетонных пролетных строений, его методы, трудоемкость, продолжительность и стоимость, а также необходимое оборудование и обустройства ближе к монтажу стальных пролетных строений, чем к монтажу железобетонных пролетных строений.
Сопоставление сталежелезобетонных пролетных строений с железобетонными представляет большие трудности. Железобетонные пролетные строения, особенно предварительно напряженные, развиваются в настоящее время наиболее интенсивно и показатели их быстро улучшаются. Данные для стоимостного сравнения отличаются большой неустойчивостью. Различия в монтажных показателях сильно зависят от конкретных местных условий и трудно поддаются систематизации. Учитывая все это, приходится ограничиться в данном вопросе только самыми общими положениями.
Главный недостаток сталежелезобетонных пролетных строений I степени использования железобетона по сравнению с железобетонными пролетными строениями состоит в повышенном в 1,5—3 раза расходе стали (включая арматуру). Разница в расходе стали уменьшается с увеличением пролета. Расход бетона на единицу длины в указанных сталежелезобетонных пролетных строениях почти не зависит от величины пролета, а в железобетонных пролетных строениях увеличивается с ростом пролета. Соответственно конкурентоспособность рассматриваемых сталежелезобетонных пролетных строений с ростом пролета также увеличивается.
Сталежелезобетонные пролетные строения II степени использования железобетона, предварительно напряженные натяжением высокопрочной арматуры, могут иметь такой же расход стали, как и железобетонные пролетные строения. Расход бетона получается при этом уменьшенным, а условия монтажа — улучшенными. Соответствующие примеры приведены в главе III.
Серьезным недостатком сталежелезобетонных пролетных строений по сравнению с железобетонными является наличие не закрытых бетоном стальных поверхностей, требующих периодической окраски, что существенно увеличивает эксплуатационные расходы.
Данные, приведенные выше, получены применительно к тем конструкциям сталежелезобетонных пролетных строений, которые имеют в настоящее время широкое распространение. Стальную часть этих конструкций выполняют сварной из низколегированной или малоуглеродистой стали с монтажными соединениями на заклепках или высокопрочных болтах, а иногда даже полностью клепаной.
В железобетонной части применяют тяжелый бетон марок от 300 до 500. В качестве высокопрочной арматуры используют пучки проволоки прочностью порядка 17 000 кГ/см2 или стальные канаты из проволок примерно такой же прочности. Полотно проезда автодорожных и городских мостов осуществляют обычно с оклеечной гидроизоляцией по подготовке и с защитными покрытиями; мостовое полотно железнодорожных мостов устраивают на балласте.
Имеются перспективы значительного улучшения технико-экономических показателей сталежелезобетонных пролетных строений в ближайшем будущем путем реализации. ряда вполне назревших мероприятий.
Одним из наиболее эффективных мероприятий является облегчение полотна проезда. В автодорожных и городских мостах следует применять полотно без оклеечной гидроизоляции и сопутствующих ей подготовительного и защитного слоев, что уменьшает постоянную нагрузку на 200—300 кГ/м2. В железнодорожных мостах безбалластное мостовое полотно по железобетонной плите уменьшает постоянную нагрузку на мост на 3—3,5 т/м, что позволяет получить существенную экономию стали.
Полотно проезда по железобетонной плите без оклеечной гидроизоляции с плотным армированным цементобетонным покрытием (выравнивающим слоем), в значительной степени включенным в работу плиты, либо с асфальтобетонным покрытием, непосредственно уложенным на уплотненную поверхность железобетонной плиты, можно уже сейчас широко применять согласно действующим Техническим указаниям BCH 85-63 при соблюдении небольших ограничений и требований.
Безбалластное мостовое полотно с непосредственным креплением рельсовых нитей к железобетонной плите и с применением упругих прокладок успешно применяется в настоящее время в России в опытном порядке.
Снижение постоянной нагрузки на 100—200 кГ/м2 и соответствующую экономию стали можно получить, применяя легкий бетон — керамзитобетон, аглопоритобетон или легкий бетон на естественном пористом заполнителе.
При обеспеченном производстве легких заполнителей вблизи от места строительства применение легких бетонов в сталежелезобетонных пролетных строениях может быть эффективным.
Мощным средством экономии стали в ближайшем будущем явится применение термически упрочненных сталей с пределом текучести до 50—60 кГ/мм2 и более для отдельных элементов стальных конструкций или даже для всего стального каркаса, монтируемого перед установкой железобетонных элементов. Имеются хорошие перспективы в части повышения сопротивлений высокопрочной проволоки и стальных канатов, а также в части снижения стоимости стальных канатов и ликвидации их дефицитности. Применение предварительного напряжения в сталежелезобетонных пролетных строениях необходимо значительно расширить.
Производственные осложнения при установке сборных железобетонных элементов в конструкцию сталежелезобетонного пролетного строения можно существенно уменьшить прежде всего путем исключения применяемых в настоящее время мокрых работ. Для этого требуется повышение точности изготовления железобетонных элементов, что возможно путем применения инвентарных опалубок-кондукторов и общего подъема культуры производства. Широкое применение должны найти в железобетонной части соединения на высокопрочных болтах, сухие и клеевые соединения, эпоксидные смолы и т. д.
Уменьшение эксплуатационных расходов на содержание сталежелезобетонных пролетных строений должно быть достигнуто путем повышения качества окраски, а также создания принципиально новых защитных покрытий стали на основе нестареющих полимеров.
Объективное всестороннее экономическое сопоставление сталежелезобетонного варианта пролетного строения со стальным или железобетонным составляет в каждом конкретном случае сложную задачу. Решение ее облегчено сейчас наличием соответствующего утвержденного нормативного документа, составленного в ЦНИИСе на основе работы Л.М. Тауэра.
Согласно этому документу экономическая эффективность моста со стальным, сталежелезобетонным или железобетонным пролетным строением определяется прежде всего по его приведенной стоимости. Приведенную стоимость определяют на основе первоначальной (строительной) стоимости с учетом стоимости эксплуатации (ремонтов и текущего содержания), продолжительности сооружения и трудоемкости.
Первоначальную стоимость К определяют в рублях по смете с учетом в необходимых случаях зимнего удорожания, устройства временных полигонов, аренды и содержания флота. Трудоемкость T определяют по затратам труда в человеко-днях непосредственно на строительстве и подсобных его участках, в том числе на полигонах (не находящихся на промышленном балансе). Показатели К и T подсчитывают на 1 м длины железнодорожного моста и на 1 м2 автодорожного или городского моста. Продолжительность строительства П определяют в месяцах по директивным графикам в предположении, что количество рабочих во всех сравниваемых вариантах примерно одинаково.
Различия в стоимости эксплуатации учитывают умножением сметных стоимостей на коэффициенты δ, принимаемые:
1,1 — для стальных железнодорожных пролетных строений;
1,07 — для сталежелезобетонных железнодорожных пролетных строений;
1,05 — для стальных и сталежелезобетонных автодорожных и городских пролетных строений;
1 — для железобетонных пролетных строений.
Эти коэффициенты отражают как различную для разных конструкций величину эксплуатационных расходов за время службы сооружения, так и отдаленность этих расходов с приведением единовременных затрат будущих лет к текущему периоду по правилам, применяемым в экономических расчетах с учетом отдаленности капиталовложений (правила простых процентов, сложных процентов и др.).
Для сравнения вариантов по приведенной стоимости рекомендуется подсчитывать процентные отклонения Δ приведенной стоимости каждого варианта от приведенной стоимости того варианта, который имеет наименьшую сметную стоимость. Показатели этого варианта обозначают соответственно Кн, Tн, Пн, δн.
Величины Δ определяют по формуле
Технико-экономические показатели и области применения сталежелезобетонных пролетных строений

В этой формуле первый член учитывает разницу в первоначальной стоимости и эксплуатационных расходах, второй — влияние трудоемкости на накладные расходы, третий — влияние продолжительности строительства на накладные расходы, четвертый — убытки от отдаления срока ввода моста в эксплуатацию.
Наиболее экономичным является тот вариант, для которого величина Δ (с учетом знаков) оказывается наименьшей.
В настоящий период, характеризуемый временной дефицитностью стали, весьма важным является дополнительный показатель — приведенный расход стали. Приведенный расход стали определяют с учетом неодинаковой стоимости разных сортов металла, приводя весь металл к стали марки В Ст. 3. Вес каждого сорта металла умножают при этом на следующие коэффициенты:
Технико-экономические показатели и области применения сталежелезобетонных пролетных строений

Полный приведенный расход стали получают суммированием приведенных весов стальных конструкций, арматуры и 30% вспомогательного (монтажного) неинвентарного металла.
Сталежелезобетонные варианты имеют, как правило, больший приведенный расход металла, чем железобетонные. Если приведенная стоимость сталежелезобетонного варианта меньше, чем железобетонного, вопрос выбора варианта должен решаться утверждающей инстанцией в зависимости от условной стоимости металла, который может быть сэкономлен при применении железобетонного варианта.
При сравнении сталежелезобетонных вариантов со стальными наряду с приведенной стоимостью и приведенным расходом стали за самостоятельный (дополнительный) показатель с нашей точки зрения должны приниматься также эксплуатационные качества конструкции, поскольку эксплуатационные показатели отнюдь не исчерпываются эксплуатационными расходами. Большое значение это имеет для железнодорожных мостов.
Для многих мостов (преимущественно городских) самостоятельным показателем является также внешний вид.
В настоящее время сталежелезобетонные пролетные строения широко применяются в России и за рубежом. В России сталежелезобетонные пролетные строения полностью вытеснили стальные в автодорожных и городских мостах всех пролетов, в которых применяются стальные конструкции, а также в железнодорожных мостах с ездой поверху пролетами от 40 до 80 м. В связи с развитием и внедрением пролетных строений из сборного и предварительно напряженного железобетона удельный вес сталежелезобетонных пролетных строений в общем объеме мостостроения сейчас несколько сокращается, однако абсолютный объем их применения либо сохраняется примерно на одном уровне, либо даже увеличивается.
Принимая во внимание плановые наметки, предусматривающие значительное расширение в течение ближайших лет производства сварных стальных конструкций как для строительства в целом, так и для мостов (с монтажными соединениями на высокопрочных болтах), и учитывая возможности дальнейшего улучшения технико-экономических показателей сталежелезобетонных пролетных строений, можно утверждать, что эти пролетные строения наряду с модернизированными стальными (с ортотропными плитами и др.) имеют несомненные перспективы дальнейшего развития и применения в России. Поскольку уже сейчас предварительно напряженным железобетоном можно перекрывать практически все пролеты без ограничения, представляется неправильным называть какую-то определенную величину пролета, начиная с которой в будущем целесообразно применять в мостах стальные конструкции. Сталежелезобетонные пролетные строения будут применяться преимущественно в больших пролетах при наличии соответствующих условий, однако при таких же пролетах в других условиях будут применяться железобетонные пролетные строения. В отдельных случаях сталежелезобетонные пролетные строения будут применяться и в меньших пролетах,
Сталежелезобетонные пролетные строения имеют перспективы применения и в железнодорожных мостах с ездой понизу, в совмещенных мостах, а также в вантовых и висячих автодорожных мостах.
Исходя из условий, определяющих технико-экономическую целесообразность сталежелезобетонных (и стальных) пролетных строений в будущем, можно наметить следующие области их применения:
а) мосты больших пролетов, для которых условия монтажа определяют желательность иметь в основе пролетного строения относительно легкую стальную конструкцию;
б) мосты больших пролетов, для которых сокращение срока строительства существеннее экономии стали;
в) мосты больших и средних пролетов в особых условиях: в отдаленных, труднодоступных и горных районах при отсутствии необходимых для применения железобетонных пролетных строений транспортных и монтажных возможностей;
г) сменяемые пролетные строения, устанавливаемые на существующие опоры, в случаях непригодности опор для установки железобетонных пролетных строений, а также при весьма сжатых сроках на смену пролетного строения, определяемых условиями эксплуатации дороги.
Большой объем транспортного строительства, предстоящий на Востоке и Севере нашей страны, особенно убедительно говорит о широких перспективах для применения сталежелезобетонных пролетных строений.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent