книги / Проектирование транспортных сооружений

Рис. 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

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

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

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

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

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