Проектирование железобетонного моста с нагрузкой А8 и НГ-60

     Железобетон – это материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, которые совместно работают на восприятие нагрузок.

     Железобетон хорошо работает в большинстве видов строительных конструкций, так как сталь и бетон обладают достаточным сцеплением между собой и почти одинаковыми коэффициентами температурного расширения. Также, сталь, находясь под защитой слоя бетона, не подвергается коррозии.

     В конструкциях из обычного железобетона в растянутой зоне напряжения обычно значительно превышают расчетные сопротивления для бетона, вследствие чего там образуются трещины.  Их раскрытие ограничивается нормами, так как при превышении пределов раскрытия может возникнуть коррозия арматуры. В этом причина невозможности использования арматуры с высоким (более 300 МПа) расчетным сопротивлением. Создание предварительного напряжения направлено на устранение этой проблемы.

     Ввиду использования высокопрочных сталей, расход металла по сравнению с конструкциями из обычного железобетона можно снизить в 1,5 – 2 раза. За счет использования бетонов высоких классов экономия бетона может составить 10-15%. Однако изготовление мостов из предварительно напряженного железобетона более сложный процесс, требующий специальных устройств и повышенной квалификации персонала.

    При составлении вариантов  главной задачей является выполнение основных требований:

-  стоимость сооружения моста, затраты труда и расход материалов должны быть минимальными;

-  должен быть обеспечен габарит приближения строений пересекаемой дороги;

1.1.  Первый вариант

Первый вариант был разработан с целью получения наименьшей строительной стоимости путепровода, а также высокой степени индустриализации, механизации и сборности работ. Поэтому предпочтение в этом случае отдавалось типовым конструкциям пролетных строений и опор.

При разработке как первого, так и второго вариантов путепровода, его длина, величина пролетов и расположение опор были определены из условия обеспечения габарита приближения строений пересекаемой железнодорожной линии. С учетом возможного повышения уровня головок рельсов при проведении работ по усилению верхнего строения пути, высота габарита С была увеличена до 6900 мм.

 Таким образом, отметка низа конструкции:

               НК = УГР + 6,9 + 0,4                     (1.1)

              НК = 107,2 + 6,9 = 114,5

Средний пролет перекрыт пролетным строением длиной 21 м с двутавровыми балками. При такой величине пролета система водоотвода железной дороги сохраняется, а также не завышается отметка бровки земляного полотна насыпей подходов. Для второй категории дороги, имеющей ширину проезжей части 7,5 м (уклон 0,02) и ширину обочин 3,75 м (уклон 0,03) отметка БЗП определится из соотношения:

     БЗП = ЕП – 7,5/2*0,02 – 3,75*0,03 = ЕП – 0,2 м (1.2)

ЕП – отметка ездового полотна - зависит в данном случае от отметки низа конструкции, размеров пролетного строения и толщины дорожного покрытия:

     ЕП = НК + h + 0,2 м            (1.3)

где h–высота балки пролетного строения (для ПС 21 м, h=1,2 м). Таким образом:

          ЕП = 114,5 + 1,2 +  0,2 = 115,9 м.

          БЗП = 115,9 – 0,2 = 115,7 м.

Два остальных пролета перекрыты ПС длиной 12 м. Такой длины пролетного строения достаточно для обеспечения сопряжения путепровода с насыпями подходов. Параметры пролетных строений приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Параметры ПС

l, м	Кол-во балок, шт	Объем главных балок, м3	Объем мостового полотна, м3	Объем асфальтобетон-ного покрытия, м3	Площадь гидроизоляции, м2
12	6	44,3	21,8	6,4	162
21	6	86,0	38,1	11,1	284

Компоновка пролетных строений произведена с учетом рекомендаций приложения 8 [1].

Промежуточные опоры – свайные двухрядные. Такая конструкция опор выбрана потому, что их высота превышает 8 м. Отметка верха опоры обусловлена размерами пролетного строения и опорных частей:

          ВО = НК – h_оч             (1.4)

     где h_оч – высота опорной части. Для ПС 21 м предусмотрены подвижные валковые опорные части высотой 420 мм, а для ПС 12 м – металлические тангенциальные опорные части высотой 86 мм. Отсюда:

                     ВО₂₁ = 114,5 – 0,42 = 114,08 м

     Разница в высоте опорных частей (Dh_оч) и главных балок (Dh) соседних ПС требует сооружения опорных тумб высотой:

                     H = Dh + Dh_оч                  (1.5)

H = (1,2 – 0,9) + (0,420-0,086) = 0,6 м

     Для сопряжения моста с насыпями подходов выбраны козловые устои на естественном основании. Из размеры определены в соответствии с требованиями пп.1.70 СНиП 2.05.03-84. Задние стенки устоев заведены за бровку конуса насыпи на 1 м, откосы конуса насыпи проходят ниже верха подферменной площадки на 0,4 м. Учитывая то, что высота шкафной стенки равна сумме высоты опираемой балки (0,9 м) и высоты опорных частей (0,086), т.е. 0,986 м, а также величину уклона конуса насыпи 1:1,25, длина устоя получается по формуле:

               Lу = 1 + (0,986+0,4)*1,25 = 2,70 м.

     Исходя из данных приложения 9 [1], количество свай принято равным 14.

     Основание – гравелистый песок – является достаточно надежным, поэтому глубина забивки свай промежуточных опор принята минимальной, т.е. равной 4 м. При такой глубине забивки (по данным прил. 9 [1]) обеспечивается несущая способность одной сваи 1250 кН, что больше расчетного усилия в свае, равного 502 кН.    

Глубина заложения фундамента устоев выбрана на 0,5 м ниже поверхности грунта. Таким образом, отметка обреза фундамента

ОФ = ПЗ – 0,5 = 111,3 – 0,5 = 110,8 м.

     Высота фундамента выбрана из условия размещения свай-стоек:

                     Hф = 0,5П + t м.                   (1.6)

П - периметр сваи, м; t – минимальная толщина плиты под головой сваи, принимаемая равной 0,5 м.

          Hф = 0,5*1,4 + 0,5 = 1,2 м.

Работы по сооружению фундаментов устоев ведутся в котлованах без устройства шпунтового ограждения – с естественным откосом  стенок 1:1,5.

На основании вышеизложенного была составлена ведомость работ по сооружению первого варианта, приведенная в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Стоимость работ по I варианту

Наименование работ	Ед. изм.	Стоимость ед. изм., р	Кол-во	Общая стоимость, р
I. Опоры
1. Устройство котлованов	м3	2,0	398,0	796
2. Изготовление и забивка железобетонных свай	м3	345,0	50,0	17 250
3. Устройство монолитных бетонных ростверков	м3	80,0	17,2	1 376
4. Устройство монолитных фундаментов	м3	62,0	143,4	8 892
5. Сооружение опор из сборного железобетона	м3	275,0	31,6	8 690
II. Пролетные строения
6. ПС из преднапреженного железобетона разрезные балочные	м3	580,0	174,6	101 268
7. Устройство проезжей части с водоотводом	м2	62,0	608,0	37 696
Итого:				175968 р.