СБОРНОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ МОСТА И МОСТОВОЕ ПОЛОТНО Российский патент 1997 года по МПК E01D12/00 E01D19/12 

Изобретение относится к мостостроению вместо сборно-монолитных балочных ребристых пролетных строений с продольным членением и других сборных пролетных строений длиной до 63 м.

Наиболее близким по технической сущности является сборное пролетное строение моста, состоящее из двух главных балок со связями между ними, включенной в совместную работу с главными балками ортотропной плиты проезжей части, ребра который, совпадающие с главными балками связаны с последними, и тротуарных блоков с ограждением (SU, авт. св. 1694768, кл. E 01 D 9/02 1991 г).

Недостатки. Недостаточно высокая технологичность строительства моста, ввиду разнотипности элементов плиты проезжей части и высокой трудоемкости изготовления и монтажа ее, а также повышенная металлоемкость пролетного строения. Ограничение области применения большими пролетами: для автодорожных мостов рационально при пролетах свыше 100 м.

Предлагаемыми техническими решениями решается задача повышения технологичности и качества строительства мостов, унификации элементов пролетного строения и расширения области использования сборных железобетонных пролетных строений, например, до 63 м.

Поставленная задача решается сборным пролетным строением моста, в состоящим из двух главных балок со связями между ними и включенной в совместную работу с главными балками ортотропной плиты проезжей части, ребра которой, совпадающие с главными балками, связаны с последними, а также тротуарных блоков с оргаждением, в котором ортотропная плита проезжей части выполнена из железобетонных тонкостенных сводчатых оболочек с ребрами в доль главных балок, а покрытие с ребрами выполнена из монолитного железобетона, железобетонные сводчатые оболочки уложены на главные балки с зазорами между ними, зазоры над главными балками перекрыты траверсами и в них через траверсы и верхние пояса главных балок пропущены нагруженные хомуты, ребра покрытия выполнены поперек пролетного строения в зазорах между железобетонными сводчатыми оболочками и связаны с главными балками по крайней мере посредством нагруженных хомутов, при этом оболочки заанкерены в покрытии в обжатом вдоль пролетного строения состоянии.

В случае выполнения балок из железобетона в местах зазоров между оболочками главные балки снабжены петлевыми выпусками арматуры для связи с арматурными сетками монолитного железобетонного покрытия.

Целесообразно вертикальные стенки железобетонных главных балок выполнить с наружными металлическими листами в составе арматурных каркасов, а связи между главными балками выполнить в виде пространственных металлических ферм и прикрепить их к наружным металлическим листам стенок главных балок. При этом под ребра оболочек, совпадающие с главными балками, уложен слой эпоксидного клея. Можно главные балки пролетного строения выполнить из металла.

Известно также мостовое полотно, содержащее одежду ездового полотна по плите проезжей части пролетного строения, железобетонные тротуарные блоки, включающие колесоотбойную стенку с консолью и пазы под тротуарные блоки в одежде ездового полотна (Строительство малых и средний автодорожных мостов. Обзорная информация "Автомобильные дороги", 1986, N 5, с.5, 9, рис. 2.5).

Недостатки трудоемкость герметизации сопряжения тротуарного блока с плитой проезжей части и невысокая прочность его, что обуславливает нарушение целостности гидроизоляции при наезде автомобиля на колесоотбойное ограждение и низкое качество восстановительных работ.

Поставленную задачу решает также и мостовое полотно, содержащее одежду ездового полотна по плите проезжей части пролетного строения, железобетонные тротуарные блоки, включающие колесоотбойную стенку с консолью и пазы под тротуарные блоки в одежде ездового полотна, в котором тротуарный блок снабжен по крайней мере двумя ребрами жесткости, пазы под тротуарные блоки выполнены П-образными, причем вертикальные составляющие этих пазов соответствуют ребрам жесткости тротуарных блоков и предусмотрены в плите проезжей части с уклоном в сторону проезжей части, а в приделах каждого блока в колесоотбойной стенке предусмотрены щели для стока воды с тротуара на проезжую часть.

На фиг. 1 изображено сборное пролетное строение с железобетонными главными балками: поперечные сечения по 1-1 и 2-2 фрагмента пролетного строения на фиг. 2; на фиг. 2 поперечные сечения стыка между смежными оболочками плиты проезжей части и главными балками по 3-3 и 4-4 пролетного строения на фиг. 1 и фиг. 3; на фиг. 3 вид в плане на полость между смежными оболочками, "а" с траверсами, "б" без изображения траверс; на фиг. 4 - сталежелезобетонное пролетное строение, поперечные сечения по 1-1 и 2-2 фрагмента пролетного строения на фиг. 5; на фиг. 5 поперечные сечения стыка между смежными оболочками и главными балками по 3-3 и 4-4 пролетного строения на фиг. 4 и на фиг. 6; на фиг. 6 вид в плане на полость между смежными оболочками: "а" с траверсами, "б" без изображения траверс; на фиг. 7 - сечения стыка между оболочками по 5-5 и 6-6 плиты проезжей части как сборного железобетонного пролетного строения на фиг. 1, так и сталежелезобетонного пролетного строения на фиг. 4; на фиг. 8 вид на барьерное ограждение по сечению 9-9 пролетного строения, железобетонного (фиг. 1) и сталежелезобетонного (фиг. 4); на фиг. 9 сечение тротуарного блока по 8-8 с видом на торцы оболочек и сечение по 7-7 сопряжения тротуарного блока с плитой проезжей части сборного железобетонного пролетного строения на фиг. 1 и сталежелезобетонного пролетного строения на фиг. 4; на фиг. 10 тротуарный блок.

Пролетное строение состоит из двух главных балок 1, выполненных из железобетона или металла (фиг. 1 и 4), и плиты 2 проезжей части. Плита проезжей части состоит из элементов, работающих совместно как между собой, так и с главными балками 1. К этим элементам относятся тонкостенные железобетонные сводчатые оболочки 3 с ребрами 4 и покрытия 5 с ребрами 6 (фиг. 7). Оболочки 3 кроме ребер 4 имеют опорные ребра 7 для соединения с главными балками 1. Совместная работа элементов плиты между собой и с главными балками обусловлена соединением их между собой. От материала главных балок 1 зависит конструкция соединения балок с оболочками 3. Между главными балками 1 и ребрами 7 оболочек уложен слой 8 эпоскидного клея, но в железобетонном пролетном строении он предназначен для работы на сдвигающую нагрузку, тогда как в сталежелезобетонном пролетном строении он является конструктивным элементом, заполняющим зазора между балками 1 и опорными ребрами 7 оболочек.

Если главные балки из железобетона, то соединение их с плитой 2 включают слой 8 эпоксидного клея (фиг. 2), нагруженные хомуты 9 и петлевые выпуски 10 из балок 1 в уширение плоскости 11 над главными балками между оболочками 3 (фиг. 2, 3, 5, 6).

В случае выполнения главных балок 1 из металла соединение их с оболочками 3 включает металлические листы 12 (фиг. 5) с обеих сторон опорных ребер 7 оболочек, являющихся внешней арматурой опорных ребер 8, и сварочные швы 13, связывающие листы 12 с верхним поясом 14 главных балок (фиг. 5), а также нагруженные хомуты 9.

Хомуты 9 установлены в полостях 11 и нагружены посредством закручивания гаек 15. Для передачи нагрузки на оболочки и, следовательно, на слой 8 полости 11 между ними перекрыта траверсами 16, а хомуты 9 пропущены через отверстия 17 (фиг. 3, 6) в верхнем поясе 14 главных балок 1 и в траверсах 16. Траверсы 16 могут быть плоскими или клиновидными. Через траверсы наружные оболочки (фиг. 2, 5) и слой 8 эпоксидного клея. Траверсы в виде клина входят в полость 11 и обеспечивают увеличение контактных поверхностей траверсы с оболочками. По этим контактным поверхностям установлены закладные пластины 18. Траверсы 16 после регулирования зазоров и натяжения хомутов приваривают к пластинам 18, а затем окончательно натягивают хомуты до расчетных усилий.

Оболочки 3 заанкерены в покрытии 5. Для этого покрытие выполнено с ребрами 6 (фиг. 6, 8, 9) из монолитного железобетона, а также взаимосвязано с оболочками 3 и главными балками 1. Ребра 6 сформированы в зазорах 19 (фиг. 3) между оболочками 3 и в тех их частях 11, которые расширены над главными балками для размещения хомутов 9 и выпусков 10. Покрытие с ребрами 6 армировано каркасами 20 и 21 (фиг. 5, 7, 8). Каркасы 20 расположены в зазорах между балками 1 и армируют ребра 6, которые профилированы относительно криволинейных боковых граней соседних оболочек 3, в результате чего образуется замковое соединение. Ребра 6 бетонируют в два этапа. На первом этапе выполняют участки ребер 6 над главными балками в плоскостях 11, предпочтительно, из расширяющегося фибробетона, в результате чего оболочки 3 включаются в совместную работу с главными балками 1 в первой половине монтажа. Включением оболочек 3 в совместную с главными балками 1 работу на первом этапе достигается обжатие их (оболочек) при загружении оставшейся частью постоянной нагрузки: ребра 6 второго этапа бетонирования вместе с оставшейся (горизонтальной) частью покрытия 5, тротуары, ограждения и т.д. Предпочтительнее ребра 6 выполняют из расширяющегося бетона, чем достигается большая степень обжатия оболочек и перераспределение воспринимаемых нагрузок по плите проезжей части пролетного строения. Этого же можно достичь посредствам выгиба стальных балок на период монтажа за счет строительства временной опоры (не показано). После демонтажа временной опоры оболочки 3, ребра 6 будут находиться в нагруженном (обжатом) состоянии.

В случае выполнения главных балок 1 из железобетона в состав арматурных каркасов стенок вводят наружные металлические листы 22 по нижней растянутой зоне и вертикальные листы 23 в местах резкого изменения величины поперечных сил. Это дает возможность, с одной стороны, упростить опалубку для изготовления балок 1, так как стенка балки получается одного сечения по всей длине, повысить трещиностойкость и снизить массу, а с другой стороны использовать эти листы 23 для установления поперечных связей между главными балками 1. Связи между главными балками выполнены в виде пространственных металлических ферм 24, прикрепленных к листам 23 через металлические ребра жесткости 25.

Мостовое полотно пролетного строения содержит одежду 5 ездового полотна (покрытие 5) по плите 2 проезжей части, железобетонный тротуарный блок 26 (фиг. 10, 9, 1, 4, 8) с ребрами 27 жесткости, колесоотбойную стенку 28 (парапет) с консолью и накладным упрого-деформируемым брусом 29 (фиг. 1, 4, 8). С противоположной стороны пролетного строения перед водоотводным лотком смонтировано барьерное ограждение, в котором упруго-деформируемый металлически брус 29 крепится на стойках 30. Барьерное ограждение создает минимальное сопротивление стоку жидкости и не вызывает аккумуляцию грязи. Сток жидкости организован поперек моста в разрыв между пролетами строениями в лоток. Для этого одежда 5 ездового полотна выполнена из плотного водонепроницаемого полимерфибробетона с дисперсным армированием, обладающего гидрофобными свойствами и с уклоном в сторону барьерного ограждения и, следовательно, лотка. С тротуарного блока 26 водоотлив организован через щели 31, предусмотренные в блоках между железобетонными стенками 28.

Для монтажа тротуарных блоков 26 в плите проезжей части предусмотрены П-образные пазы. Вертикальные составляющие этих пазов предназначены для размещения ребер жесткости 27 и соответствуют зазорам 19 между оболочками 3 (фиг. 9). Горизонтальная составляющая паза это пространство по краям оболочек 3, незанятое одеждой 5 ездового полотна. Тротуарный блок 26 установлен с уклоном в сторону проезжей части.

Упруго-деформируемый брус 29 к железобетонной стенке 28 крепится через закладные детали 32. Перильное ограждение тротуара крепится к закладным деталям 33 (фиг. 10).

Работа пролетного строения складывается из восприятия нагрузок главными балками 1 совместно с включенной в работу плитой 2 проезжей части и работы последней на местную нагрузку от колес автомобиля. При проходе подвижной нагрузки по пролетному строению последнее изгибается. В нижнем поясе возникает растягивающие напряжения, а в плите 2 напряжения сжатия. Касательные (сдвигающие) усилия между бетоном плиты проезжей части и главными балками 1 воспринимаются слоем 8 эпоксидного клея (сварочными швами 13, если главные балки металлические), нагруженными хомутами 9 и петлевыми выпусками 10, если главные балки 1 из железобетона.

Нагруженные хомуты 9 (и выпуски 10, если балки 1 из железобетона) воспринимают усилия, отрывающие плиту 2 от верхнего пояса 14 главных балок, вследствие чего касательные (сдвигающие) усилия между плитой 2 и балками 1 воспринимаются слоем 8 клея, (если балки 1 из железобетона), или сварочными швами 13 при металлических балках 1.

Пространственная работа пролетного строения как единой статической системы, в частности на изгиб и кручение, обусловлена совместной работой составляющих его элементов, в основном развитой железобетонной ортотропной плитой 2 (совместно с главными балками 1, объединенными между собой поперечными связями в виде пространственных металлических ферм 24), приведенный момент инерции ортотропной плиты совместно с главными балками примерно в три раза выше момента инерции главных балок.

Железобетонные главные балки по сравнению с металлическими обладают большей жесткостью, особенно преднапреженные железобетонные балки с внешним армированием. Высокая сопротивляемость крутящим нагрузкам обуславливает высокую трещиностойкость плиты проезжей части и главных балок.

Плита проезжей части работает также на местную нагрузку от колес автомобиля. Составляющие плиту проезжей части элементы оболочки 3 и монолитное покрытие 5, взаимосвязаны между собой (в том числе и через главные балки), образуя конструкцию, работающую как ортотропная плита. При этом, в приделах каждой сводчатой оболочки реализуется арочный эффект в направлении вдоль пролетного строения. Восприятие распора (условия для проявления арочного эффекта) обусловлено взаимодействием соседних сводчатых оболочек через ребра 6 покрытия в сжатой зоне конструкции, а также небольшим расстоянием между опираниями оболочки на главные балки (расстояние между главными балками). Пролетное строение рассчитано под 1-3 полосы движения. Для широких мостов (больше 2-3-х полос движения) проезжая часть под движение транспортных средств в противоположных направлениях располагается на независимых друг от друга, рядом установленных пролетных строениях.

Ребра плиты 2 проезжей части поперек пролетного строения состоят из двух ребер оболочек 3 и ребра 6 покрытия между ними. Это образование является мощной балкой повышенной жесткости. Повышенная жесткость этой составной балки минимизирует ее изгиб под колесами автомобиля, что обеспечивает более полное восприятие распора в каждой оболочке между опираниями ее на главные балки.

Усадочные деформации бетона омоноличивания оболочек (т.е. покрытие 5 с ребрами 6) не вызывают появление трещин, так как бетон ребер 6 находится в обжатом состоянии и, кроме того, армирован горизонтальными сетками 21 и каркасами 20 в ребрах 6. отсутствие трещин в покрытии 5 создает предпосылки для выполнения его из гидрофобного полимерфибробетона. Это позволяет покрытие 5 из гидрофобного полимерфибробетона использовать в качестве одежды ездового полотна (безоклеечная изоляция).

Ввиду поперечного уклона (не менее 2%) обеспечен быстрый сток воды и по кратчайшему расстоянию, что дополнительно (помимо исключения трещин) предохраняет от застаивания воды на покрытии 5, исключает проникновение влаги вглубь покрытия и последующее размораживание. Целесообразно на покрытие 5 нанести пограничный слой на основе эпоксидного клея толщиной 2-3 мм с россыпью крупно-зернистого песка.

В плите проезжей части, в отличие от известных конструкций, плоскость возможного раскрытия температурно-усадочных трещин не совпадает с направлением усилия сжатия, что предотвращает из раскрытие, увеличены трещиностойкость и расстояние между равнодействующими усилиям в сжатой и растянутой зонах за счет внешнего армирования главной балки и расположения сжатой зоны на расстоянии высоты сводчатой оболочки от верхнего пояса главной балки.

Кроме того, предложенное пролетное строение свободно от многих недостатков железобетонных пролетных строений с продольным членением и сохранило самое полезное, технологичность изготовления главных балок с использованием существующей производственной базы, высокую технологичность блоков для плиты проезжей части сводчатых оболочек, упрощенную пространственную работу пролетного строения за счет уменьшения числа главных балок в широких мостах до двух на одно пролетное строение в одном направлении движения. Значительно увеличена жесткость пролетного строения как на кручение, так и на изгиб.

Вышеуказанное достоинства позволяют рекомендовать предложенное пролетное строение взамен пролетных строений с продольным членением, а в сочетании с предварительным напряжением внешней арматуры целесообразно распространить их на перекрытие пролетов до 63 м.

Изобретение относится к мостостроению и касается конструкции пролетного строения моста и мостового полотна. Изобретение может быть использовано вместо сборно-монолитных ребристых пролетных строений с продольным членением в мостах с пролетами до 33 м и в других схемах мостов с пролетами до 63 м. Задача - повышение технологичности и качества строительства мостов и унификация элементов пролетного строения. Сущность изобретения: пролетное строение с железобетонной ортотропной плитой проезжей части, состоящей из сводчатых оболочек, установленных на главные балки с зазором между собой и покрытия из гидрофобного полимерфибробетона с ребрами, охватывающими оболочки, причем оболочки и покрытие выполнены с возможностью совместной работы между собой и с главными балками с реализацией арочного эффекта в пределах каждой сводчатой оболочки. Мостовое полотно выполнено с лодкообразным тротуаром, совмещенным с колесоотбойной стенкой и с ребрами жесткости, соответствующими зазорам между смежными оболочками плиты проезжей части, при этой тротуар установлен с уклоном в сторону проезжей части и снабжен для стока жидкости щелями в колесоотбойной стенке моста между тротуарными блоками. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Сборное пролетное строение моста, состоящее из двух главных балок со связями между ними и включенной в совместную работу с главными балками ортотропной плиты проезжей части, ребра которой, совпадающие с главными балками, связаны с последними, и тротуарных блоков с ограждениями, отличающееся тем, что ортотропная плита проезжей части выполнена из железобетонных тонкостенных сводчатых оболочек с ребрами вдоль главных балок и покрытия с ребрами из монолитного железобетона, железобетонные сводчатые оболочки уложены на главные балки с зазорами между ними, зазоры над главными балками перекрыты траверсами и в них через траверсы и верхние пояса главных балок пропущены нагруженные хомуты, ребра покрытия выполнены поперек пролетного строения в зазорах между железобетонными сводчатыми оболочками и связаны с главными балками по крайней мере посредством нагруженных хомутов, при этом оболочки заанкерены в покрытии в обжатом вдоль пролетного строения состоянии. 2. Строение по п.1, отличающееся тем, что железобетонные главные балки в местах зазоров между оболочками снабжены петлевыми выпусками арматуры для связи с арматурными сетками монолитного железобетона покрытия. 3. Строение по п.1, отличающееся тем, что вертикальные стенки железобетонных главных балок снабжены наружными металлическими листами в составе арматурных каркасов, при этом связи между главными балками выполнены в виде пространственных металлических ферм и прикреплены к наружным металлическим листам стенок главных балок. 4. Строение по п.1, отличающееся тем, что под ребрами оболочек, совпадающими с главными балками, уложен слой эпоксидного клея. 5. Строение по п. 1, отличающееся тем, что главные балки выполнены из металла. 6. Мостовое полотно, содержащее одежду ездового полотна по плите проезжей части пролетного строения, железобетонный тротуарный блок, включающий колесоотбойную стенку с консолью и паз под тротуарный блок в одежде ездового полотна, отличающееся тем, что тротуарный блок снабжен по крайней мере двумя ребрами жесткости, паз под тротуарный блок выполнен П-образным, причем вертикальные составляющие этого паза соответствуют ребрам жесткости тротуарного блока и предусмотрены в плите проезжей части пролетного строения, при этом блок установлен с уклоном в сторону проезжей части, а в пределах каждого блока в колесоотбойной стенке предусмотрены щели для стока воды с тротуара на проезжую часть.