Конструкции без использования совместной работы железобетонной плиты со стальными главными фермами
|
Первые автодорожные и железнодорожные сталежелезобетонные пролетные строения с ездой понизу характеризовались обеспечением совместной работы железобетонной плиты и стальных продольных балок на местный изгиб в продольном направлении. Довольно много автодорожных пролетных строений такого типа с главными фермами простой решетчатой системы и с проезжей частью по рис. 31, а было построено в первые послевоенные годы. Продольные балки применяли при этом обычно в виде прокатных двутавров; объединение их с железобетонной плитой давало сравнительно небольшую экономию стали. Построено также несколько железнодорожных пролетных строений с железобетонным балластным корытом, включенным в совместную работу с продольными балками, в частности, в 1951—1952 гг. пролетные строения 88 м через Волго-Донской канал с главными фермами простой комбинированной системы в виде гибких арок с балками жесткости. На длине 88 м в продольных балках устроены 2 разрыва, а железобетонная плита имеет поперечные деформационные швы над каждой поперечной балкой (через 5,5 м). Облегчения сечений продольных балок в этой конструкции не получилось. В НИИЖТе были предложены железнодорожные пролетные строения пролетами от 33 до 110 м простой решетчатой системы со сборным железобетонным балластным корытом из блоков двух типов, отделенных друг от друга поперечными деформационными швами. Блоки первого типа располагались на участках действия отрицательных моментов в продольных балках и включались в совместную работу с поперечными балками; блоки второго типа располагались на участках действия положительных моментов в продольных балках и включались в совместную работу с ними. Экономия стали в балочной клетке по сравнению с балочной клеткой под деревянные поперечины составила здесь около 15%. В настоящее время в автодорожных сталежелезобетонных мостах с ездой понизу у нас применяют преимущественно решетчатые комбинированные системы пролетных строений. Эти системы удачно сочетают в больших пролетах положительные качества простых решетчатых и простых комбинированных систем, в частности, экономичные главные фермы, свободные от S-образного изгиба, и экономичную проезжую часть, обладающую оптимальной длиной панели. Сегментная решетчатая комбинированная система с железобетонной проезжей частью была разработана Г.Д. Поповым и Н.И. Поливановым в 1946 г. и с тех пор многократно применялась по проектам ПСК. Решетчатая комбинированная система с параллельными поясами для езды понизу предложена проф. К.Г. Протасовым применительно к стальным железнодорожным мостам в 1948 г. и также была многократно использована Киевским филиалом СДП для сталежелезобетонных автодорожных мостов. В последние годы получили значительное применение две серии типовых проектов автодорожных сталежелезобетонных пролетных строений с ездой понизу — сегментной схемы Проектстальконструкции пролетами 83,2 и 104 м (индивидуальные — 124 м) и решетчатой комбинированной схемы с параллельными поясами Киевского филиала Союздорпроекта пролетами 83,2 и 126 м. Основные данные об этих пролетных строениях сведены в табл. 4. Кроме того, имелись типовые пролетные строения обеих схем для перекрытия пролета в свету 60 м. Схемы и конструкции пролетных строений 83,2 м обеих серий изображены на рис. 33 и 34.   Сегментная схема главных ферм экономична прежде всего благодаря соответствию ее очертания огибающей эпюре внешних изгибающих моментов. Расчетные усилия в нижнем и верхнем поясах в ней практически постоянны по длине пролета, что дает возможность полного использования материала. Кроме того, в автодорожных мостах с тяжелой железобетонной проезжей частью все элементы решетки сегментной схемы работают только на растяжение, и сечения их не лимитируются условиями устойчивости и предельной гибкости. Пролетные строения решетчатой комбинированной системы с параллельными поясами отличаются устройством обоих поясов в виде вертикальных двутавров, что позволяет иметь большие панели и редкую решетку главных ферм. Панель верхних связей вдвое короче панели главных ферм, что обеспечивает устойчивость сжатого пояса из плоскости ферм. Однако в жестком нижнем поясе при большой панели возникают значительные изгибающие моменты от местного изгиба. Как видно из табл. 4, расход стали в системе с параллельными поясами оказывается в рассматриваемом случае на 16% больше, чем в сегментной системе. Тем не менее в целом обе системы экономичны. Объясняется это прежде всего сочетанием оптимальной схемы проезжей части, не имеющей продольных балок, с оптимальной схемой главных ферм.     Система с параллельными поясами удобнее, чем сегментная, для навесной сборки и продольной надвижки при нескольких пролетах и отличается большей степенью стандартизации элементов. Обе системы допускают при наличии временных опор монтаж продольной надвижкой (с использованием жестких поясов вместо верхних накаточных путей), а также установку одних только жестких поясов с последующей сборкой всей остальной конструкции в пролете на этих поясах, как на подмостях. Жесткие нижние пояса при монтаже предварительно напрягают начальным выгибом их выпуклостью вверх, так как от внешней нагрузки положительные изгибающие моменты преобладают в них над отрицательными. В сегментной схеме узлы верхних поясов расположены с целью стандартизации элементов по окружности на равных расстояниях. В схеме с параллельными поясами монтаж верхнего пояса осложнен большой длиной панелей и расположением стыков вне узлов. При монтаже одностенчатых жестких нижних поясов часто обнаруживалось, что их горизонтальная и крутильная жесткость недостаточна. Специфику обеих конструкций составляют узлы сопряжения двухстенчатых элементов решетки с одностенчатыми элементами поясов, изображенные на рис. 33, б и 34, г. Устройство листовых шарниров в прикреплениях раскосов к нижнему поясу сегментной фермы не является, с нашей точки зрения, удачным решением. Железобетонная плита в обеих конструкциях работает совместно с поперечными балками в поперечном направлении и как неразрезная балка — на местный изгиб в продольном направлении. В совместную работу с нижними поясами ферм в горизонтальной плоскости плита не включена, однако не принято мер и для четкого освобождения ее от такой работы. Действительные продольные растягивающие усилия в плите, по-видимому, незначительны в связи с податливостью прикреплений поперечных балок к главным фермам. Однако при армировании плиты и устройстве ее поперечных швов не учли, что даже небольшие растягивающие усилия от совместной работы с поясами могут вызвать недопустимое раскрытие трещин. Неопределенность совместной работы проезжей части с главными фермами в горизонтальной плоскости является одним из основных недостатков в обоих типах конструкций. В последние годы применение пролетных строений с ездой понизу в автодорожных мостах резко сократилось, что делает малорациональной специальную оснастку для их изготовления на заводах стальных мостовых конструкций. Возможна унификация конструкций автодорожных пролетных строений для езды понизу с железно-дорожными и использование единой оснастки. Однако типовые железнодорожные пролетные строения применяются пока еще не решетчатой комбинированной, а простой решетчатой системы. Возврат же в автодорожных мостах к этой системе, имеющей главные фермы с гибкими нижними поясами и проезжую часть с продольными балками, потребует заметного увеличения расхода стали на каждое пролетное строение.  За рубежом имеется опыт применения внешне безраспорных пролетных строений со сталежелезобетонной проезжей частью и стальными арочными фермами, в которых предварительное напряжение осуществляют натяжением затяжки. В мосту через р. Саар натяжением затяжки из обычной стали выгибали гибкую арку и продольные балки проезжей части, выполняющие функции балок жесткости (рис. 35). Выгиб этих балок перед объединением их с железобетонной плитой облегчил воспринятие ими положительных изгибающих моментов. Ослаблением натяжения затяжки после твердения железобетонной плиты обеспечили обжатие последней. В мосту в Дорстене натяжение затяжки из высокопрочных стальных канатов, открыто расположенных в плоскостях главных ферм (рис. 36), создало аналогичный выгодный выгиб жестких арок (продольные балки проезжей части получились низкими и гибкими в связи с крайне ограниченной строительной высотой). Плита была обжата как вдоль, так и поперек моста натяжением заложенной в нее дополнительной высокопрочной арматуры. В конструкциях рассмотренных мостов (рис. 35 и 36) продольные балки и плита проезжей части освобождены от совместной работы с главными фермами в горизонтальной плоскости. Проезжая часть жестко соединена с затяжкой в середине пролета и имеет подвижные опирания по его концам. Обе эти конструкции сложны и недостаточно эффективны. Для обжатия плиты следовало бы непосредственно использовать натяжение затяжки.  |
