4.2.3. Свайные и стоечно-эстакадные мосты

Полносборные железобетонные свайные и стоечно-эстакадные мосты (ССЭМ) рекомендуется применять для путепроводов, виадуков, малых и средних мостов на периодически действующих водотоках. ССЭМ относят к рациональным типам мостов при наличии пучения грунта основания и возможного наледеобразования.

ССЭМ применяют при соблюдении условий: высота моста Н_м 8 м; длина пролетных строений15 м; толщина льдаh_л0,5 м; скорость течения водыv2 м/с (рис. 4.10). Автором внедрения данных конструкций в практику строительства мостов является профессор Н.М. Колоколов.

Особенность ССЭМ – применение гибких опор, состоящих из железобетонных свай или стоек. Наиболее рациональным считается решение с применением основных длиной  12 м и переходных пролетов длиной = 6 м, что позволяет обеспечить продольную устойчивость моста (рис. 4.10) [5].

Рис. 4.10. Свайные и стоечно-эстакадные мосты: а – свайно-эстакадный; б – стоечно-эстакадный; 1 – пролетное строение; 2 – свая; 3 – сборный ригель; 4 – опорная часть; 5 – стойка; 6 – монолитная анкерная плита; 7 – распределительные плиты

Опоры моста состоят из сборной подферменной плиты (ригеля), расположенной над грунтом, призматических свай с размерами сечений 3535 или 4040 см, а также стоек, устанавливаемых на анкерные плиты (монолитный «стакан») и распределительные плиты толщиной 0,7–1,0 м (рис. 4.10).

К достоинствам ССЭМ относят: высокую степень индустриализации (коэффициент индустриализации К_инд= 0,930,97), малую трудоемкость процессов их сооружения и экономный расход материалов.

4.2.4. Ребристые пролетные строения с напрягаемой арматурой

Главным недостатком железобетонных пролетных строений является образование в процессе эксплуатации трещин. Их происхождение в бетоне растянутой зоны обусловлено достижением в арматуре напряжений, значения которых приближаются к расчетным сопротивлениям (рис. 4.11).

В целях увеличения трещиностойкости пролетных строений под действующими нагрузками применяют предварительно напрягаемую арматуру. При этом в растянутой зоне бетона от внешней нагрузки возникают напряжения сжатия, а в арматуре – растяжения (рис. 4.11,б).

Рис. 4.11. Схема напряженно-де­формированного состояния железобетонного пролетного строения: а – с ненапрягаемой арматурой в период эксплуатации; б – с напрягаемой арматурой после изготовления; 1 – растягивающие усилия; 2 – сжимающие усилия; 3 – усилия натяжения арматуры; 4 – трещины

Для создания наибольшего эффекта в предварительно на­пряженных пролетных строениях используют высокопрочную арматуру и бетон повышенных классов.

Для создания предварительных напряжений в бетоне применяют способы натяжения на упоры и бетон.

В качестве напрягаемой арматуры применяют высокопрочную сталь. Наибольшее распространение получила арматура в виде пучков из проволоки диаметром 5 мм с числом проволок в пучке от 18 до 60.

Общий вид преднапряженного пролетного строения под железнодорожную нагрузку приведен на рис. 4.12, табл. 4.3. Общая характеристика пролетного строения соответствует типовому проекту «Пролетные строения из предварительно напряженного железобетона длиной 18,7, 23,6 и 27,6 м для железнодорожных мостов в северном исполнении» (серия 3.501–99, инв. № 556) разработки ЛГТМ, 1976 г.

Пролетные строения состоят из двух блоков, объединяемых монтажным стыком поперечных диафрагм (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Ребристое преднапряженное пролетное строение под железнодорожную нагрузку: а – фасад пролета; б – поперечное сечение в середине и на опоре

Таблица 4.3

Общая характеристика ребристых пролетных строений с напрягаемой арматурой под железнодорожную нагрузку

Расчетный пролет , м	Полная длина , м	Высота балки, м	Строительная высота , м	Материалоемкость		Масса одного блока, т
				бетона балок, м3	арматуры, т
18,0 22,9 26,9	18,7 23,6 27,6	1,55 1,85 2,25	2,05 2,35 2,75	45,5 63,4 82,0	7,91 10,60 14,68	60,9 82,9 107,6

Напрягаемую арматуру в железобетонных пролетных строениях располагают по четырем вариантам: рабочую в нижнем растянутом поясе одиночными прямолинейными пучками (рис. 4.13,а), рабочую в нижнем и верхнем поясах (рис. 4.13,б), рабочую в нижнем поясе с отгибами криволинейного или полигонального очертания на опорных участках (рис. 4.13,в), рабочую в нижнем поясе и вертикальные или наклонные хомуты (рис. 4.13,г).

Учитывая, что прямолинейные пучки нижнего пояса не работают на поперечную силу, для уменьшения главных растягивающих напряжений применяют полигональную арматуру. В местах отгиба полигональной арматуры устанавливают оттяжки. Отгиб пучков арматуры производят под углом 15–20^о. В этих же целях применяют преднапряженные хомуты в приопорных сечениях.

Напрягаемую арматуру нижнего пояса в виде прямолинейных или полигональных пучков закрепляют в бетоне с помощью анкеров (рис. 4.13). При натяжении арматуры на упоры применяют каркасно-стежневой анкер (рис. 4.14), а на бетон – анкер конусного типа (рис. 4.15).

Концы пучков выпускают на 60 см за торец балки в целях закрепления их на стенде. После натяжения арматуры эти концы обрезают. По длине балки анкеры размещают в соответствии с эпюрой изгибающих моментов.

Рис. 4.13. Схемы армирования пролетных строений с напрягаемой арматурой

Рис. 4.14. Схема каркасно-стержневого анкера: а – анкер; б – диафрагма; 1 – арматурный пучок; 2 – стержень; 3 – диафрагма с пазами; 4 – скрутка из проволоки

В условиях сурового климата к бетону и арматуре пролетных строений с напрягаемой арматурой предъявляются повышенные требования. Предпочтение отдают высоким классам бетона (В 30 и выше), марке по морозостойкости F300, а при приготовлении бетонной смеси строго регламентируют марки цемента.

В практике эксплуатации нашли применение пролетные строения из преднапряженного железобетона, состоящие из двух блоков коробчатого сечения разработки ЛГТМ (1959 г., инв. № 9578, рис. 4.16, табл. 4.4).

Рис. 4.15. Конусный анкер: 1 – колодка; 2 – конусная пробка; 3 – отверстие для нагнетания

Рис. 4.16. Схема пролетного строения коробчатого сечения

Таблица 4.4

Характеристика пролетных строений (инв. № 9578)

Расчетный пролет, м	Полная длина, м	Вес одного блока, тс
8,7 10,8 12,8 15,8 18,0 22,9	9,3 11,5 13,5 16,5 18,7 23,6	20,8 25,9 32,4 50,3 61,6 91,3