книги / Проектирование транспортных сооружений
..pdfРис. 1.12. Мост Сен Мишель в Париже (1620 г.)
подкосных и арочных систем. Уже в конце XVIII в. в деревянных мо стах были достигнуты пролеты более 100 м. К этому периоду относится и начало применения металла в мостах (чугунный арочный мост через р. Северн в Англии, 1779 г.). Чугунные городские арочные мосты бы ли распространены во всех странах в течение всего XIX в. Конец XVIII в. характеризуется также применением железа для цепей вися чих мостов, первые из которых были построены в Америке. Россия была первой страной в Европе, где появились висячие мосты (20-е годы XIX в.). Мосты висячей системы лучше отвечали требованиям эк сплуатации, были относительно дешевы, их строительство быстро оку палось.
Во второй половине XIX в. появляются и развиваются железные дороги и зарождается автомобильный транспорт. Городские мосты ран них построек перестали удовлетворять возросшей интенсивности дви жения. Задачам массового строительства в наибольшей степени ста ли отвечать металлические мосты с пролетными строениями в виде балочных ферм.
К концу XIX в. в городских металлических мостах широко приме няли клепаные фермы с прямолинейным и криволинейным очерта ниями поясов с простой или шпренгельной решеткой. В Фортском мосту (1889 г.) с балочно-консольными фермами был достигнут рекордный по тем временам пролет 521 м.
В начале XX в. в мостах под автогужевое движение стали приме нять новый строительный материал — железобетон. Наиболее рас пространенными в это время были мосты арочной системы или в виде арок с затяжками. Оживился интерес к строительству металлических висячих мостов. Появились мосты с вантовыми фермами (система Жискляра, 1909 г.).
Автомобилизация городов Западной Европы и Америки привела к значительным транспортным проблемам, решению которых должны
31
были способствовать широкие городские мосты и различные транспорт ные сооружения. В 1928 г. в США появилась первая транспортная раз вязка.
К концу 30-х годов начинают развиваться балочные конструкции, наиболее приемлемые для городских мостовых сооружений. Для мос тов с большими пролетами применяют арочные и висячие системы. Осо бо интересными достижениями следует считать арочные мосты с ездой поверху, построенные в центре Москвы в 1934—1938 гг., а также метал лический висячий мост в Сан-Франциско с пролетом 1280 м, возведен ный в 1936 г.
В настоящее время большое число городских мостов и транспорт ных сооружений строят во всех крупных городах. Эстакада, путепро воды и многоярусные транспортные пересечения с пролетом до 50—60 м чаще всего выполняют из предварительно напряженного железобетона балочно-неразрезной или рамной системы. При этом в нашей стране широкое распространение получили сборные конструкции, обладаю щие высокими технико-экономическими показателями.
Для пролетных строений применяют несущие элементы плитной, ребристой и коробчатой конструкций. В условиях сложившейся го родской застройки пролетные строения эстакад выполняют косыми, криволинейными с разветвлениями и ответвлениями от основной кон струкции (рис. 1.13). Городские транспортные пути стараются скон центрировать, устраивая сложные многоярусные транспортные пере сечения для обеспечения непрерывности движения.
Рис. 1.13. Современное транспортное пересечение на городской автомагистрали
32
Рнс. 1.14. Рижская эстакада в Москве
В отдельных случаях городские эстакады и путепроводы выполня ют со сталежелезобетонными или цельнометаллическими пролетными строениями из низколегированных сталей. Крупная криволинейная эстакада с балочно-неразрезными сталежелезобетонными и рамно неразрезными железобетонными пролетными строениями открытого се чения сооружена в Москве в 1976 г. Эстакада пересекает более 60 же лезнодорожных путей (рис. 1.14). Примером использования возмож ностей цельнометаллических коробчатых конструкций пролетных стро ений является криволинейная эстакада через шлюзы Днепрогэса в Запорожье, построенная в 1979 г.
В области больших пролетов в городских мостах в настоящее вре мя наиболее часто используют балочно-неразрезную, висячую и ван товую системы. При этом пролеты железобетонных мостов неразрезной системы достигают 200 м, стальных — 300 м, стальных висячих мос тов 1400—1600 м. К достижениям отечественного мостостроения можно отнести вантовые мосты со стальными коробчатыми балками жестко сти в Киеве с пролетом 300 м и в Риге с пролетом 312 м.
Одной из градостроительных тенденций в настоящее время является выделение автомобильному транспорту отдельного уровня при сохра нении дневной поверхности города для пешеходного движения. Эта тенденция связана с ростом дефицитности земли в городах и характе
33
ризует развитие городов не только по горизонтали, но и по вертикали. Постепенно в городах создается многоуровневая структура за счет ос воения подземного пространства и вынесения части транспортных ком муникаций на эстакады. С этой целью предлагается устраивать закры тые трубчатые эстакады и многоуровневые транспортные коридоры между зданиями.
С дальнейшим развитием городов в нашей стране и необходимостью создания благоприятных условий для жизни населения потребуется возведение огромного числа мостов, эстакад, путепроводов и других транспортных сооружений.
1.9.ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ, ТИПЫ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
ИОПОР ЭСТАКАД И ПУТЕПРОВОДОВ
Эстакады и путепроводы в большинстве случаев устраивают балоч ной и рамной систем. Реже применяют вантовую систему и лишь в от дельных случаях для путепроводов — арочную.
Эстакады и путепроводы балочно-разрезной системы имеют опоры, обеспечивающие передачу на грунт вертикальных давлений от двух опорных частей пролетных строений и горизонтальных усилий от тор мозной или центробежной сил. В местах расположения деформацион ных швов от проезжающих автомобилей возникают удары, увеличива ющие усилия и напряжения в сечениях пролетных строений. Этого недостатка лишены температурно-неразрезные пролетные строения, состоящие из разрезных балок, объединенных по всей длине непрерыв ной плитой проезжей части. Такие пролетные строения по статической схеме занимают промежуточное положение между разрезными и не разрезными.
Эстакады и путепроводы с пролетными строениями балочно-не- разрезной системы наиболее удобны в эксплуатации и экономичны по расходу материалов. Температурные деформации и горизонтальные силы в таких системах воспринимаются более мощными, чем промежу точные опоры, устоями. При большой общей длине эстакад пролетные строения разделяют над промежуточными опорами деформационными швами на отдельные многопролетные секции длиной 60—80 м и более.
Иногда возводят эстакады и путепроводы с балочно-консольными пролетными строениями, являющиеся менее удобными в эксплуата ции из-за наличия в проезжей части большого числа деформационных швов.
Достаточно часто неразрезные пролетные строения жестко соеди няют с верхом опор, образуя многопролетную рамную систему. Протя женные рамиые конструкции разбивают на независимо работающие секции. В путепроводах применяют часто однопролетные рамные сис темы с вертикальными или наклонными стойками, имеющими шарнир ное или жесткое сопряжение с фундаментами.
В современных эстакадах и путепроводах находит применение ван товая система, позволяющая перекрывать значительные по длине про леты. По статической схеме вантовые конструкции являются комби-
34
нированными, так как содержат в своем составе гибкие элементы — ван ты, а в уровне проезжей части — неразрезную балку жесткости.
Вотдельных случаях бывают целесообразны арочные путепрово ды, а также сводчатые конструкции под грунтовой засыпкой.
Пролетные строения эстакад можно подразделить по типу конструк ции на плитные, ребристые и коробчатые. Плитные пролетные строения выполняют постоянной или переменной высоты, сплошного сечения, с продольными или поперечными пустотами. Ребристые пролетные строе ния имеют в поперечном сечении несколько ребер постоянной или пере менной толщины, с нижним утолщением или без него. Коробчатые пролетные строения могут иметь одноконтурное, полуоткрытое или многоконтурное поперечное сечение.
Внекоторых случаях пролетные строения выполняют в виде обо
лочек.
Опоры эстакад и путепроводов могут быть стоечными, столбчатыми, рамными и в виде стенок.
Стоечные опоры представляют собой одну или несколько стоек пря моугольного, круглого или другого сечения, поддерживающих пролет ное строение в отдельных точках. Опирание стоек по концам может быть шарнирным или жестким.
Столбчатые опоры состоят обычно из одного столба сплошного или пустотелого сечения с круглой, эллипсовидной, многоугольной или другой формой.
Соединяя жесткие стойки с ригелем, образуют рамные опоры. Стойки рамных опор располагают вертикально или с наклоном, заделывая их жестко в фундамент. Возможно и шарнирное опирание рамных опор иа фундамент. Конструкция рамных опор во многом зависит от мест ных условий планировки. Иногда такие опоры выполняют несиммет ричными с консольными выступами.
Опоры в виде стенок распространяются в поперечном сечении эстакады или путепровода на всю их ширину или значительную часть. Если их толщина составляет менее V8 ширины или высоты, то в рас четном отношении их можно рассматривать как балки-стенки. Опоры-стенки могут шарнирно или жестко соединяться с пролетными строениями и фундаментами. Часто шарнирное опирание достигается и при жесткой заделке стенок за счет их малой толщины и гибкости вдоль пролетов эстакады. Опоры-стенки выполняют прямоугольной, трапециевидной или другой формы. Их применяют обычно под нераз резные пролетные строения.
Возможны и другие типы опор, в которых комбинируют два основ ных типа или более.
Устои эстакад и путепроводов выполняют в виде железобетонных подпорных стен, и их конструкция не имеет существенных отличий по сравнению с концевыми опорами мостов.
Большое значение для назначения конструкции эстакады или пу тепровода имеет принятый способ их строительства. Часто хорошо отработанная технология и комплексное оборудование определяют экономическую целесообразность их применения перед менее материа лоемкими, но более трудоемкими в изготовлении типами.
35
По способу изготовления конструкций железобетонных эстакад и путепроводов их можно разделить на монолитные, сборно-монолит ные и сборные. Монолитные сооружения выполняют из бетона, укла дываемого в опалубку непосредственно на месте строительства. Сборно монолитные конструкции образуются из сборных элементов и монолит ного бетона, объединяющего эти элементы в одно целое.
Сборные эстакады и путепроводы полностью выполняют из заранее изготовленных элементов. Монолитный бетон может использоваться и в этом случае для заполнения швов, стыков, но его объем в несколько раз меньше объема сборного.
Металлические эстакады и путепроводы монтируют из элементов заводского изготовления, применяя соединения на сварке или болтах.
Выбор способа производства работ по возведению сооружений за висит от местных условий планировки, наличия строительного обо рудования, климатических условий и других факторов.
Глава 2
МОНОЛИТНЫ Е И СБОРНО -М ОНОЛИТНЫ Е ПРОЛЕТНЫЕ СТРОЕНИЯ Э С ТА КА Д
2.1. МЕТОДЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЭСТАКАД ИЗ МОНОЛИТНОГО И СБОРНО-МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Конструкцию пролетных строений эстакад во многом определяют методы их возведения.
Пролетные строения эстакад возможно бетонировать в опалубке н а с п л о ш н ы х п о д м о с т я х (рис. 2.1, а). Напрягаемую и ненапрягаемую арматуру в этом случае располагают на всю длину про летного строения. После натяжения напрягаемой арматуры на затвер девший бетон пролетное строение начинает работать по статической схе ме, соответствующей стадии эксплуатации сооружения. При значи тельной протяженности эстакады ее пролетные строения бетонируют многопролетными секциями, переставляя подмости и опалубку по ме ре готовности частей сооружения. По концам секций пролетные строе ния прерывают, устраивая деформационные швы, или делают мон тажный стык напрягаемой арматуры.
Возведение методом бетонирования на сплошных подмостях целе сообразно для криволинейных пролетных строений с изменяющейся
по длине сооружения шириной. Метод возведения |
малоиндустриален, |
|
вызывает |
необходимость загромождения подэстакадного пространства. |
|
Более |
технологичен метод п о п р о л е т н о г о |
б ет о н и р о в а- |
н и я. Пролетное строение в этом случае бетонируют в опалубке, под вешенной к перемещающимся подмостям (рис. 2.1, б). Подмости по мере готовности пролетного строения перемещаются вдоль оси эстака ды. При этом они имеют длину двух пролетов эстакады, а опалубка захватывает длину одного пролета или несколько больше. Подмости, имеющие ходовые части, опираются на готовую часть пролетного строе ния и впереди расположенную опору. Подэстакадное пространство при этом способе возведения остается свободным. Метод попролетного бетонирования наиболее рационален при сооружении длинных эста кад. Стыки участков бетонирования целесообразно размещать в пре делах зоны, где моменты от собственного веса минимальны по абсо лютному значению. В этих местах наиболее удобно стыковать напря гаемую арматуру бетонируемого участка с арматурой, установленной ранее. Этот способ не влияет на форму поперечного сечения пролетного строения, схему разбивки его на пролеты и систему армирования. При попролетном бетонировании применяют коробчатые, плитно-ребристые, ребристые и плитные конструкции, прядевую, проволочную, стерж невую арматуры. Желательно по условиям строительства применять постоянную высоту пролетного строения. При проектировании конст рукции следует учитывать изменение статической схемы сооружения.
37
В) |
|
з |
|
|
|
|
- V |
|
|
V / ж |
; ; ; ; ;; ; ; ; |
/ / / ; ; ; ; ; ; / / / |
/ / / ; » ; /7 7 // / / / / / / |
/ / / 7>/1 |
г) |
10 |
11 |
|
|
|
|
з |
Й |
А |
V/ У/777/ /// /// 7/Г777>// У// 77? 7// /// 7 //7Z/ /// /// //У >77"У/,
В) |
1--------------------- |
"" |
\ |
1_________ |
■‘ |
г |
|
|
|
||
V / / / / / / / / / / / / / М |
/ J ) / / / / / / / / / / / / |
///, / / / / / / / / / |
/ / / / / / /7 7 '; // |
Рис. 2.1. Схемы возведения пролетных строений эстакад из монолитного и сбор- но-монолитного железобетона:
/ —бетонируемая |
монолитная конструкция; |
2 — опалубка; |
в |
подмости; 4 - опоры эстака |
|||||||
ды; 5 — готовая |
часть |
конструкции; б — стык бетонируемых участков; 7 —передвижной аг |
|||||||||
регат |
для |
попролетного бетонирования; |
£ —надвигаемое |
пролетное строение; |
|
9 — насыпь |
|||||
подхода; |
10 —верхняя |
арматура, устанавливаемая при навесном бетонировании; |
II |
ниж |
|||||||
няя арматура, устанавливаемая после соединения консолей в |
середине пролета; |
12 — пере |
|||||||||
движные |
тележки; 13 |
- - опалубка и подмости для навесного |
бетонирования; |
!4 — сборные |
|||||||
элементы |
нролетного |
строения; 15 — бетон |
омоиоличивания; |
t6 —-монтажный |
кран; |
/7 — |
|||||
балка |
подвесного пролетного строения; |
18 — стык подвесного |
пролетного строения |
с кон |
|||||||
|
|
|
|
|
солями |
|
|
|
|
|
Длины пролетов эстакады должны быть одинаковыми. В процессе стро ительства изменяется статическая схема сооружения, что должно учи тываться при проектировании.
Эстакады из монолитного железобетона можно сооружать методом
п р о д о л ь н о й |
н а д в и ж к и . |
При этом пролетное строение |
|
бетонируют секциями на подходах, |
а затем надвигают на опоры |
||
(рис. 2.1, в). Статическая схема |
пролетного строения в ходе надвижки |
||
отличается от окончательной, |
что часто вызывает необходимость уста |
новки временной напрягаемой арматуры. Надвижка пролетных строе ний возможна только при их постоянной высоте.
Эстакады рамных систем с пролетами более 40 м и высокими опо рами возводят методом н а в е с н о г о б е т о н и р о в а н и я . При равных пролетах эстакады бетонирование в подвесной опалубке ведут уравновешенным способом от опор к серединам пролетов (рнс. 2.1, г). Возможно навесное уравновешенное бетонирование, осу ществляемое при сооружении неразрезных пролетных строений. В этом случае опалубку на длину секции бетонирования подвешивают к пере мещающимся подмостям справа и слева от промежуточной опоры (рис. 2.1, д). При навесном бетонировании пролетные строения могут иметь переменную высоту. После твердения бетона забетонированных сек ций их обжимают элементами напрягаемой арматуры.
Сборно-монолитные пролетные строения сооружают методами, за висящими от типа сборных элементов эстакадыНаиболее распростра нены сборные балочные элементы, перекрывающие весь пролет и объ единяемые в поперечном направлении монолитным бетоном (рис. 2.1,е). Таким методом возводят балочные разрезные, неразрезные, темпера турно-неразрезные, а также рамные эстакады. Так как устройство сты ка сборных элементов над опорой в наиболее напряженной части не разрезных или рамных пролетных строений затруднительно, то его выносят в пролет в зону минимальных по абсолютному значению изги бающих моментов. При такой конструкции одну часть сборных эле ментов делают с консолями, а другую — подвесными (рис. 2.1, ж). Установку в пролет сборных элементов осуществляют кранами на гусеничном или пневматическом ходу.
Статическая схема сборно-монолитных эстакад всегда изменяется во время строительства. Сборные элементы работают как разрезные или консольные балки, а после твердения бетона омоноличивания образо вавшаяся система начинает работать как неразрезная или рамная.
Сборно-монолитные конструкции пролетных строений позволяют часто отказываться от подмостей, что ускоряет темпы строительства. Однако при сложной криволинейной или разветвленной форме эстакад применять сборно-монолитные конструкции труднее.
2.2.КОНСТРУКЦИЯ МОНОЛИТНЫХ ПЛИТНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЭСТАКАД
Плитные пролетные строения могут иметь постоянную или пере менную высоту как в продольном, так и поперечном направлениях. Кроме того, возможны плитные пролетные строения с переменной вы сотой только в поперечном направлении.
39
Плитные пролетные строения постоянной высоты опираются по всей ширине на ригели рамных опор (рис. 2.2, а), на опору-стенку или в от дельных точках на стоечные опоры (рис. 2.2,6). Пролеты монолитных плитных эстакад сплошного сечения с постоянной высотой назначают порядка I = 10-4-15 м при разрезной схеме и / = 12—25 м при не разрезной. В разрезных конструкциях высоту h принимают равной
(— 4- |
/, а в неразрезных — |
4- |
/. Полная ширина пролетного |
строения В должна быть не более 15—20 м, чтобы не вызывать излиш не больших поперечных температурных деформаций, ухудшающих ус ловия работы опорных частей. При большей ширине пролетного строе ния устраивают продольные ребра. Выступающие ригели опор, а так же продольные ребра ухудшают внешний вид плитной конструкции.
При точечном опирании плиты в поперечном направлении расстоя ние b между стойками назначают в пределах (84-12) h, а вылет кон сольных свесов с — (44-8) h. Одновременно соблюдают соотношение
Если большинство опор плитной эстакады имеет одностоечную или одностолбчатую конструкцию, то они должны быть жестко объеди нены с пролетным строением.
Плитные пролетные строения, опирающиеся на опоры-стенки или одностолбчатые опоры, в поперечном направлении во многих случаях имеют переменное сечение.Такое изменение сечения можно осуществ лять ступенчато (рис. 2.3, а) или плавно (рис. 2,3 , б, в). Относитель ную толщину свесов назначают такой же, как при точечном опирании,
аотносительную высоту пролетных строений в утолщенной части Л//=
=1/144-1/25.
Если полная ширина плитного пролетного строения заметно мень ше его пролета, т. е. B/L < 0,3 4- 0,5, то в середине-пролета работа такой несущей конструкции приближается к работе балки и усилия в направлении поперек пролета невелики.
При небольших пролетах эстакады возможно устройство опор в шахматном порядке при тех же соотношениях h/c и h/l.
Рис. 2.2. Поперечные сечения эстакад с монолитными плитными пролетными строениями постоянной высоты
40