СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МОСТА Российский патент 1995 года по МПК E01D21/00 E01D101/26 

Изобретение относится к строительству и касается возведения мостов с использованием конструктивных элементов, скомбинированных из стали и бетона.

Известен способ возведения моста, включающий монтаж стальной части пролетного строения и последующее выполнение его бетонной части. Недостаток известного способа заключается в сложности его выполнения.

Поставленная техническая задача решена за счет того, что в способе возведения моста, включающем монтаж стальной части пролетного строения и последующее выполнение его бетонной части, бетонную часть выполняют путем распыления бетона на стальную часть, в качестве которой используют профилированный лист, после чего соединяют бетон с профилированным листом крепежными средствами, причем распыление бетона осуществляют участками и послойно с возможностью по крайней мере частичного схватывания бетона предыдущего слоя. При этом целесообразно между слоями бетона размещать железные или стальные элемент; бетон распылять на обе поверхности профилированного листа; слои выполнят из различного бетона; в качестве бетона использовать фибробетон или легкий бетон с заполнителем в виде волокон или пористых гранул; профилированный лист выполнять с сеткой; сетку прикреплять к профилированному листу по крайней мере на участка, образующих в направлении распыления желоба, при этом возможно размещение сетки в углублении, которое предварительно образуют на профилированном листе, и обжатие профилированного листа на смежных с сеткой участках для крепления сетки; для соединения профильного листа с бетоном на профилированном листе образовывать отверстия с зазубренными краями или гофры, например, переменной ширины в поперечном направлении.

Аналогично пролетному строению могут быть выполнены комбинированные сталебетонные конструкции различного назначения.

На фиг. 1 показана комбинированная конструкция в вертикальном положении на стадии нагнетания или распыления бетона на одну ее поверхность; на фиг. 2 то же, на стадии распыления бетона на другую поверхность; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 то же на фиг, 3, вариант; на фиг. 5 то же на фиг. 3, вариант; на фиг. 6 то же на фиг. 3, вариант; на фиг. 7 сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 8 узел I на фиг. 7, вариант выполнения; на фиг. 9 деталь 15 на фиг. 8; на фиг. 10 разрез В-В на фиг. 8; на фиг. 11 поперечное сечение профилированного листа с сеткой перед распылением и после частичного распыления бетона, вариант выполнения; на фиг. 12 узел II на фиг. 11; на фиг. 13 общий вид профилированного листа с сеткой перед распылением бетона; на фиг. 14 фрагмент профилированного листа с сеткой; на фиг. 15 то же на фиг. 14, вариант; на фиг. 16 общий вид фундамента или несущей стены из комбинированных конструкций на стадии нанесения бетона; на фиг. 17 сечение по Г-Г на фиг. 16 после нанесения бетона, вариант; на фиг. 18 фрагмент пролетного строения моста на стадии выполнения бетонной части; на фиг. 19 сечение Д-Д на фиг. 18 после нанесения бетона; на фиг. 20 фрагмент профилированного моста на стадии альтернативного крепления к листу сетки; на фиг. 21 то же на фиг. 20, после крепления сетки; на фиг. 22 общий вид комбинированной конструкции; на фиг. 23 сечение по Е-Е на фиг. 22 перед нанесением бетона, вариант; на фиг. 24 сечение по Е-Е на фиг. 22 после частичного нанесения бетона, вариант; на фиг. 25 общий вид моста, вариант; на фиг. 26 сечение по Ж-Ж на фиг. 25; на фиг. 27 поперечное сечение моста, вариант.

Комбинированные конструкции выполнены путем распыления бетона на профилированный металлический лист. При возведении крупных сооружений, в том числе мостов, нагнетание или распыление бетона на профилированные листы осуществляется после их монтажа, в результате чего упрощаются работы по перемещению и установке конструкций. Бетонные работы могут выполняться с помощью малогабаритного и распылительного оборудования. Незагруженный бетоном профилированный лист представляет собой тонкой и относительно легкий элемент и поэтому может легко перемещаться на месте строительства.

При необходимости комбинированная конструкция может быть образована из различных бетонных слоев для образования конечного изделия с требуемыми качествами. Структурные компоненты, подвергающиеся воздействию растягивающих напряжений, могут изготавливаться, например, из фибробетона, а компоненты, подвергающиеся воздействию шума, могут быть изготовлены из шумопоглощающего пористого материала. Шумопоглощающим или облегчающим конструкцию материалом может быть керамзит, содержащий легкий бетон или пенистый раствор. Для повышения пористости в массу, подлежащую распылению или нагнетанию, могут добавляться покрытые цементом или бетоном частицы (мелкие куски) ячеистого пластика или куски дерева.

Профилированный армирующий лист служит в качестве усиливающей арматуры в конечной конструкции, но при необходимости можно также между разными нагнетаемыми слоями помещать дополнительное армирование, например армирующие сетки в зонах наибольших напряжений, включая общее армирование в виде стержней с ребрами жесткости, предварительно напряженные стальные профили и т.д. Армирующие элементы могут добавляться постепенно во время строительства после того, как схватятся предшествующие слои бетона, и они становятся способными выдерживать следующую добавляемую массу.

Распыление бетона может производиться сухим или мокрым распылением. Уже схватившиеся слои торкрет-бетона служат частично в качестве формы-изложницы для последующих слоев вместе с профилированным листом.

На фиг. 1 показано в основном покрытие профилированного листа 1 бетоном 2. Бетон обычно подается под давлением из трубопровода 3. Профилированный лист 1 имеет желоба 4 и гребни 5 со стороны, обращенной к направлению распыления бетона. Бетонный слой обычно сначала осаждается в основаниях желобов 4 за счет отражения бетонной струи 6 от наклонных поверхностей профилированного листа 1. Профилированный лист 1 предпочтительно выполнять из стали. Адгезия бетонного слоя к поверхности профилированного листа 1 может усиливаться путем временного намагничивания профилированного листа 1 посредством электромагнита и путем напыления на лист 1 такой бетонной массы, которая содержит намагничивающие частицы, например, наполнителя или стальное волокно. На фиг. 1 профилированный лист показан в вертикальном положении при использовании его например, для ограды, стенки или шумового барьера. Конструкция может быть также установлена в горизонтальном или наклонном положении. В случае, показанном на фиг. 1, гребни 4 могут быть покрыты бетоном 2.

На фиг. 2 показано распыление бетона также на противоположной стороне профилированного листа 1. Таким образом образована комбинированная конструкция, покрытая бетоном 2 с двух сторон.

На фиг. 3 показана в сечении комбинированная конструкция, в которой обе стороны профилированного листа 1 покрыты слоем бетона 2, который по существу соответствует основной конфигурации профилированного листа 1. Таким образом, стальной профилированный лист защищен от коррозии. В то же время вертикальная жесткость на изгиб конструкции увеличивается, что значительно превышает аналогичную жесткость у простого профилированного листа 1. Конструкция, показанная на фиг. 3, может использоваться в качестве одинарного шумового барьера.

На фиг. 4 одна из бетонных поверхностей 7 комбинированной конструкции выполнена плоской, например, для фасада здания. Плоская поверхность 7 может быть образована, например, путем разравнивания поверхности влажного торкрет-бетона сразу после распыления. Как альтернатива, можно использовать временно перекрывающую форму, в результате чего распыление производится в вертикальном направлении обычно сверху между профилированным листом 1 и перекрывающей формой. Конструкция снабжена усиленными ребрами 8 на одной стороне профилированного листа 1, в то время как основная конфигурация другой стороны следует профилированному листу 1 и становится более легкой по весу благодаря своим впадинам.

На фиг. 5 показано горизонтальное сечение конструкции, в которой одна сторона профилированного листа покрыта прочным слоем 2 торкрет-бетона, например фибробетона, а другая сторона покрыта пористым бетоном 9. Показанная конструкция может служить в качестве шумового барьера с расчетом, что пористый бетонный слой 9 располагается со стороны шума для поглощения звуковых волн, а другой усиленный слой 2 располагается со стороны горизонтальных нагрузок, например, против направления ветра. На стороне пористого бетона можно также распылять прочный бетон, если это требуется для прочности.

На фиг. 6 показано горизонтальное сечение шумового барьера, в котором на одной стороне профилированного листа нанесен распылением слой 9 пористого бетона. Конструкция затем снабжается зажимами 10 для крепления сетки 11 или тканого материала, на которую напыляется тонким слоем масса фибробетона или цементного клея 12. Шумовая волна 13 способна проникнуть через слой 12 и сетку 11 во внутриструктурные полости 14, в которых шум останется как эхо и постепенно исчезает в слое 9 пористого бетона.

На фиг. 7 показана в сечении комбинированная конструкция, в которой участки желобов 4 профилированного листа 1 снабжены сетками 11, способствующими адгезии массы торкрет-бетона 2 к поверхности профилированного листа 1. Сетки 11 могут быть выполнены из тонкого стального листа путем разрезания так называемого развальцованного металлического листа, через прорези которого проникает бетонная масса. Первый слой бетона напыляется на профилированный лист 1, подача бетона на сетку предпочтительно выполняется при низком давлении или увеличенном расстоянии распыления больше нормального, чтобы масса не отскакивала от плоской поверхности. Неровная конфигурация сетки 11 улучшает ситуацию, например, в случае развальцованного металлического листа. Сетка 11 может быть установлена свободно на участках желобов 4 профилированного листа или может временно крепиться магнитным способом путем намагничивания профилированного листа 1 с помощью электромагнита, например, на стороне, противоположной стороне распыления, в течение периода распыления. Сетка 11 может также крепиться к профилированному листу 1 посредством заклепок, сварки или прикручивания проволокой. При необходимости профилированный лист 1 может быть полностью покрыт сеткой 11 даже с обеих сторон перед распылением бетона. Как только ровный тонкий слой бетона 2 образуется на поверхности профилированного листа 1, на него легко добавить остальной бетон. Характеристики схватывания свежего бетона 2 отличные.

На фиг. 8 показано крепление сетки 11 к профильному листу 1 посредством зажима 15, концы 16 которого заводятся в отверстия 17 листа 1 и обжимаются в направлении друг к другу, в результате чего сетка 11 прочно крепится к профилированному листу 1.

На фиг. 9 показана одна конфигурация зажима перед креплением его к профилированному листу 1. Концы 16 зажима могут быть нарезные для улучшения схватывания в бетоне.

На фиг. 10 показана нарезная сетка 11, прикрепленная посредством пластинообразных зажимов 15 к профилированному листу 1. Сетка из развальцованного металлического листа включает в себя неразрезанные участки 18 тонкого листа, имеющего высокую прочность на разрыв, особенно в продольном направлении 19. Сетка предпочтительно размещается с расчетом, чтобы основные растягивающие напряжения в конструкции располагались в направлении 19. Обычно это направление является направлением гребней 5 и желобов 4. Таким образом, такая сетка 11 увеличивает прочность комбинированной конструкции.

На фиг. 11 показан вариант реализации, в котором концы сетки 11 зажаты в углублениях 20 профилированного листа 1. Углубления 20 служат также для предотвращения отсоединения затвердевшего бетона от профилированного листа 1, так как поверхности 21 с поперечно направленными выемками подвергаются воздействию сил сжатия. Бетонный слой 2, полученный после распыления, работает по типу стойки или балки 22, которая усилена сеткой 11 и действует между расширенным основным контуром профилированного листа 1 и небольшими поперечными участками 21. Стойки или балки 22 являются просто воображаемыми структурными компонентами. В действительности они являются частями большого количества бетонной массы. Поперечные участки 21 и сетка 11 имеют большое значение для совместной работы профилированного листа и бетонного слоя. При необходимости может применяться плотный рисунок поперечных участков 21 в профилированных листах 1.

На фиг. 12 показывает вариант реализации, аналогичный тому, который показан на предшествующей фигуре, но в котором дополнительно использована пружина 23 для улучшения удерживания сетки 11, при этом пружина прижимает сетку в углублениях 20. Сама сетка 11 может также быть выполнена как пружина.

На фиг. 13 показан вариант реализации, в котором сетки 11 смонтированы на разных сторонах профилированного листа 1, при этом концы сетки упираются друг в друга с разных сторон поперечных поверхностей 21. Таким образом, армированные последовательные бетонные балки 22, образованные во время распыления бетона, могут также опираться друг на друга в результате воздействия сил сжатия.

На фиг. 14 показан вариант реализации, в котором сетка 11 закреплена в углублениях 20 профилированного листа 1 путем сгиба и плотного прижатия профилированного листа 1 к концам сеток 11. Неразрезанный участок 18 сетки 11 из развальцованного металлического листа выгибается, чтобы выйти из плоскости профилированного листа 1, и сжимается в направлении профилированного листа 1 для образования боковых выступов 24 на каждой стороне выгнутого участка 25, проходящего в том же направлении, как и профилированный лист 1. Поверхность выступов 24 образует гофры, которые связывают сетку 11 с последовательно изготавливаемым бетонным слоем. При необходимости такая прочная сетка может служить для значительного армирования конструкции. В этом случае воображаемая стойка или балка 22 является частично горизонтальной и частично вертикальной. Смежные боковые выступы 24 профилированного листа могут быть приведены в контакт друг с другом, в результате чего воображаемые элементы 22 толкают друг друга при соприкосновении во время сжатия.

На фиг. 15 показан вариант реализации, в котором сетки 11 смонтированы на любой стороне профилированного листа 1 в результате сжатия вместе смежных углублений 20 и частей профилированного листа 1 вокруг них.

На фиг. 16 показано основание, в котором профилированный лист 1 покрыт бетонным слоем 2, нанесенным распылением, для повышения прочности профилированного листа 1, используемого как опалубка на последующей стадии. Путем увеличения ширины опорной части на постели 26 также можно образовать опорную стену, которая может быть заполнена литым бетоном, если это необходимо. До литья отдельные половины, изготовленные с помощью торкрет-бетона связываются друг с другом, например, посредством стальных зажимов. На фиг. 16 показан вариант, который также может применяться, когда возводится конструкция в виде платформы.

На фиг. 17 изображено горизонтальное сечение основания с тепловой изоляцией 27 на одной стороне профилированного листа. Промежуточное пространство 28 в основании может быть заполнено литым бетоном.

На фиг. 18 показана конструкция моста, в которой пролетное строение изготавливается путем нанесения отдельными участками слоев торкрет-бетона на верхней поверхности профилированного листа 1.

Профилированный лист 1 служит первоначально как форма-изложница и опора для комбинированной конструкции. Профилированный лист 1 смонтирован предварительно в контур, соответствующий конструкции моста, например вдоль рабочего места в конструкции большого размера. Сборка требуемого профилированного листообразного блока может быть выполнена путем использования профилированных листов, поддерживаемых, например, на грунте льде или понтонах. Профилированные листы могут быть соединены вместе, например, посредством заклепок, точечной сварки или винтов. Профилированный листообразный блок, соответствующий конструкции, устанавливается на опорах 29 моста. Тонкая листовая конструкция является относительно легкой, так что возможно перемещение даже больших структурных компонентов. Во время перемещения бетонные слои, увеличивающие вес конструкции, еще не присутствуют в значительных количествах. Даже во время перемещения возможно крепление профилированного листа с помощью стальных сеток 11 или специальных скоб 30 для повышения прочности во время переноса. Когда конструкция типа профилированного листа служит в качестве формы, прочность может быть временно повышена посредством временных диагональных тросов или других креплений, пока конструкция не достигнет достаточной и необходимой прочности. Расширенная поверхность профилированного листа 1 предпочтительно обеспечивается с помощью профилированных форм для увеличения жесткости, особенно до совместной работы с бетона.

Бетонная смесь наносится распылением только после установления профилированного блока в требуемом или почти в требуемом положении. Последовательность распыления может планироваться с расчетом, чтобы сначала смежно с опорами 29 были образованы слои, повышающие прочность. Обычно этим бетонным слоям дают возможность схватиться до начала продолжения распыления в любом месте. Между разными бетонными слоями можно вставлять армирующие сетки 11 с расчетом, что в зонах наибольших напряжений установлены более прочные армирующие сетки 11. Предварительно напряженные тросы также могут устанавливаться между разными слоями торкрет-бетона для увеличения прочности конечной конструкции. Для повышения прочности профилированного листообразного блока при монтаже можно напылять небольшое количество бетона на соответствующие зоны профилированного листа 1 до начала монтажа.

На фиг. 19 показано поперечное сечение моста согласно изобретению. Верхняя кромка профилированного листа 1 имеет ответвление 31, при этом между ответвлениями 31 и профилированным листом 1 образуется бункерообразное пространство 32. Это пространство может быть заполнено бетоном для увеличения прочности кромки профилированного листа 1. Заполнение бетоном может производиться до монтажа профилированного блока в конечное положение. На фиг. 19 показаны также сетки 11, расположенные между разными слоями торкрет-бетона. Заполненное бетоном бункерообразное пространство 32 служит для соединения между настилом 33 моста и несущей нагрузку конструкцией. Мостовой настил 33 может быть создан, например, на верхней поверхности профилированного листа. Бункерообразные пространства 32 могут снабжаться захватывающими средствами между несущей нагрузку конструкцией и настилом 33. Мостовой настил 33 может также быть выполнен традиционно путем использования бетонных элементов или путем литья на месте строительства.

На фиг. 20 показан вариант осуществления изобретения, в котором сетка 11, содействующая адгезии торкрет-бетона 2 к поверхности профилированного листа 1, монтируется в углублениях 20 листа 1. Боковые стенки 34 углублений могут сводиться вместе, как показано на фиг. 21, для прочного крепления сетки между стенками 34. Таким образом, сетка 11 остается прочно закрепленной на профилированном листе 1, предотвращая отсоединение в последующем наносимого слоя торкрет-бетона от профилированного листа 1. Неразрезанные листовые участки сетки согнуты и заведены в углубления 2, и затем плотно зажаты между боковыми стенками 34. Адгезия бетона к поверхности профилированного листа 1 в начальной стадии распыления бетона может также быть повышена путем огрубления поверхности профилированного листа, например, с помощью большого числа перфораций с грубыми кромками или насечек.

На фиг. 22 показана в перспективе комбинированная конструкция с продольными соединительными профилями 35. На верхней поверхности профилированного листа 1 и сетки 11 нанесен распылением тонкий слой бетона 2, который после схватывания придает конструкции такую прочность, что более тяжелая бетонная масса 36 может быть залита без специальных опорных систем. Боковые выступы 22 и сетка 11 вместе служат для удерживания бетона прочно скрепленным с профилированным листом 1 с расчетом, что его прочность на растяжение может полностью использоваться. Соединительные профили 35 могут также быть выполнены на разных уровнях, если это необходимо. Боковая поверхность профилей может, например, быть гофрированной в вертикальном направлении, в результате чего ширина выступов 24 может изменяться. Таким образом листообразные элементы 1 и 11 не могут перемещаться относительно друг друга. При необходимости конструкция может быть предварительно напряжена с помощью растягивания профилированного листа 1 и сетки 11 в направлении сформованных профилей во время литья, при этом стальные элементы 11 и 1 соответственно создают в бетоне 2 и 36 силу сжатия для увеличения прочности.

На фиг. 23 показано одно возможное сечение по Е-Е на фиг. 22 перед заливкой бетона. Между соединительными профилями 35 и листообразными элементами 1 и 11 после заполнения бетоном образуется зона сжатия, в которой бетон благодаря своей прочности на сжатие сохраняет прочную листообразную конструкцию в бетонной массе.

На фиг. 24 показано альтернативное сечение по линии Е-Е на фиг. 22. В этом случае между листообразными элементами 1 и 11 образовано пространство 37. Через прорези развальцованного металлического листа 11 бетон 2 может также заполнять пространство 37 для образования зоны сжатия 22 в нем таким же образом, как и соединительный профиль 35. Путем размещения развальцованного металлического листа 11 как можно дальше от профилированного листа 1 напряжение может распределяться по большей площади бетонной массы 2. В случае фиг. 22 образуется пустое пространство 38 внутри соединительного профиля 35. Оно может быть образовано без расширения боковых выступов 24 до чрезмерной ширины.

На фиг. 25 показан вариант моста на установочной стадии, когда внутренняя поверхность листа 1 мостового проема 39 покрывается слоем торкрет-бетона. Вопрос может быть о дорожке на мосту для пешеходов и велосипедного движения или стоках для прохода воды. Сформованные профили листов 1 располагаются в направлении поперечного сечения для придания конструкции наибольшей по возможности жесткости в этом направлении по отношению к разным нагрузкам. В принципе, фиг. 25 может также показывать большой тоннель для автомобильного транспорта. Таким же образом можно построить туннелеобразный барьер против шума вдоль пути движения транспорта.

На фиг. 26 показано горизонтальное сечение по линии Ж-Ж на фиг. 25. На нем более четко изображены участки желобов 4 профилированного листа 1, в которые наиболее легко проникает распыляемый бетон 2. Подающий бетонную массу трубопровод 3 показан в общем виде. До нанесения покрытия внутри предпочтительно нанести слой торкрет-бетона снаружи конструкции в виде бетонного слоя 8, прежде чем конструкцию загружают внешней нагрузкой. Конструкции пешеходной дорожки и водостока главным образом подвергаются воздействию сжимающих сил, которые воспринимаются бетоном 2 и 8. В обычном водостоке типа гофрированной трубы, которая выполнена из стального листа, все напряжения должны восприниматься стальными листами. Поэтому толщина стального листа становится большой и увеличивает производственные затраты. В комбинированном исполнении профилированный лист может быть очень тонким, и поэтому является недорогим. Во время операции распыления бетона, например, можно размещать под бетонными слоями разные средства, такие как электрические кабели или другие провода 40, так что они будут заделаны в законченной конструкции. Законченная поверхность может быть выполнена, например, плоской. Ввиду крепления бетонных слоев 2, 8, нанесенных с разных сторон, предпочтительно использовать сетки 11, закрепленные посредством соединительного профиля 35 на обеих сторонах профилированного листа 1.

На фиг. 27 показан в принципе вид поперечного сечения моста. Профилированный лист 1, являющийся несущей конструкцией, например, балкой коробчатого сечения, покрывается сначала на внутренней стороне, например, слоем 2 торкрет-бетона для повышения прочности. После схватывания этого слоя 2, профилированный лист 1 монтируется в поперечном положении. Одновременно можно нанести наружный слой торкрет-бетона 41 на верхнюю часть профиля. После его схватывания может быть отлит мостовой настил 42 путем использования, например, литого бетона 43. Наконец, нижняя часть наружной поверхности может быть покрыта слоем 8 торкрет-бетона. Между наружными поверхностными слоями 41 и 8 могут оставаться соединительные элементы 44. При необходимости можно создать конструкцию моста также с вертикальной стойкой в середине коробки.

Сущность изобретения: при возведении моста монтируют стальную часть пролетного строения и затем выполняют его бетонную часть. В качестве стальной части используют профилированные листы. Бетонную часть выполняют путем распыления бетона на одну или обе поверхности профилированного листа. 10 з. п. ф-лы, 27 ил.

1. СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МОСТА, включающий монтаж стальной части пролетного строения и последующее выполнение его бетонной части, отличающийся тем, что бетонную часть выполняют путем распыления бетона на стальную часть, в качестве которой используют профилированный лист, после чего соединяют бетон с профилированным листом крепежными средствами, причем распыление бетона осуществляют участками и послойно с возможностью по крайней мере частичного схватывания бетона предыдущего слоя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между слоями бетона размещают железные или стальные элементы. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что бетон распыляют на обе поверхности профилированного листа. 4. Способ по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что слои выполняют из различного бетона. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что в качестве бетона используют фибробетон или легкий бетон с заполнителем в виде волокон или пористых гранул. 6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что профилированный лист выполняют с сеткой. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что сетку прикрепляют к профилированному листу по крайней мере на участках, образующих в направлении распыления желобы. 8. Способ по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что концы сетки размещают в углублениях, которые предварительно образуют на профилированном листе. 9. Способ по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что для крепления сетки осуществляют обжатие профилированного листа на смежных с сеткой участках. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что для соединения профильного листа с бетоном на профилированном листе образуют гофры или отверстия с зазубренными краями. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что гофры образуют переменной ширины в поперечном направлении.