Рамные и арочные мосты доклад

Обновлено: 13.05.2024

Рамные железобетонные мосты имеют жесткое соединение пролетных строений с опорами, что позволяет облегчить пролетные строения (ригели рам) и уменьшить их строительную высоту. Опоры рамных мостов, наоборот, работают более интенсивно, воспринимая как сжимающие усилия, так и значительные изгибающие моменты.

Интенсивное армирование стоек опар дает возможность делать их сравнительно небольшого сечения, поэтому рамные мосты часто применяют в таких сооружениях, как путепроводы и эстакады, в которых желательно меньше загромождать опорами подмостовое пространство.

Рамы мостов возводят обычно двухшарнирными или бесшарнирными. Шарниры устраивают в местах сопряжения стоек с фундаментами. Без шарнирные рамные мосты применяют при хороших грунтах в основании фундаментов, когда нет опасности осадки опор. Осадка опор вызывает в раме большие дополнительные напряжения, поэтому при слабых грунтах переходят на двухшарнирные рамы, меньше реагирующие на осадку опор. Однако шарниры усложняют конструкцию и производство работ, поэтому, если грунтовые условия позволяют, всегда стремятся сделать рамы бесшариирпыми.

Рамные мосты делают как монолитными, так и сборными из заранее изготовленных элементов.

Монолитные мосты применяют для небольших пролетов (рис. 14.1, а). Поскольку такие пролеты могут быть легко перекрыты сборными разрезными балками, монолитные рамные мосты малых пролетов строят сейчас чрезвычайно редко.

Монолитные рамные мосты могут быть однопролетными и многопролетными. В однопролетных мостах (см. рис. 14.1, а) часто применяют двухконсольные рамы. Консоли разгружают главные балки, уменьшают изгибающие моменты в стойках и позволяют осуществить простое сопряжение моста с насыпью. Если по местным условиям нельзя оставлять открытыми конусы насыпей, то рама может быть выполнена с ребристыми опорами,, имеющими откосные крылья. В зависимости от качества грунтов такие рамы могут иметь шарнирное (рис. 14.1, б) или жесткое (рис. 14.1, в) закрепление. Жесткое (бесшарнирные) закрепление обеспечивается грунтом, заполняющим коробчатый устой.

Многопролетные рамные мосты, путепроводы и эстакады устраивают с учетом температурных деформаций сооружения. При длинных мостах в них возникают большие напряжения из-за деформаций при изменении окружающей температуры. Поэтому многопролетные рамы разбивают на части длиной не более 50—70 м, деформирующиеся независимо одна от другой. Такое разделение можно обеспечить устройством балочного подвесного пролетного строения между рамами (рис. 14.1, г) или же устройством швов между сближенными опорами соседних секций длиной (рис. 14.1,д).

В зависимости от уровня пропуска транспорта мосты и пролетные строения могут быть с ездой поверху, понизу и посередине (рис. 23.1). На больших мостах транспорт пропускают иногда в два яруса, такие мосты называются двухъярусными.
При классификации по назначению следует различать железнодорожные, автодорожные, городские, пешеходные и трубопроводные мосты. Городские мосты близки к автодорожным, но отличаются от них габаритами (что связано с меньшими скоростями движения и возможностью весьма большого числа полос движения), особым вниманием к архитектурному облику моста, что часто определяет индивидуальность его конструкции, и во многих случаях предназначенностью к пропуску не только безрельсового, но и рельсового городского транспорта (трамвай, метро, городская электричка). Мосты, выполняющие функции одновременно железнодорожного (общей сети или промышленного транспорта) и автодорожного или городского моста, называют совмещенными. Автодорожные и городские мосты почти всегда предусматривают пропуск пешеходов, а специальные пешеходные мосты при достаточной ширине обычно проверяют на пропуск одиночных автомашин. Трубопроводными называют мосты, основное назначение которых — поддержание трубопровода.

Система моста определяет внешние особенности его работы с позиций строительной механики, прежде всего характер возникающих от вертикальных нагрузок опорных реакций. Соответственно системы могут быть:
- балочные — в случае возникновения только вертикальных опорных реакций (см. рис. 23.1; 1, 2, 5, 6, 8, 9);
- арочные — в случае возникновения распора, стремящегося раздвинуть опоры, и наличия основных несущих элементов арочного очертания (см. рис. 23.1; 4);
- рамные — в случае возникновения аналогичного распора и выполнения верхних элементов опор жестко соединенными с пролетным строением (см. рис. 23.1; 3);
- висячие — в случае возникновения распора, стремящегося сблизить анкерные массивы или опоры (см. рис. 23.1; 7).
В зависимости от особенностей взаимодействия пролетов каждая из перечисленных систем (и прежде всего балочная система) может быть разрезной, неразрезной, шарнирно-консольной и т. д.
Конструкции пролетных строений проще всего разделить на сплошностенчатые, сквозные и комбинированные (см. рис. 23.1). Среди сквозных и комбинированных конструкций видное место занимают решетчатые конструкции. Особого внимания заслуживают висячие и вантовые комбинированные конструкции.
Хотя для обозначения многих систем и видов конструкций используют одни и те же термины, смешивать понятия системы и вида конструкции не следует.
Железнодорожные металлические мосты чаще всего устраивают с ездой понизу, причем применяют балочную систему (разрезную или неразрезную) и сквозную решетчатую конструкцию. Для автодорожных и городских мостов наиболее характерна езда поверху с применением также балочной системы (неразрезной или разрезной) и сплошностенчатой конструкции.
Конструкции пролетных строений и системы для автодорожных, городских и пешеходных мостов значительно более разнообразны, чем для железнодорожных мостов. В наше время здесь достаточно широко применяют также комбинированные конструкции балочной и арочной системы, вантовые и висячие комбинированные конструкции, сплошностенчатые с ездой поверху конструкции рамной системы и т. д. Для трубопроводных мостов наиболее характерны висячие и вантовые конструкции.
К особым видам металлических мостов относятся: разводные мосты и пролеты, допускающие пропуск судов -при недостаточной высоте под-мостового габарита; виадуки, перекрывающие долины на большой высоте (отличающиеся весьма высокими промежуточными опорами, расположенными вне водной преграды); путепроводы при пересечениях дорог в разных уровнях; эстакады, служащие (взамен насыпи) для пропуска дороги над поверхностью земли, но при сохранении пространства под дорогой пригодным для использования; разборные мостовые металлические конструкции, допускающие многократное применение во временных мостах; напавные и поплавковые мосты, в которых пролетные строения опираются на плавучие опоры или заанкеренные за дно подводные поплавки.

Мостовые стали.

Углеродистые стали, которые называют конструкционными, могут быть общего или специального назначения. В их химическом составе, кроме полезных добавок, содержатся и вредные примеси, наиболее значимыми из которых являются сера и фосфор. Повышенное содержание данных элементов в составе стали делает изделия из нее очень хрупкими, а также значительно ухудшает их свариваемость.

Немного рассказать про способы соединения мостовых конструкций стальных: сварка, сварка под флюсом и т.д. (вообщем немного из практики работы на мостозаводе)

Рамные мосты делают как монолитными, так и сборными из заранее изготовленных элементов.

В поперечном сечении монолитные рамные мосты часто устраивают с опорами, имеющими ряд стоек по количеству главных балок пролетного строения. При большой высоте стойки соединяют поперечными распорками. В рамных эстакадах желательно устраивать опоры с минимальным количеством стоек (одной или двумя), чтобы меньше занимать под эстакадное пространство. В этом случае в пролетном строении делают мощные поперечные балки, поддерживающие продольные балки, которые не связаны непосредственно со стойками (см. рис. 14.1, а). Небольшие монолитные рамные мосты сооружают обычно с ненапрягаемой арматурой. По своей конструкции пролетные строения рамных мостов аналогичны балочным. Некоторые особенности характерны лишь для сопряжения главных балок (ригелей) рам со стойками. Сопряжение ригеля со стойкой должно обеспечивать передачу на нее изгибающих моментов. Для этого арматуру стоек промежуточных опор заводят в ригель выше его оси (рис. 14.2, а). В сопряжении ригеля с крайними стойками арматуру ригеля заводят в стойку по ее внешней поверхности, арматуру же стойки доводят до верхней арматуры ригеля (рис. 14.2, б).

Для железнодорожных мостов в настоящее время применяется четыре типа массивных мостов: арочные, рамные, балочные и плитные. Материалом новых массивных мостов служат только бетон и железобетон, хотя и сейчас в эксплуатации находится много больших каменных арочных мостов.

Арочные мосты.

Каменные арочные мосты давно нашли применение на железных дорогах. В настоящее время на многих главных линиях эксплуатируются однопролетные и многопролетные мосты из камня и бетона, прослужившие более 100 лет.
Кружала бетонных арок не только служат для поддержания веса сооружения во время строительства, но одновременно выполняют функцию опалубки. Во время работ необходимо соблюдать специальные меры для обеспечения равномерного и симметричного давления на кружала и на поддерживающие их подмости.
При малых пролетах, когда арку можно забетонировать за один прием, укладку бетона необходимо производить одновременно от устоев к замку.

Бетонирование арок больших пролетов за один прием невозможно. Указанный выше прием в этом случае нежелателен, имея в виду напряжения, вызываемые процессами схватывания, твердения, усадки и др. Подобные сооружения разбивают на продольные или поперечные секции с последовательным их бетонированием.
Недостатком разбивки на продольные секции является то, что кружала могут подвергнуться несимметричной нагрузке. Укладку бетона регулируют таким образом, чтобы уменьшить возможность возникновения напряжений в свежем бетоне, в самом кольце кружал, в опорах подмостей и не допустить повреждения кружал. В первую очередь укладывают секции, примыкающие к пятам, а затем промежуточные секции.
В некоторых случаях железобетонные арочные мосты сооружались с помощью легких подмостей или совершенно без них. Это достигалось применением жесткой арматуры в виде легких стальных элементов, укладываемых на опоры и обладающих достаточной несущей способностью. К ним подвешивалась опалубка, на которую укладывался бетон, причем стальная конструкция оказывалась арматурой.

Рамные мосты.

Рамные мосты представляют собой конструкции, в которых горизонтальные элементы объединены с опорами в одну систему; под воздействием вертикальной нагрузки в них, помимо вертикальных опорных реакций, возникают и горизонтальные.
Мосты этого типа сооружаются однопролетными и многопролетными; они могут иметь шарнирно опертые или заделанные в фундамент стойки. Обычно предпочтение отдается шарнирному опиранию.
Материалом для таких мостов служит дерево, железобетон и сталь. Ригелям придают или плоское, или криволинейное очертание.
Железобетонные рамные мосты осуществляются с ригелями плитной или ребристой конструкции. Стальные рамные мосты представляют собой металлические рамы, несущие железобетонную плиту проезжей части. Расстояние между рамами назначают с учетом удобства расположения связей между ними.
Внешние рамы заключают в бетон, который образует общий монолит с плитой.
Рамные мосты, как и арочные, требуют для сооружения основание, не дающее осадок.
Строительная высота рамных конструкций сравнительно невелика и при достаточно больших пролетах. По этой причине их часто применяют для путепроводов при пересечении путей в разных уровнях. Конструкции рамного моста легко приспособить к местным условиям; эти мосты в ряде случаев оказываются более экономичными, чем балочные.

Плитные пролетные строения.

Эти конструкции представляют собой простые балки, покоящиеся на опорах. В некоторых случаях, при ограниченной строительной высоте, путевые рельсы непосредственно прикрепляются к плите с помощью специальных подкладок и скреплений. Длина пролета плитного пролетного строения ограничена требуемой строительной высотой и выбирается путем экономического сравнения вариантов.
Плитные пролетные строения можно разделить на следующие три группы: железобетонные с гибкой арматурой, плиты из забетонированных двутавров и из забетонированных рельсов.
Несущая способность плит 1-й группы зависит от сопротивления бетона сжатию, а арматуры — растяжению и срезу.
Грузоподъемность плит с жесткой арматурой зависит от прочности последней; бетон в данном случае служит лишь как заполнитель и защитное покрытие.
В зависимости от величины пролета для армирования плит применяют двутавры высотой от 30,5 до 91,4 см.
Плиты с забетонированными рельсами применяют только для очень малых пролетов, соответствующих отверстиям 1,8—3 м. Рельсы располагают у нижней поверхности плиты. Под их подошвами прокладывают проволочную сетку. Такой же сеткой армируют и борта балластного корыта.
Для плитных конструкций надо употреблять плотный бетон. Поверхности балластного корыта придают соответствующие уклоны и покрывают ее гидроизоляцией.
При большой длине пролетов и в многопролетных мостах необходимо обеспечить отвод воды из балластного корыта. Во избежание просачивания воды в тело бетонной кладки расположение трубок должно способствовать быстрому удалению воды.

Рис 1. Сборный железобетонный мост с забетонированными на месте насадками опор

Железобетонные балки.

Эти конструкции применяют для пролетных строений, перекрывающих отверстия от 7,5 до 18 м (рис. 1). Встречаются пролетные строения с ездой понизу, посредине и поверху; последнему типу обычно отдается предпочтение.

Предварительно напряженные железобетонные плиты.

Рис. 2. Гидравлический домкрат с отверстием в поршне для натяжения арматуры (после твердения бетона)
В Европе имеется ограниченное количество преднапряженных железобетонных пролетных строений под железнодорожную нагрузку. Единственное пролетное строение этого типа в США установлено в опытном порядке на железной дороге CB&Q. Оно запрсектировано под наблюдением исследовательского штаба Ассоциации американских железных дорог в соответствии с временными техническими условиями, разработанными Комитетом по предварительно напряженному железобетону Американской ассоциации инженеров-строителей и Американским бетонным институтом.
Плитное пролетное строение, рассчитанное на нагрузку Е72 с полной динамикой по TyAREA, состоит из двух уложенных рядом блоков. Размеры его: толщина — 46 см, расчетный пролет — 5,72 м, полная длина — 6,08 м.
Основная арматура состоит из 61 семипроволочной пряди диаметром по 12,7 мм, сечением 0,96 см2, с пределом прочности 170 кг/мм2. Расчетная величина предварительного натяжения арматуры была 101,25 кг/мм2, что должно было создать в бетоне нижней части плит сжимающие напряжения примерно 140 кг/см2.
Предполагается провести испытания пролетного строения. При этом намечено с помощью датчиков, устанавливаемых по нижней и верхней поверхностям плиты, определить статическое и динамическое воздействие обращающихся нагрузок при различных скоростях их движения.

Для ребристых пролетных строений:

При пролетах до 8 м

применяются плоские опорные части в виде металлических листов толщиной 20 мм.
При этом:

на одном конце пролетного строения устраиваются неподвижные опорные части;
на другом – подвижные.

Чтобы уменьшить трение в подвижной опорной части, между металлическими листами укладывается асбестовый картон, или трущиеся поверхности покрываются графитом

При пролетах от 8 до 18 м

Для неразрезных конструкций

Для пролетных строений пролетом более 18 м

Для перекрытия пролетов пролетные строения могут состоять из двух ребристых блоков (сборные) (рисунок 2.12).

Рисунок 2.12 Пролетное строение из сборных ребристых блоков: 1, 2 – левый и правый ребристые блоки пролетного строения; 3 – балки (ребра); 4 – диафрагмы; 5 – водоотводная трубка; 6 – лист перекрытия; i – направление уклона для стока воды с плиты балластного корыта

В местах сопряжения устоя с пролетным строением или пролетных строений между собой при небольших перемещениях устраивается перекрытие в виде листа со штырем (рисунок 2.12, п. 6), обеспечивающее водонепроницаемость шва и свободное перемещение подвижного конца.

В настоящее время на сети железных дорог широко применяются предварительно напряженные пролетные строения :

большая трещиноустойчивость, а, следовательно, и долговечность конструкций;
экономия в расходе бетона до 40–60% и в расходе стали до 60% за счет применения в них высокопрочной стали и высоких марок бетона;
меньший собственный вес конструкций, что особенно важно для применения их в сборных мостах;
меньшая (на 20–25%) строительная высота;

возможность индустриального изготовления конструкций

первый метод: предварительное натяжение арматуры производится после твердения бетона, причем до натяжения во избежание сцепления с бетоном арматуру пучками заключают в металлические трубки. Натяжение арматуры производится при помощи гидравлических домкратов, снабженных захватами и опирающихся на отвердевший бетон конструкции, в результате одновременно с натяжением арматуры происходит сжатие бетона

второй метод: натяжение арматуры производится до бетонирования пролетного строения. После бетонирования и достижения бетоном около 70% требуемой прочности освобождаются натяжные приспособления и предварительно напряженная арматура сжимает бетон. Необходимо отметить, что при втором методе вследствие усадки и ползучести бетона часть предварительного напряжения исчезает. После натяжения арматуры в трубки, в которых заключена арматура, нагнетается цементный раствор, чем обеспечивается сцепление арматуры с бетоном балки

Основные дефекты и повреждения железобетонных мостов. Содержание железобетонных мостов

При содержании железобетонных мостов необходимо:

работоспособное состояние водоотводных трубок и системы отвода воды из балластного корыта

содержание в чистоте и исправности:

попадание воды из балластного корыта и с проезжей части на незащищенные поверхности конструкций

развитие ржавчины металлических закладных деталей и металлических элементов пролетных строений (тротуарных консолей, смотровых приспособлений и др.), обеспечивая исправное состояние окраски

узлов объединения железобетонных конструкций (блоков) в пролетное строение;
узлов прикрепления тротуарных консолей и консолей убежищ

за плотностью опирания опорных частей;
за положением балансиров и катков, производя необходимые измерения.

Повреждения железобетонных пролетных строений

В процессе эксплуатации в железобетонных пролетных строениях могут появляться следующие повреждения, предупреждение появления и своевременное устранение которых является основной задачей текущего содержания:

трещины в бетоне;
коррозия арматуры, приводящая к вспучиванию и отколам защитного слоя;
механические отколы защитного слоя с обнажением и ржавлением арматуры;
неудовлетворительное состояние гидроизоляции и водоотводных устройств, приводящее к протечкам воды сквозь бетон, его выщелачиванию и интенсификации коррозии арматуры в результате периодических смачиваний;
коррозия бетона;
раковины и каверны в бетоне;
отклонение оси пути от оси пролетного строения свыше установленной для данной конструкции величины и снижающее класс пролетного строения по сравнению с классом обращающейся нагрузки.

Пролетные строения с обычной арматурой

Наиболее распространенным дефектом железобетонных конструкций и пролетных строений в том числе являются трещины в бетоне . В зависимости от природы образования трещины в этих конструкциях можно разделить на:

усадочные;
силовые;
температурные;
вызванные коррозией арматуры.

Наиболее характерные трещины, наблюдаемые в эксплуатируемых пролетных строениях из обычного железобетона:

Читайте также: