книги / Проектирование транспортных сооружений

лок на монтаже в поперечных сечениях пролетных строений с шагом 3—6 м устраивают решетчатые поперечные связи (см. рис. 10.4, а). Высота пролетных строений с несколькими одностенчатыми балками в неразрезной системе составляет (1/154-1/30) /, где I — длина про­ лета.

Даже при весьма большой ширине проезжей части (до 30 м) воз­ можно устройство в поперечном сечении пролетного строения только двух одностенчатых балок. Плиту проезжей части в этом случае опи­ рают на главные и поперечные сплошностенчатые балки и объединяют с ними для обеспечения совместной работы. Шаг поперечных балок назначают длиной от 3 до 7 м (рис. 10.4, б), а расстояние между глав­ ными балками — до 20—22 м.

В неразрезных пролетных строениях железобетонная плита попа­ дает в растянутую зону. Для предотвращения опасного воздействия растягивающих усилий на плиту применяют специальные конструк­ тивные решения. Возможно искусственное выключение железобетон­ ной плиты из совместной работы с металлическими главными балками путем устройства в плите поперечных швов. Другой мерой является предварительное продольное напряжение плиты в приопорных участ­ ках, а также искусственное регулирование усилий в системе в процес­ се возведения. В некоторых случаях одновременно применяют арми­ рование плиты с выключением ее из работы в приопорных участках. Весьма эффективным может оказаться применение в пределах зон действия отрицательных изгибающих моментов стальной ортотропной плиты проезжей части.

Применение в поперечном сечении шириной до 25—30 м двух глав­ ных балок целесообразно при больших пролетах (100 м и более). Вы­ сота главных балок составляет в этом случае (1/154-1/20) I. Применяя в пределах свесов железобетонной плиты вспомогательные прогоны, связанные с главными балками единой системой связей, удается уве­ личить их длину до 8 м и более (рис. 10.4, в).

В криволинейных эстакадах при ширине проезжей части 25—30 м часто применяют два отдельных пролетных строения под каждое на­ правление движения. При этом в поперечном сечении таких пролет­ ных строений достаточно установить по две главные балки, а в железо­ бетонной плите проезжей части целесообразно предусмотреть попереч­ ное и продольное предварительное напряжение, и тогда расстояние между главными балками может составлять 8,0—9,0 м (рис. 10.4, г). Между главными балками можно устраивать поперечные решетчатые связи или только поперечные сплошностенчатые распорки, которые служат при бетонировании плиты основанием для перемещающейся опалубки.

Применение главных балок коробчатого сечения позволяет улуч­ шить работу сталежелезобетонных пролетных строений на кручение. В поперечном сечении пролетного строения могут быть расположены две коробчатые балки, объединенные в уровне проезжей части железо­ бетонной плитой. Ширина коробчатых балок может составлять 1,0— 8,0 м (рис. 10.5, а, б). Внутри коробчатых балок с шагом 6—9 м уста­ навливают решетчатые связи, обеспечивающие неизменность контура,

241

а в опорных сечениях предусматривают сплошностенчатые диафрагмы, причем над промежуточными опорами они могут быть двухстенчатыми. В полуоткрытых сечениях между коробчатыми балками предусматри­ вают решетчатые связи нли поперечные балки (см. рис. 10.5, б), на которые опираются вспомогательные прогоны, являющиеся опорами для железобетонной плиты. Нижнюю плиту коробчатых балок выпол­ няют ортотропной конструкции.

Достаточно распространенными в современных городских эстакадах

ипутепроводах являются пролетные строения полуоткрытого сечения

снесколькими коробчатыми балками небольшой ширины (до 2,5—3 м). Они целесообразны для разветвляющихся сооружений (рис. 10.5, в).

Ширину проезда до 20 м могут обеспечивать одноконтурные попе­ речные сечения. Придавая наклон боковым стенкам коробчатых сечений пролетного строения, удается уменьшить ширину опор. Для сохране­ ния пролета железобетонной плиты в пределах 3—6 м по ширине сече­ ний предусматривают дополнительные прогоны (рис. 10.5, д) или промежуточные стенки.

Рис. 10.5. Поперечные сечения пролетных строений с полуоткрытым и замкнутым контурами и железобетонной плитой в проезжей части:

/ —сплошностенчатая диафрагма; 2 — железобетонная плита проезжей части; 3 —решет* чатые связи внутри коробчатой балки; 4 —решетчатые связи между коробчатыми балками; 5—отверстие в диафрагме; 6 —нижняя ортотропнаи плита; 7 —вспомогательные прогоны; 8 —поперечная балка; 9 —волнистый алюминиевый лист толщиной 2 мм; 10—наклонные стенки с ребрами жесткости

242

Для объединения железобетонной плиты с коробчатыми балками стенки балок в большинстве случаев снабжают узкими полками, к ко­ торым прикрепляют упоры. В отдельных случаях железобетонную плиту устраивают по верхнему на всю ширину коробчатых балок листу. Такое решение может быть обосновано особыми требованиями монтажа пролетных строений.

Взависимости от ширины эстакады под несколько полос движения можно предусматривать по одному пролетному строению с коробчаты­ ми балками, работающими самостоятельно

Вшироких эстакадах иногда применяют коробчатые сталежелезо­ бетонные пролетные строения с многоконтурным поперечным сече­ нием (рис. 10.5, г). Такие пролетные строения приближаются по своей работе под нагрузками к плитным пролетным строениям с различной жесткостью в ортогональных направлениях.

Высота сталежелезобетонных пролетных строений с коробчатыми балками составляет (1/20ч-1/35) I.

Помимо стали, в объединенных конструкциях пролетных строений эстакад и путепроводов находят ограниченное применение алюминие­ вые сплавы. Вес пролетных строений из алюминиевых сплавов оказы­ вается в 3—6 раз меньше, чем сталежелезобетонных конструкций. В большинстве случаев конструкции пролетных строений из алюминие­ вых сплавов повторяют типы пролетных строений из стали. Есть, од­ нако, примеры оригинальных решений, одно нз которых представлено на рис. 10.5, е. Пролетное строение состоит из системы наклонных сте­ нок, а также верхнего и нижнего поясов. Стенки имеют толщину 2 мм и усилены ребрами жесткости из прессованных профилей, расположен­ ными с шагом 0,17 м. Стенки в уровне поясов пролетного строения сое­ диняются специальными профилями простого очертания. По верхне­ му поясу укладывают волнистый лист толщиной 2 мм, являющийся опалубкой для железобетонной плиты проезжей части толщиной 0,24 м. В рассмотренной конструкции достаточно просто обеспечивается уширение проезжей части путем добавления наклонных стенок.

При использовании сборной железобетонной плиты проезжей части и упоров традиционных типов требуются значительные объемы рас­ средоточенных на большой площади работ по укладке монолитного бетона. В конструкциях современных сооружений находят применение новые решения, обеспечивающие высокий темп и качество объединения металлических балок с железобетонной плитой при ликвидации сезон­ ности работ. Эти решения основаны на использовании в соединении сборных блоков монтажной сварки и клея. Так, приведенная на рис. 10.6, а конструкция ЦНИИСа объединения сборных плит со сталь­ ными балками предполагает устройство в блоках закладных наклонных листов, объединенных диафрагмами. Опирание блоков обеспечивается без дополнительных прокладок или подрезки листов закладных деталей. У закладных листов имеются скосы с наружной стороны, позволяю­ щие осуществлять одностороннюю монтажную сварку встык с метал­ лом пояса стальных балок. Объединение сборных плит между собой производится при этом на клею путем обжатия швов домкратами.

243

П 50

Рис. 10.6. Конструкции объединения сборных железобетонных плит со стальны­

ного закладн ого ли ста, по длине равного протяж енности блока плиты . З ак л ад н о й лист вы ступает из вута блока плиты и обеспечивает связь с поясом м еталлической балки . Д л и н у блоков плиты назначаю т в пре­ делах 2 — 2,5 м. Б л о к и могут поступать на место строительства с у ж е улож енной по ним гидроизоляцией .

Г П И Л енги протрансм ост предлож ена кон струкц и я креп лен и я сбор­ ной ж елезобетонной плиты к главны м балкам пролетны х строений вы ­ сокопрочны ми болтами (рис. 10.7). Д л я этого н а верхних п оясах гл ав ­ ных балок предусм атриваю т приемны е уголки , а в блоках ж елезобетон ­

Рис. 10.7. Крепление железобетонной плиты к стальным балкам высокопрочными болтами:

/ —окаймляющий элемент деформационного шва; 2 —приемные уголки; 3 —высокопрочные болты

244

Рис. 10.8. Конструкции сталежелезобетонного пролетного строения с предвари­ тельно напряженной арматурой в плите и главной балке:

/ —горизонтальная напрягаемая арматура коробчатой балки; 2 — наклонная арматура коробчатой балки-. 3 —обетонированные участки стальной балкн; 4 —поперечная напря­ гаемая арматура в плите

входит в щель между приемными уголками, после чего проводят затяжку высокопрочных болтов.

На практике находят применение и другие конструктивные реше­ ния [26].

В пролетных строениях объединенной конструкции может ока­ заться эффективным применение предварительно напряженной арма­ туры не только в плите проезжей части, но и в главных балках. В не­ разрезных пролетных строениях напрягаемая арматура может быть расположена наклонно в приопорных участках с заанкериванием в нижней обетонированной плите (рис. 10.8). При этом с целью повыше­ ния местной устойчивости стенок пролетного строения их целесооб­ разно также обетонировать.

Неразрезные сталежелезобетонные пролетные строения могут быть образованы из разрезных стальных балок с последующим устройством единой монолитной железобетонной плиты проезжей части и обетонированием пространства между торцами балок смежных пролетов. Для обеспечения сцепления стальных балок с бетоном на их торцовые по­ верхности предварительно приваривают анкерные штыри с пластинча­ тыми головками. Подобным же образом из разрезных стальных балок можно образовать многопролетную сталежелезобетонную конструк­ цию рамной системы.

Пролеты объединенных несущих конструкций эстакад и путепро­ водов не следует назначать более 100—120 м, поскольку при больших пролетах они становятся менее экономичными из-за значительного собственного веса железобетонной плиты.

Криволинейные пролетные строения малой кривизны можно состав­ лять из прямолинейных балок и криволинейной монолитной плиты,

245

имеющей необходимую кривизну фасадных граней. При большой кри­ визне оси конструкции в плане переходят на изготовление специальных криволинейных металлических балок. Их выполняют сварными со стенками, очерченными по цилиндрической поверхности, и криволи­ нейными поясами. Железобетонная плита для таких балок может быть как монолитной, так и из сборных блоков, располагаемых с поперечны­ ми швами переменной толщины. Радиусы кривизны в плане осей та­ ких пролетных строений изменяются от 50 до 300 м, пролеты — от 15 до 80 м при ширине проезжей части от 7 до 20 м. В поперечном сече­ нии обычно располагают симметрично две или четыре криволинейные балки. По статической схеме криволинейные балки чаще всего выпол­ няют разрезными или неразрезнымн.

Впролетных строениях объединенной конструкции нижние про­ дольные ветровые связи устанавливают при открытой форме попереч­ ного сечения. Роль верхних связей выполняет железобетонная плита,

10.3.КОНСТРУКЦИЯ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

Вгородских условиях часто оказываются целесообразными эстака­ ды и путепроводы с цельнометаллическими пролетными строениями.

Впроезжей части таких пролетных строений применяют ортотропную плиту, состоящую из покрывающего листа, подкрепленного продоль­

ными ребрами жесткости и поперечными балками.

При компоновке пролетных строений из нескольких одностенчатых балок их располагают в поперечном сечении с шагом 4—7 м (рис. 10.9, а). Нижние пояса главных балок обычно имеют развитое сечение. Толщина листов в нижних поясах в отдельных случаях со- ' ставляет 100 мм и более. Для обеспечения местной устойчивости стенок главных балок их усиливают поперечными и продольными ребрами жесткости, причем поперечные ребра устанавливают с обеих сторон стенки или только с одной внутренней стороны.

По длине пролетов через 6—9 м между главными балками устраи­ вают поперечные решетчатые связи, выполняемые обычно из одинар­ ных или сдвоенных элементов уголкового профиля. В опорных сече­ ниях требуется установка сплошностенчатых диафрагм. Для созда­ ния поперечных уклонов поперечные балки имеют переломы по оси проезжей части, а также в местах сопряжения проезжей части с тро­ туарами. Под тротуарами покрывающий лист может иметь меньшую толщину, чем в пределах проезжей части. Относительную высоту мно­ гобалочных пролетных строений принимают равной (1/15ч-1/30) I, где I — длина наибольшего пролета (при неразрезной схеме).

В современных эстакадах стремятся уменьшить число балок в по­ перечном сечении. Иногда при ширине пролетных строений до 30 м их устраивают только две. При этом расстояние между главными балка­ ми составляет до 15 — 20 м. При малой высоте главных балок и до­ статочно мощных поперечных балках поперечные связи можно не уст­ раивать (рис. 10.9, б). Если высота поперечных балок составляет ме­ нее 1/3 высоты главных балок, то устраивать поперечные связи необ­ ходимо. Их можно не крепить к поперечным балкам, если расстояние

246

r-r-rjggl

Рис. 10.9. Поперечные сечения цельнометаллических пролетных строений:

между главными балками менее 12—15 м (рис. 10.9, в). В пролетных строениях с более широкой расстановкой главных балок связи целесо­ образно присоединять к поперечным балкам, благодаря чему удается обеспечить необходимую жесткость поперечным сечениям. Высота пролетных строений с двумя одностенчатыми балками в реализованных сооружениях находится в пределах (1/15—1/25) I.

Наиболее распространенной формой поперечных сечений современ­ ных пролетных строений эстакад и путепроводов является коробча­ тая. При одноконтурном сечении можно обеспечить ширину проезда до 30 м (рис. 10.9, г). Расстояние между стенками одноконтурных сече­ ний принимают чаще всего равным 6—8 м, В отдельных случаях ши­ рина коробок понизу доходит до 12 м, а вылет консолей верхней ортотропной плиты составляет 10 м и более.

В криволинейных эстакадах весьма часто принимают одноконтур­ ное сечение с наклонными стенками (рис. 10.9,0). При различных ради­ усах кривизны по длине неразрезных пролетных строений перемен­ ность поперечных уклонов проезжей части может обеспечиваться за счет изменения высоты стенок. Вместо сплошных боковых стенок могут быть предусмотрены стенки сквозной конструкции. Такое реше­ ние представляется целесообразным при больших пролетах.

Для поддержания консолей верхней плиты с вылетом более 5—6 м в коробчатых пролетных строениях применяют подкосы, располагае­ мые с тем же шагом, что и поперечные балки (рис. 10.9, е). Особенно

247

целесообразным оказывается применение подкосов для балки жестко­ сти вантовых эстакад и путепроводов при закреплении вант по краям проезжей части.

Недеформируемость сечений коробчатых пролетных строений обес­ печивается устройством по их длине решетчатых связей, а в опорных сечениях — сплошностенчатых диафрагм.

Многоконтурные сечения в современных конструкциях применя­ ются достаточно редко. Расстояние между стенками, а также свесы верхней плиты не превышают обычно 6,0—7,0 м (рис. 10.9, ж). Внут­ ренние стенки располагают вертикально, а внешние могут быть и на­ клонными.

Широкое распространение для пролетных строений городских тран­ спортных сооружений имеют полуоткрытые сечения с несколькими замкнутыми контурами (рис. 10.9, з). Высота пролетных строений с такой формой сечения получается сравнительно небольшой и может составлять 1 '40 длины пролета и даже менее. Ширина коробчатых ба­ лок в пролетных строениях с полуоткрытым сечением может прини­ маться от 2,0 до 7,0 м.

Продольные ребра ортотропных плит выполняются из полосовой стали, перевернутых тавров, уголков, а также трапецеидальных, тре­ угольных, U-образных тонкостенных профилей (рис. 10.10). На прак­ тике находят применение и другие разновидности ребер с открытым или замкнутым сечением.

В конструкциях эстакад применяются в отдельных случаях ортотропные плиты, в состав которых входят только покрывающий лист толщиной 10 16 мм и поперечные ребра жесткости с замкнутой фор­ мой сечения (см. рис. 10.9, з). Шаг таких поперечных ребер принимают несколько большим, чем для продольных ребер такой же формы.

При традиционной конструкции ортотропной плиты поперечные балки имеют перевернутое тавровое сечение. Высота поперечных ба­ лок в пролетных строениях с открытым или замкнутым поперечным сечением обычно не превышает 0,8 м (см. рис. 10.9, а, б, в).

Продольные ребра жесткости проходят непрерывно по всей длине сооружения, поэтому в поперечных балках предусматриваются выре­ зы той или иной формы (см. рис. 10.10). В ортотропной плите проез­ жей части для передачи поперечных сил с продольных ребер попереч-

Рис. 10.10. Типы сопряжений продольных ребер ортотропных плит с поперечны­ ми балками и ребрами:

/ —покрывающий лист; 2 ■-поперечная балка; 3 - продольные ребра верхней ортотропной плиты; 4 —поперечное ребро; 5 - продольное ребро иижней ортотропной плиты

248

Рис. 10.11. Монтажные стыки продольпых ребер и поперечных балок ортотропных плит проезжен части:

ным балкам обычно осуществляют приварку продольных ребер к со­ прикасающимся с ними стенкам поперечных балок (см. рис. 10.10, а,б). В нижней ортотропной плите продольные ребра проходят в вырезах поперечных ребер, не соприкасаясь с их стенками (см. рис. 10.10, в).

В ортотропной плите криволинейных пролетных строений приварка продольных ребер к стенкам сопрягающихся поперечных балок неже­ лательна из-за возникновения существенных дополнительных напря­ жений. Передача поперечных сил от ребер к поперечным балкам может быть обеспечена за счет увеличенной жесткости покрывающего листа.

На монтаже стыки продольных ребер жесткости ортотропных плит проезжей части выполняют на высокопрочных болтах или на сварке и размещают в трети пролета между поперечными балками (рис. 10.11, а , б).

Выполнению болтового стыка продольных ребер предшествует на­ ложение стыкового сварного шва покрывающего листа. Для облегче­ ния работ по устройству монтажного стыка и уменьшения остаточных напряжений предусматривают незаверенные участки угловых швов соединения ребер с покрывающим листом. Этим же целям служит тех­ нологический вырез в верхней части ребра. Незаверенные участки на­ зываются роспусками. После установки двусторонних накладок и за­ тяжки болтов производят заварку роспусков.

Аналогично выполняются монтажные стыки поперечных балок на высокопрочных болтах (рис. 10.11, в).

249