книги / Проектирование транспортных сооружений

Глава 5

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПУТЕПРОВОДЫ И СЛОЖНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ

S.1. РАЗНОВИДНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПУТЕПРОВОДОВ

Железобетонные путепроводы сооружают на пересечении железных дорог, автомагистралей, городских улиц и пешеходных полос. Путе­ проводы, строящиеся в городах, часто имеют косое или криволиней­ ное очертание в плане. Система путепровода во многом определяется характером местных условий.

Однопролетный путепровод, расположенный над второстепенной дорогой или улицей, может иметь ширину, превышающую его полную длину. В этом случае иод путепроводом для водителей движущихся автомобилей создается так называемый «тоннельный эффект», способ­ ствующий возникновению отрицательных психологических воздейст­ вий. Уменьшение этого эффекта и одновременно повышение условий безопасности движения обеспечиваются при использовании трехпро­ летной схемы путепровода с промежуточными опорами, расположен­ ными у концов конусов насыпи (рис. 5.1, а). При этом средний пролет

возможности не должны входить в тело конуса насыпи. Если вдоль проезда предусмотрены тротуары или велодорожки, то их размещают в боковых пролетах, увеличивая их длину. Пролеты разрезных пролет­ ных строений путепроводов обычно не превышают 40 м.

Значительно выше эксплуатационные показатели у температурно­ неразрезных пролетных строений, применяемых при rex же пролетах, что и разрезные.

Одиопролетные схемы путепроводов удачно реализуются при ис­ пользовании рамной или арочной конструкции. Опоры однопролетных рамных путепроводов делают массивными, одновременно выполняю­ щими функции подпорных стен (рис. 5.1, б). При невозможности пере­ дачи распора на грунты оснований внутри устоев предусматривают противовесы, выполненные в виде бетонного массива. Арочная система может быть оправдана для применения при весьма плотных грунтах основания (рис. 5.1, в). Путепроводами рамной и арочной систем пере­ крывают пролеты до 60 м.

В отдельных случаях находит применение двухпролетная рамная система. Использование в такой системе наклонных стоек позволяет улучшить видимость под путепроводом и повысить эстетические досто­ инства сооружения (рис. 5.1, г).

Для пересечений широких улиц и дорог часто применяют балоч- но-неразрезные пролетные строения с постоянной высотой. Промежу­ точные опоры в таких системах могут быть расположены на раздели-

1 12

тельной полосе (рис. 5.1, д). Такое решение вполне допустимо при пересечении путепроводом протяженного прямолинейного участка до­ роги или улицы. Расположенные на разделительной полосе криволи­ нейного участка трассы даже тонкие стоечные опоры ухудшают об­ зорность и снижают безопасность движения под путепроводом.

Иногда с целью уменьшения строительной высоты неразрезных про­ летных строений при пролетах до 50 м применяют V-образные опоры (рис. 5.1, е). Получающаяся при этом система по своей работе под на­ грузками приближается к рамной.

При необходимости возведение путепровода над железнодорожными путями или улицей, по которым движение транспорта не может быть временно прекращено, применяют балочно-консольную (рис. 5.1, ж) или рамно-подвесную систему. Наибольшие перекрываемые пролеты при использовании таких систем не превышают обычно 50—55 м.

Весьма широкое распространение в путепроводах находит рамная система с наклонными стойками. Угол наклона стоек назначают рав­ ным а — 45 -i- 70°. Применение рамной системы с наклонными стой­ ками улучшает условия видимости для проезжающих под путепрово­ дами автомобилей, повышает безопасность движения, а также улучша­ ет внешний вид сооружения.

Трехпролетная схема с соотношением длин пролетов около 1/2 це­ лесообразна при интенсивном пешеходном движении под путепрово­ дом (рис. 5.2, а). Ригель путепровода шарнирно опирается по концам, а стойки могут быть заделаны в фундамент или сопрягаться с ним шар­ нирно. В зависимости от конструкции ригеля перекрываемый пролет, измеряемый между точками опирания стоек на фундамент, может со­ ставлять 30—50 м , а иногда и более.

Находит применение система, состоящая из однопролетной рамы с наклонными стойками, перекрывающая средний пролет, в боковых про-

Рис. 5.1. Схемы железобетонных путепроводов балочной, арочной и рамной систем

113

летах которой устроены разрезные пролетные строения (рис. 5.2, б). Такая система оказывается менее чувствительной к осадкам опор.

На просадочных грунтах путепроводы целесообразно выполнять по рамно-консольной схеме с шарниром в середине пролета ригеля (рис. 5.2, в).

В последние годы достаточно часто в путепроводах применяют комбинированную систему, состоящую нз трехпролетной неразрезной балки, опирающейся на наклонные опоры, и подкосов, соединяющих концы пролетного строения с фундаментом (рис. 5.2, г). Наклонные опоры выполняют в виде стенок или наклонных стоек, шарнирно со­ прягающихся с пролетным строением. Нижние концы стоек и ниж­ ние грани опор-стенок заделываются в фундамент или опираются на него шарнирно. Подкосы обычно жестко сопрягаются как с пролет­ ным строением, так и с фундаментом. В путепроводах такой системы отпадает необходимость в концевых опорах. В большинстве случаев подкосы размещают в конусе насыпи, и система приобретает вид рам­ ной с наклонными стойками. Реже подкосы располагают на поверхно­ сти конуса насыпи. Возможно применение тонких вертикальных опор в сочетании с наклонными подкосами (рис. 5.2, 5). Комбинированная система допускает регулирование усилий, благодаря чему длина бо­ ковых пролетов может составлять 1/10 среднего пролета длиной до 50 м.

Подкосы и опоры в комбинированной системе обычно сопрягаются с фундаментом в одной точке (см. рис. 5.2, г, д). В более редких слу-

Рчс. 5.2. С хем ы ж елезобетон ны х путеп роводов рамной и ком бинированной систем :

/ — разрезное пролетное строение; 2 — шарнир; 3 — подкос; 4 — разделительная полоса; 5 —

затяжка

114

3

Рис. 5.3. Расположение путепроводов в плане:

/ — тротуар; 2 — стойки опор; 3 — разделительная полоса

чаях они подходят к фундаменту или плите ростверка на некотором расстоянии друг от друга (рис. 5.2, е).

При пролетах более 50 м для неразрезной балки в комбинированной системе предусматривают промежуточную опору, располагаемую на разделительной полосе (рис. 5.2, ж).

В тех случаях, когда в путепроводах рамной или комбинирован­ ной системы передача распора на грунт нежелательна, между плитами ростверков устраивают железобетонные затяжки с предварительным напряжением (рис. 5.2, з).

Редко путепроводы имеют вантовую схему (рис. 5.2, и). Такое ре­ шение может быть оправдано архитектурными соображениями или не­ обходимостью перекрытия значительных пролетов.

Расположение путепроводов в плане зависит от ширины пересекае­ мой улицы или дороги, их угла пересечения, а также от направления трассы, на которой расположен путепровод. При небольшой ширине пересекаемой улицы путепровод выполняют в плане прямым, если трасса, на которой он расположен, прямолинейна и пересечение про­ исходит под углом, близким к 90°. Оси опор путепровода в этом слу­ чае располагают нормально к его продольной оси (рис. 5.3, а).

Если трассы пересекаются под углом, существенно отличающимся от прямого, путепровод может косо располагаться в плане. При этом оси опор путепровода могут совпадать с направлением пересекаемой улицы (рис. 5.3, б). Длина путепровода получается в этом случае наименьшей, однако его конструкция оказывается достаточно сложной.

В случае пересечения широкой улицы или дороги оси промежуточ­ ных опор могут быть расположены косо, а оси концевых опор — нор-

115

мально по отношению к продольной оси путепровода (рис. 5.3, в). При пересечении криволинейных трасс путепроводы могут быть также криволинейными в плане (рис. 5.3,г). Направление осей промежуточ­ ных опор и устоев выбирают в зависимости от местных условий. Оси опор могут располагаться радиально или с некоторой косиной.

Во всех случаях назначение плана расположения опор стремятся к наибольшей типизации конструкции пролетных строений, опор и устоев.

Путепроводы, пропускающие автомобильное движение над желез­ нодорожными путями, имеют высоту, определяемую габаритом при­ ближения строений для железнодорожного подвижного состава (6—

(не менее 5 м). Полная высота путепровода над выемкой зависит от глубины этой выемки.

S.2. КОНСТРУКЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПУТЕПРОВОДОВ

По конструкции железобетонные путепроводы близки к конструк­ ции эстакад. В связи с этим рассмотрим подробнее только те конструк­ ции, которые характерны в основном для путепроводов.

Железобетонные пролетные строения путепроводов, применяемые на практике, по конструкции могут быть плитными, ребристыми или коробчатыми.

Плитная конструкция в балочных и рамных системах применяется для перекрытия пролетов до 24 м. Плитное балочное пролетное строе­ ние или ригель рамного путепровода могут иметь сплошное попереч­ ное сечение постоянной толщины.Обычно плитные конструкции сплош­ ного сечения возводят из монолитного железобетона, предусматривая предварительное обжатие как вдоль, так и поперек. Значительно ши­ ре на практике в настоящее время находят применение плитные несу­ щие конструкции, имеющие продольные усиления в виде ребер (рис. 5. 4, а) или пустоты (рнс. 5.4, б). Такие конструктивные решения бо­ лее экономичны по расходу материала. При этом плитную конструк­ цию с продольными ребрами выполняют, как правило, в сборно-моно­ литном варианте (сборные ребра и монолитная плита), а пустотелые плитные пролетные строения могут быть как монолитными, так и сбор­ ными из отдельных блоков.

Высота плитных пролетных строений в путепроводах балочных сис­ тем составляет (1/25 — 1/35) /, а в путепроводах рамной и комбиниро­ ванной системы в виде неразрезной балки с подкосами (1/35 -т- 1/50)/. При пролетах / > 35 м применяют плитные конструкции с переменной высотой.

В путепроводах плитной конструкции опоры выполняют в виде отдельных стоек или стенок (см. рис. 5.4,а, б). Стойки, шарнирно со­ прягающиеся с пролетным строением и фундаментом, имеют постоян­ ную толщину. В поперечном сечении ширина опор может быть пере­ менной, так как уширенная стойка или стенка обеспечивает повышен­ ную жесткость пролетного строения в поперечном направлении (см.

П 6

Рис. 5.4. Поперечные сечения железобетонных путепроводов

рис. 5,4, б). При заделке стоек рамных путепроводов в ригель их вы­ полняют с переменной толщиной.

Сборные плитные элементы в поперечном направлении объединяют между собой сваркой выпусков арматуры или обжатием напрягаемой арматуры, расположенной в закрытых каналах. В продольном направ­ лении блоки плит объединяют со стойками опор в единую раму моно­ литным бетоном и сваркой арматурных выпусков или напрягаемой арматурой.

В путепроводах комбинированной системы (см. рис. 5.2, ж) сред­ ние участки пролетов более 40 м иногда перекрывают пустотелой пли­ той постоянной высоты (см. рис. 5.4, б). В приопорных участках несу­ щая конструкция имеет переменную высоту и многоконтурное короб­ чатое сечение (рис. 5.4, ё), но по своей работе под нагрузками анало­ гична плитной конструкции.

Путепроводы ребристой конструкции применяют при необходимо­ сти перекрытия пролетов 20—40 м. В поперечном сечении пролетного строения может быть предусмотрено несколько ребер толщиной 0,15— 0,2 м, расположенных с шагом 1,1—2,5 м, или только два мощных ребра толщиной 0,7—1,5 м, отстоящих одно от другого на расстоянии \ 4,5—9 м. В последнем случае обеспечивается ширина пролетного строе­ ния поверху до 20 м (рис. 5.4, д).

При пролетах более 40 м сооружают путепроводы коробчатой кон­ струкции. При ширине пролетного строения до 10 м в путепроводах

117

балочной и рамной систем обычно предусматривают одноконтурную коробчатую балку с утолщенными стенками. При большей ширине применяют полуоткрытые (рис. 5.4, в) или многоконтурные сечения (см. рис. 5.4, г). Для полуоткрытых сечений стойки опор и подкосы располагают под каждой коробчатой балкой (см. рис. 5.4, в).

Для придания поперечной жесткости ребристым пролетным строе­ ниям между стенками устраивают сплошные диафрагмы (рис. 5.5, а) или поперечные балки (см. рис. 5.4, д), распространяемые на консоль­ ные части плит проезжей части. В опорных сечениях рамных путепро­ водов предусматривают вертикальные или наклонные диафрагмы (см. рис. 5.5, а). Кроме того, диафрагмы устанавливают и по длине ри­ геля. Стойки опор располагают под каждым ребром пролетного строе­ ния или они упираются в поперечные диафрагмы и тогда нх число мо­

тое поперечное сечение, что обеспечивает надежную работу стоек на изгиб в двух плоскостях и на закручивание.

В путепроводах рамной системы (см. рис. 5.2, а, б, в) наклонные ноги выполняют обычно в виде стенок с постоянной шириной, равной ширине коробчатой балки или уменьшающейся книзу. В путепрово­ дах комбинированной системы (см. рис. 5.2, г) шарнирные стойки при

Рис. 5.5. Конструкции железобетонных путепроводов рамной н комбинированной

систем:

/ — наклонные диафрагмы; 2 — пучкн напрягаемой арматуры в ригеле; 3 — напрягаемая ар­ матура в стойке; 4 — блоки ригеля; 5 — блок опоры

118

зо,w/г

«

с

наклонную арматуру для восприятия главных растягивающих напря­ жений.

Арматуру коробчатых пролетных строений располагают в ребрах, верхней и нижней плитах с учетом метода возведения конструкции. При навесной сборке сооружения большую часть пучков напрягае­ мой арматуры располагают по верхней плите и стенкам. В середине центрального пролета ставят пучки в нижней плите, отгибая их затем в стенки и осуществляя натяжение с проезжей части из-за затрудне­ ний их натяжения изнутри при малой высоте коробчатого ригеля. Стойки таких пролетных строений также могут иметь коробчатое сече­ ние с продольной напряженной арматурой, проходящей в их стенках, а затем через диафрагмы коробчатого ригеля на верх плиты проезжей части. Возможно устройство наклонных стоек и с ненапрягаемой арма­ турой, но в этом случае для их объединения с ригелем необходимо пре­ дусматривать монолитный стык с большим объемом бетона, укладыва­ емого во время строительства. При организации заделки ног коробча­ того сечения в фундамент под их нижними концами устраивают мест­ ное ушнрение из монолитного бетона, заармированное стержнями, вы­ пущенными из ног и входящими в фундамент. При этом суженные ниж­ ние концы стоек имеют сплошное сечение (см. рис. 5.5, а).

Однопролетные рамные путепроводы армируют пучками высоко­ прочной проволоки, расположенными в несколько рядов по ригелю с анкеровкой по его концам. Ноги рам, воспринимающие значительные изгибающие моменты, также содержат напрягаемую арматуру, про­ ходящую по всей их высоте. При этом для обеспечения жесткого сопря­ жения ног с фундаментом в нем размещают глухие анкеры, а натяже­ ние арматуры производят с верхней грани ригеля (рис. 5.6). В месте сопряжения ног путепровода с фундаментом устанавливают пере­ крещивающиеся стержни н дополнительную поперечную арматуру.

120