Общие сведения о железобетонных мостах. Область их применения. Порядок проектирования мостов. Составление вариантов моста и выбор решения. Пролетное строение разрезной балочной системы. Мостовое полотно железнодорожных мостов

Билет 1. Общие сведения о железобетонных мостах. Область их применения.

Железобетон – искусственный материал, состоящий из бетона и стальных стержней, работающих совместно.

Железобетон появился в середине 19 века, после изобретения портладцемента.

Изобретатель Ж. Монье – 1867 г.

1873 – патент на ж/б мосты.

1875 – первый ж/б мост 16 м и шириной 4 м.

Геннебек – более современные мосты. (Днепр, Терек, р. Тибр – 101 м -1892 г)

Белелюбский – 1886-1891 исследовал ж/б. Испытал мост 17 м 1896 г – был построен мост 40 м в Ниж. Новгороде.

Наиболее широко стали применять ж/б мосты в России после 1908 г – первые нормы и правила.

В 1914 в Новосибирске был построен путепровод через Николаевский проспект.

- Старый Днепр в г. Запорожье 1951 г L=228 м.

С 1954 года начали широко применять сборный железобетон.

Для области малых пролетов ж/б ПС экономичнее металлических. В России для пролетов до 27,6 железнодорожных мостов и до 42 м автодорожных широко применяют типовые ж/б ПС, изготовляемые индустриальным способом на заводах и полигонах.

Средние и большие мосты строят по индивидуальных проектам.

Одним из преимуществ ж/б является возможность изготовления элементов мостов с поперечными сечениями любого очертания, что открывает широкие возможности

2. Порядок проектирования мостов. Составление вариантов моста и выбор решения.

Работа по составлению варианта моста начинается с учетом исходных данных, затем последовательно решаются следующие основные вопросы:
- разбивка отверстия моста на пролеты;
- назначение высотных отметок;
- выбор типа пролетного строения и опор;
- подсчет объема материалов и определение стоимости моста по разработанному варианту.

Разбивка отверстия моста на пролеты.

Разбивку отверстия моста на пролеты можно выполнить:
- методом попыток: задаваясь длиной пролетных строений и толщиной опор, при этом  определяют получаемую величину отверстия, которую сравнивают с заданным отверстием;
- методом расчетов: учитывая, что при необсыпных устоях сначала определяется необходимое расстояние между шкафными стенками устоев l1 без учета стеснения отверстия моста промежуточными опорами:
l₁= l₀+2A

Отверстие моста в l0 следует располагать над уровнем высоких вод таким образом, чтобы площадь сечения водотока в пределах отверстия моста была наибольшей.

Разбивка пролетных строений должны соответствовать беззаторному пропуску льда

В  вариантном  проектировании за характеристику ледохода можно принять толщину льда: при толщине льда менее 0,5м – слабый ледоход, при толщине льда более 0,5-1м – средний ледоход, при толщине льда более 1м – сильный ледоход. С учетом этой характеристики ледохода расстояние в свету между опорами следует принимать не менее 10-15м при слабом ледоходе и не менее 20м при сильном ледоходе. Эти рекомендации относятся к основному руслу реки. Где скорости течения воды меньше, а движения льда может не быть совсем, указанные размеры расстояний в свету между опорами могут быть уменьшены.

В первых вариантах следует рассматривать применение типовых пролетных строений.

При обсыпных устоя с учетом конусов насыпи 1:1,5 необходимые расстояния между шкафными стенками устоев l1  с учетом стеснения русла промежуточными опорами может быть рассчитана по формуле:
l1= l0+3(ПР-УВВ- hстр,0 - Δ)+ ∑b,

Δ – необходимое расстояние от верха подферминника (опорной площадки) до конуса насыпи, измеряемое в плоскости шкафной стенки устоя.

После назначения числа пролетных строений n соответствующей длины, фактическое расстояние между шкафными стенками устоев, как  и для необсыпного устоя, может быть подсчитано по формулам (2). Фактическое отверстие при этом будет равно:
l0,ф= l1,ф -3(ПР-УВВ-А- hстр,0 - Δ )- (n-1)b.
Обычно необыпные устои применяют при высоте до 6м, обсыпные – при  большей высоте. Но при устоях свайного или стоечного типа обсыпные устои применяют и при высоте насыпи менее 6м.

Технико-экономические сравнения вариантов и выбор решения делают по следующим показателям:
- по строительной стоимости (по капитальным вложениям) и по приведенной стоимости, т.е. с учетом эксплуатационных расходов;
- по расходу основных строительных материалов;
- по условиям эксплуатации;
- по условиям производства работ;
- по условиях охраны окружающей среды;
- по внешнему виде (по архитектуре мостового сооружения).

3. Пролетное строение разрезной балочной системы.

Основные требования к ПС:

1 – Прочность и долговечность.

2 – Требования индустриального изготовления.

3 – Минимальный расход материалов и стоимости.

ПС разрезной балочной системы по форме поперечного сечения бывают плитные и ребристые, а по способу изготовления монолитные и сборные.

ПС расчленено на два монтажных блока, соединенных с помощью диафрагм. Каждый блок представляет собой балку таврового сечения, имеющего плиту, ребро, внутренние и наружные бортики.

Наиболее простая форма поперечного сечения – прямоугольник, такое сечение имеют плитные ПС. Строительная высота плитных строений небольшая, что особенно важно для путепроводов. Плитные служат надежно, дефекты в них появляются редко.

Основным недостатком плитных ПС является большой расход бетона и арматуры. При изгибе нижняя большая часть попадает в растянутую зону. Бетон этой зоны в работе не участвует, поэтому часть его можно удалить.

Железнодорожные ПС с пролетам более 6-9 метров как правило делают ребристыми.

Нежелателные деформации ПС, возникающие вследствие его пространственной работы, могут быть уменьшены устройством поперечных диафрагм между ребрами.

4. Пролетное строение разрезной балочной системы.

Пролетные строения неразрезной балочной системы, как правило, экономичнее по расходу материалов по сравнению с пролетными строениями простой балочной системы. В неразрезных балочных системах в опорных сечениях возникают отрицательные изгибающие моменты, при этом уменьшаются моменты в середине пролетов, что позволяет уменьшить высоту главных балок. Если в пролетных строениях разрезной балочной системы их высота составляет (1/10…1/12) расчетного пролета l, то в неразрезных пролетных строениях это отношение может составлять (1/16…1/20) l. Уменьшение высоты главных балок дает экономию материалов (бетона и арматуры). Дополнительная экономия получается за счет сокращения размеров промежуточных опор. Размеры опоры поверху определяются из условия размещений опорных частей: в неразрезной системе на опоре располагают один ряд опорных частей, в разрезной системе – два ряда. При расположении на опоре подвижных опорных частей в один ряд, такая опора на нагрузки, передаваемые с пролетного строения через опорные части, работает практически на центральное сжатие.