СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННОЕ ПРОЛЁТНОЕ СТРОЕНИЕ МОСТА Российский патент 2017 года по МПК E01D12/00 

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано в конструкциях сталежелезобетонных пролетных строений при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте мостов, связанных с уширением их габарита проезжей части.

Известно сталежелезобетонное пролетное строение моста, включающее бетонную плиту и стальные балки, преимущественно двутаврового сечения, к верхним поясам которых перпендикулярно полке приварены размещенные рядами в бетонной плите стержневые гибкие упоры, каждый из которых выполнен в виде стержня, имеющего в верхней части головку (см. кн. Стрелецкий Н.Н. Сталежелезобетонные мосты. М., Транспорт, 1965, с. 287-294, рис. 113, 114).

Недостатком данной конструкции сталежелезобетонного пролетного строения является невысокая долговечность вследствие концентрации напряжений у основания стержней при сдвиговых нагрузках.

Прототипом изобретения является сталежелезобетонное пролетное строение моста, включающее объединенные поперечными связями металлические главные балки, преимущественно двутаврового сечения, укрепленную на главных балках железобетонную плиту проезжей части, армированную верхней и нижней рабочей арматурой, ориентированной поперек продольной оси сталежелезобетонного пролетного строения, и объединенную с ними посредством упоров в совместную работу (см. кн. Стрелецкий Н.Н. Сталежелезобетонные мосты. М.Транспорт, 1965, с. 27, рис. 5).

Недостатки прототипа сталежелезобетонного пролетного строения моста заключаются в повышенной материалоемкости из-за работы пролетного строения под нагрузкой сначала металлических главных балок от веса железобетонной плиты, а затем объединенного сталежелезобетонного пролетного строения на все остальные сочетания нагрузок, невысокой долговечности из-за концентрации напряжений в бетоне плиты проезжей части вблизи упоров, образования зазоров между железобетонной плитой проезжей части и верхними гранями полок металлических главных балок при деформациях кручения сталежелезобетонного пролетного строения моста при его неравномерном нагружении временной нагрузкой в поперечном сечении пролетного строения.

Техническим результатом изобретения является повышение качества сталежелезобетонного пролетного строения моста вследствие снижения материалоемкости и увеличения долговечности пролетного строения.

Решение задачи достигается тем, что сталежелезобетонное пролетное строение моста выполнено сборным из отдельных сталежелезобетонных балок, включающих каждая металлическую главную балку, выполненную с ребрами жесткости по обе стороны ее вертикальной стенки и объединенную с ней посредством упоров монолитную железобетонную плиту, а также металлических подкосов, соединяющих ребра жесткости металлической главной балки вблизи ее нижней полки по обе стороны ее вертикальной стенки с фасонками, прикрепленными к металлическим закладным деталям, расположенным на нижней грани железобетонной плиты проезжей части сталежелезобетонной балки, вблизи ее продольных кромок, причем смежные сталежелезобетонные балки сталежелезобетонного пролетного строения моста объединены между собой по железобетонной плите проезжей части продольными стыками преимущественно из монолитного железобетона, а также металлическими стержневыми элементами, объединяющими соседние ребра жесткости смежных сталежелезобетонных балок в их нижней части в плоскости металлических подкосов.

Результат достигается также тем, что упоры, объединяющие в совместную работу металлические главные балки с железобетонной плитой проезжей части, включают в себя расположенные по длине металлической главной балки комбинированные упоры из трех металлических пластин каждый, две из которых прикреплены к верхней полке на верхней грани металлической главной балки продольно относительно ее оси вдоль кромок, третья пластина прикреплена к ним и верхней полке металлической главной балки под углом, близким к прямому, преимущественно сваркой, на двух продольно расположенных относительно оси металлической главной балки пластинах закреплены концами поперек оси металлической главной балки на каждой пластине стержневые элементы П-образной формы, верхняя часть которых расположена на одном уровне с верхним рядом рабочей арматуры железобетонной плиты проезжей части.

Результат достигается также тем, что между комбинированными упорами, по меньшей мере на части длины сталежелезобетонной балки, рабочая арматура нижнего ряда железобетонной плиты проезжей части объединена с верхними концами U-образных упоров нижней частью закрепленных сваркой по ширине верхней полки металлической главной балки, а между U-образными упорами, с определяемым расчетом на сдвиг, интервалом размещены П-образные упоры, верхней частью расположенные в одном уровне с верхним рядом рабочей арматуры железобетонной плиты проезжей части, а нижними концами прикрепленными сваркой к верхней полке металлической главной балки, причем верхняя и нижняя рабочая арматура железобетонной плиты проезжей части объединена с П-образными стержневыми элементами комбинированных упоров, П-образными упорами и U-образными упорами продольной относительно оси металлической главной балки конструктивной арматурой.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показан поперечный разрез сталежелезобетонного пролетного строения моста;

на фиг. 2 - поперечный разрез балки сталежелезобетонного пролетного строения моста;

на фиг. 3 - комбинированный элемент упора;

на фиг. 4 - расположение упоров на верхней полке металлической главной балки.

Сталежелезобетонное пролетное строение выполнено сборным из отдельных сталежелезобетонных балок, включающих каждая металлическую главную балку 1 и монолитную железобетонную плиту с верхней 3 и нижней 4 рабочей арматурой, снабженной, например, концевыми выпусками 5 для устройства продольных объединительных стыков. Металлическая главная балка 1 выполнена с ребрами жесткости 6 по обе стороны ее вертикальной стенки. Железобетонная плита 2 выполнена с закладными деталями 7, установленными на нижней грани железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки вблизи ее продольных кромок 8. Металлические подкосы 9 соединяют ребра жесткости 6 металлической главной балки 1 вблизи ее нижней полки 10 с фасонками 11, прикрепленными к закладным деталям 7 железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки.

Железобетонная плита 2 и металлическая главная балка 1 объединены в совместную работу посредством упоров 12, соединенных с рабочей арматурой 3 и 4 и верхней полкой металлической главной балки 1.

Смежные сталежелезобетонные балки пролетного строения моста объединены между собой по железобетонной плите 2 проезжей части стыком 13, преимущественно из монолитного бетона, а также металлическим стержневым элементом 14, объединяющим соседние ребра жесткости 6 смежных металлических главных балок 1 в их нижней части в плоскости металлических подкосов 9.

Упоры 12, объединяющие металлические главные балки 1 с железобетонной плитой 2 могут, включать в себя расположенные по длине металлической главной балки 1 комбинированные упоры 15 из трех металлических пластин 16, 17 и 18 каждый, две из которых 16 и 17 прикреплены к верхней полке металлической главной балки 1 вдоль продольных кромок, а третья 18 прикреплена к ним и к верхней полке металлической главной балки 1 под углом, близким к прямому, преимущественно на сварке, а на каждой пластине 16 и 17 закреплены концами поперек оси металлической главной балки 1 стержневые элементы 19 П-образной формы, верхняя часть которых соединена с верхним рядом рабочей арматуры 3 железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки.

Между комбинированными упорами 15 по меньшей мере на части длины металлической главной балки 1 нижняя рабочая арматура 4 железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки объединена с верхними концами U-образных упоров 20, которые нижней частью закреплены сваркой по ширине верхней полки металлической главной балки 1. Между упорами 15 и 20 с определяемым расчетом на сдвиг интервалом размещены П-образные стержневые упоры 21, верхней частью расположенные в одном уровне с верхним рядом рабочей арматуры 3 железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки, а нижними концами, прикрепленными к верхней полке металлической главной балки 1, при этом верхняя 3 и нижняя 4 рабочая арматура железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки соединена с П-образными упорами 21, стержневыми П-образными элементами 19 комбинированных упоров 15 и U-образными упорами 20 продольной относительно металлической главной балки 1 конструктивной арматурой 22. Сталежелезобетонное пролетное строение моста включает также мостовое полотно 23, барьерное 24 и перильное 25 ограждения.

Возводится сталежелезобетонное пролетное строение в следующей последовательности: изготавливают металлические балки 1 с ребрами жесткости 6, закрепляют на верхней полке металлической главной балки 1 упоры 15, 20 и 21. Подготовленную таким образом металлическую главную балку 1 устанавливают на стапеле (на чертежах не показан) с опиранием металлической главной балки 1 нижней полкой 10 на жесткое основание по всей длине (на чертежах не показано). Монтируют два щита опалубки (на чертежах не показаны) по обе стороны металлической главной балки 1, размещают верхнюю 3 и нижнюю 4 рабочую арматуру с выпусками 5, конструктивную арматуру 22, объединяя их с упорами 20, 21 и стержневыми элементами 19 комбинированных упоров 15, монтируется продольная конструктивная арматура 22 и закладные детали 7. Бетонируется плита 2 сталежелезобетонной балки. После набора бетоном железобетонной плиты 2 сталежелезобетонной балки прочности убирают опалубку и закрепляют на фасонках 11 и ребрах жесткости 6 подкосы 9 поперечных связей. Сталежелезобетонная балка монтируется на опоры моста (на чертежах не показаны) и объединяется со смежными балками стыками 13 и стержневыми элементами связей 14. Устраивают мостовое полотно 23, барьерные 24 и перильные 25 ограждения.

Применение данной конструкции сталежелезобетонного пролетного строения моста позволяет снизить материалоемкость пролетного строения за счет включения железобетонной плиты 2 проезжей части в совместную работу с металлическими главными балками одновременно на все виды постоянных и временных нагрузок, обеспечения за счет поперечных связей 9 и 14, сформированных в виде геометрически неизменяемых треугольных фигур, высокую поперечную жесткость и, следовательно, более равномерное распределение временной нагрузки между сталежелезобетонными балками пролетного строения моста, продольная конструктивная арматура 22 железобетонной плиты 4 проезжей части при работе сталежелезобетонного пролетного строения на продольный изгиб в существенной своей части может учитываться при расчете на прочность. Объединение железобетонной плиты 2 проезжей части с подкосами поперечных связей 9 уменьшает ее расчетный пролет и действующие усилия от местных нагрузок (собственный вес мостового полотна и временная сосредоточенная нагрузка от колес транспортных средств), позволяя уменьшить армирование нижней 4 рабочей арматурой железобетонной плиты 2 проезжей части моста. Подкосы 9 обеспечивают плотное прилегание железобетонной плиты 2 проезжей части сталежелезобетонного пролетного строения моста к верхней полке металлических главных балок 1 при перевозке и монтаже, а также деформациях кручения поперечного сечения сталежелезобетонного пролетного строения при его несимметричном загружении временной нагрузкой. Долговечность сталежелезобетонного пролетного строения увеличивается за счет равномерного распределения сдвигающих усилий по длине металлической главной балки 1, увеличения площади U-образных упоров в нижней части у верхней полки металлической главной балки 1 в зоне максимальной концентрации касательных напряжений. Объединение П-образных упоров 21, стержневых П-образных элементов 19 комбинированных упоров 15 и U-образных упоров с соответственно с верхней 3 и нижней 4 рабочей и конструктивной 22 арматурой железобетонной плиты 2 проезжей части сталежелезобетонного пролетного строения моста обеспечивает их надежное закрепление в бетоне железобетонной плиты 2 проезжей части. Применение комбинированных упоров 15 позволяет реализовать принцип резервирования несущей способности сталежелезобетонного пролетного строения по объединению металлической главной балки 1 и железобетонной плиты 2 проезжей части с учетом имеющегося опыта эксплуатации полноценно, включаясь в работу на сдвигающие усилия, действующие между железобетонной плитой 2 проезжей части и металлической главной балкой 1, после образования разрывов сплошности между бетоном железобетонной плиты 4 проезжей части и упорами 20 и 21 в зоне их крепления на верхней полке металлической главной балки 1 в процессе длительной эксплуатации.

Применение данной конструкции сталежелезобетонного пролетного строения моста позволяет также выполнять уширение существующих железобетонных балочных пролетных строений мостов как с поперечными диафрагмами, так и без них.

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано в конструкциях сталежелезобетонных пролетных строений при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте мостов, связанных с уширением их габарита проезжей части. Технический результат- повышение качества сталежелезобетонного пролетного строения моста вследствие снижения материалоемкости и увеличения долговечности пролетного строения. Сталежелезобетонное пролетное строение моста включает объединенные поперечными связями металлические главные балки, укрепленную на главных балках железобетонную плиту проезжей части, армированную верхней и нижней рабочей арматурой, ориентированной поперек продольной оси сталежелезобетонного пролетного строения, и объединенную с ними посредством упоров в совместную работу. Сталежелезобетонное пролетное строение моста выполнено сборным из отдельных сталежелезобетонных балок, включающих каждая металлическую главную балку с ребрами жесткости и объединенную с ней посредством упоров монолитную железобетонную плиту, а также металлические подкосы, соединяющие ребра жесткости металлической главной балки вблизи ее нижней полки с фасонками, прикрепленными к металлическим закладным деталям, расположенным на нижней грани железобетонной плиты проезжей части сталежелезобетонной балки, вблизи ее продольных кромок. Сталежелезобетонные балки сталежелезобетонного пролетного строения моста объединены между собой по железобетонной плите проезжей части продольными стыками преимущественно из монолитного железобетона, а также металлическими стержневыми элементами, объединяющими соседние ребра жесткости смежных сталежелезобетонных балок в их нижней части в плоскости металлических подкосов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сталежелезобетонное пролетное строение моста, включающее объединенные поперечными связями металлические главные балки, преимущественно двутаврового сечения, укрепленную на главных балках железобетонную плиту проезжей части, армированную верхней и нижней рабочей арматурой, ориентированной поперек продольной оси сталежелезобетонного пролетного строения, упоры, связывающие между собой металлические главные балки и железобетонную плиту проезжей части, отличающееся тем, что сталежелезобетонное пролетное строение моста выполнено сборным из отдельных сталежелезобетонных балок, включающих каждая металлическую главную балку, выполненную с ребрами жесткости по обе стороны ее вертикальной стенки и объединенную с ней посредством упоров монолитную железобетонную плиту, а также металлических подкосов, соединяющих ребра жесткости металлической главной балки вблизи ее нижней полки по обе стороны ее вертикальной стенки с фасонками, прикрепленными к металлическим закладным деталям, расположенным на нижней грани железобетонной плиты проезжей части сталежелезобетонной балки, вблизи ее продольных кромок, причем смежные сталежелезобетонные балки сталежелезобетонного пролетного строения моста объединены между собой по железобетонной плите проезжей части продольными стыками преимущественно из монолитного железобетона, а также металлическими стержневыми элементами, объединяющими соседние ребра жесткости смежных сталежелезобетонных балок в их нижней части в плоскости металлических подкосов.

2. Сталежелезобетонное пролетное строение моста п. 1, отличающееся тем, что упоры, объединяющие в совместную работу металлические главные балки с железобетонной плитой проезжей части, включают в себя расположенные по длине металлической главной балки комбинированные упоры из трех металлических пластин каждый, две из которых прикреплены к верхней полке на верхней грани металлической главной балки продольно относительно ее оси вдоль кромок, третья пластина прикреплена к ним и верхней полке металлической главной балки под углом, близким к прямому, преимущественно сваркой, на двух продольно расположенных относительно оси металлической главной балки пластинах закреплены концами поперек оси металлической главной балки на каждой пластине стержневые элементы П-образной формы, верхняя часть которых расположена на одном уровне с верхним рядом рабочей арматуры железобетонной плиты проезжей части.

3. Сталежелезобетонное пролетное строение моста по п. 1 или 2, отличающееся тем, что между комбинированными упорами, по меньшей мере на части длины сталежелезобетонной балки, рабочая арматура нижнего ряда железобетонной плиты проезжей части объединена с верхними концами U-образных упоров нижней частью закрепленных сваркой по ширине верхней полки металлической главной балки, а между U-образными упорами, с определяемым расчетом на сдвиг, интервалом размещены П-образные упоры, верхней частью расположенные в одном уровне с верхним рядом рабочей арматуры железобетонной плиты проезжей части, а нижними концами, прикрепленными сваркой к верхней полке металлической главной балки, причем верхняя и нижняя рабочая арматура железобетонной плиты проезжей части объединена с П-образными стержневыми элементами комбинированных упоров, П-образными упорами и U-образными упорами продольной относительно оси металлической главной балки конструктивной арматурой.