Технологии сооружения металлических и сталежелезобетонных пролетных строений

Система пролетного строения, исполнение	Схема конструкции	Тип поперечного сечения	Основные геометрические параметры	Варианты технологии сооружения	Область рационального применения, ограничения
1	2	3	4	5	6
1. Разрезные балки со сплошной стенкой и ездой поверху, метал	Рис. 4, а	Рис. 5, а–е	l =30–60 м h =(1/15–1/20) l	Полунавесной монтаж на временных опорах	Один пролет или первый пролет многопролетного моста
лические и сталежелезобетонные				Навесной монтаж	Второй и последующий пролеты многопролетного моста
				Продольная надвижка с временными опорами	Один пролет или первый пролет многопролетного моста
				Продольная надвижка с плавучей опорой	То же
				Продольная надвижка с катучей опорой	Преимущественно – на путепроводах и эстакадах
				Продольная надвижка «сцепа» балок с аванбеком	Многопролетные мосты
				Монтаж цельнопролетных блоков при помощи плавучих опор	При наличии нескольких пролетов с достаточной глубиной воды
				То же, при помощи плавучих кранов	То же
2. То же, с решетчатыми фермами и ездой понизу	Рис. 4, б	Рис. 5, ж	l =150–200 м h =(1/6–1/10) l	Аналогично 1	Аналогично 1

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5	6
3. Неразрезные балки со сплошной стенкой	Рис. 4, в	Рис. 5, а–е	l £150 м h =(1/30–	Полунавесной монтаж на временных опорах	Первый пролет многопролетного моста
и ездой поверху, постоянной высоты, металлические и стале-			1/40) l l 1 = (0,6–1,0) l	Навесной монтаж	Второй и последующий пролеты многопролетного моста
железобетонные				То же, с усилением шпренгелем	При недостаточной прочности и больших прогибах монтируемой консоли
				Продольная надвижка с временными опорами	То же
				Продольная надвижка с плавучей опорой	При отсутствии ограничений по судоходству и ледовому режиму
				Продольная надвижка с катучей опорой	Преимущественно – на путепроводах и эстакадах
				Продольная надвижка с аванбеком
				Продольная надвижка со шпренгелем	При недостаточной прочности и больших прогибах монтируемой консоли
				Продольная надвижка с приемной консолью	То же
				Монтаж цельнопролетных блоков при помощи плавучих опор	При наличии нескольких пролетов с достаточной глубиной воды
				То же, при помощи плавучих кранов	То же

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5		6
4. То же, переменной высоты	Рис. 4, г	Рис. 5, а–е	>150 м = (0,6–	Полунавесной монтаж на временных опорах		Первый пролет многопро-летного моста
			0,8) =(1/35–1/50) l	Навесной монтаж		Второй и последующий пролеты многопролетного моста
			Н= (1,5– 3,0)	Монтаж цельнопролетных блоков при помощи плавучих опор		При наличии нескольких пролетов с достаточной глубиной воды
				То же, при помощи плавучих кранов		То же
5. Балочно-консольная система с решетчатыми фермами и ездой поверху	Рис. 4, д	Рис. 5, з	l >100 м а= (1/2,5– 1/3) l Н,  – аналогично 4	Аналогично 4		Аналогично 4
6. Арочные пролетные строения с раз-	Рис. 4, е, ж, з	Рис. 5, ж, з	l =150–250 м f= (1/8–1/10) l	Полунавесной монтаж на временных опорах
личным положением езды				Монтаж цельнопролетных блоков при помощи плавучих опор	При наличии нескольких пролетов с достаточной глубиной воды
				То же, при помощи плавучих кранов	То же
7. Комбинированная неразрезная балка,	Рис. 4, и, к	Рис. 5, и, к	l =150–250 м l 1»0,55 l	Полунавесной монтаж на временных опорах		Первый пролет многопро-летного моста
усиленная подпругами			h= (1/50–1/60) l	Навесной монтаж		Второй и последующий пролеты

 

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5	6
			H»5 h	Уравновешенный навесной монтаж
				Монтаж цельнопролетных блоков при помощи плавучих опор	При наличии нескольких пролетов с достаточной глубиной воды
				То же, при помощи плавучих кранов	То же
8. Комбинированные системы в виде балок, усиленных арками	Рис. 4, л, м	Рис. 5, и, к	l =150–250 м l 1=(0,4–0,5) l f= (1/3–1/5) l	Полунавесной монтаж на временных опорах
9. Комбинированные системы в виде фермы или арки с жестким нижним поясом и ездой понизу	Рис. 4, н, о	Рис. 5, л	l =150–200 м Н =(1/6–1/7) l h= 1,5–3,0 м	Аналогично 2	Аналогично 2

 

 

* не смотря на то, что в кур­со­вом про­ек­те кон­ст­рук­ции обычно принимается пролетное строение из сборного железобетона, в различных ва­ри­ан­тах тех­но­ло­гии мож­но рассматривать любое его исполнение – как из сбор­ных бло­ков, так и из мо­но­лит­но­го же­ле­зо­бе­то­на;

* как из­вест­но, ба­зо­вой тех­но­ло­ги­ей воз­ве­де­ния сбор­ных про­лет­ных строе­ний яв­ля­ет­ся урав­но­ве­шен­ный на­вес­ной мон­таж. Но и в рам­ках этой тех­но­ло­гии мож­но рас­смот­реть два под­ва­ри­ан­та мон­та­жа, варь­и­руя сред­ст­ва ме­ха­ни­за­ции: а) при по­мо­щи спе­ци­аль­ных мон­таж­ных аг­ре­га­тов, ус­та­нав­ли­вае­мых с двух сто­рон на со­би­рае­мых кон­со­лях; б) при по­мо­щи кон­соль­но-шлю­зо­во­го кра­на, пред­на­зна­чен­но­го для это­го ти­па кон­ст­рук­ций. В пер­вом слу­чае сбор­ка от­дель­ных мон­таж­ных бло­к-секций («пти­чек») ве­дет­ся не­за­ви­си­мо друг от дру­га, име­ет­ся воз­мож­ность гиб­кой ор­га­ни­за­ции про­из­вод­ст­ва на ши­ро­ком фрон­те, но воз­ни­ка­ют труд­но­сти сезонного характера, связанные с по­да­чей бло­ков сни­зу на мон­таж. Во вто­ром слу­чае мон­таж ве­дет­ся по­сле­до­ва­тель­но, на­чи­ная с пер­во­го про­ле­та, но при этом блоки по­дают по­вер­ху, по ра­нее смон­ти­ро­ван­ной кон­ст­рук­ции;

* мон­таж пролетного строения цель­но­про­лет­ны­ми бло­к-секциями при по­мо­щи пла­ву­чих опор яв­ля­ет­ся вы­со­ко­за­трат­ной тех­но­ло­ги­ей, т.к. тре­бу­ет при­ме­не­ния весь­ма ма­те­риа­ло­ем­ких сбо­роч­ных опор, пир­сов и пла­ву­чих опор, а в ря­де слу­ча­ев – дно­уг­луб­ле­ния ре­ки. По­это­му применять эту тех­но­ло­гию име­ет смысл толь­ко в спе­ци­фи­че­ских ус­ло­ви­ях;

* воз­мож­на ус­та­нов­ка цель­но­про­лет­ных бло­ков при по­мо­щи пла­ву­чих кра­нов вы­со­кой гру­зо­подъ­ем­но­сти (в том чис­ле спе­ци­аль­но соз­да­вае­мых пла­ву­чих мон­таж­ных аг­ре­га­тов). Этот спо­соб по­зво­ля­ет от­ка­зать­ся от пир­сов и пла­ву­чих опор. Но, в свою оче­редь, он тре­бу­ет дос­та­точ­ной глу­би­ны во­ды для ра­бо­ты кра­нов (аг­ре­га­тов) и высоких за­трат на их арен­ду.

При­мер 1. Тpебуется со­ста­вить ва­ри­ан­ты ор­га­ни­за­ци­он­но-тех­но­ло­ги­чес-ких схем со­ору­же­ния же­ле­зо­бе­тон­ных про­лет­ных строе­ний ав­то­до­рож­но­го мос­та. Ранее в кур­со­вом про­ек­те бы­ли за­да­ны сле­дую­щие ус­ло­вия: мост габаpитом Г-11,5+2´1,5 м чеpез су­до­ход­ную pеку с дву­мя под­мос­то­вы­ми габаpитами по 80 м в све­ту и 10 м высотой, пол­ной дли­ной 540–550 м.

Ре­шая по­став­лен­ную за­да­чу, ра­нее сту­дент со­ста­вил ваpианты схе­мы мос­та, изо­бра­жен­ные на рис. 6. В ре­зуль­та­те тех­ни­ко-эко­но­ми­че­ско­го срав­не­ния был при­нят к раз­ра­бот­ке ва­ри­ант II, т.е. семипpолетный мост дли­ной 546 м по схе­ме 63+5´84+63 м. Ус­тои – мо­но­лит­ные коз­ло­во­го ти­па на сва­ях-обо­лоч­ках Æ0,6 м, про­ме­жу­точ­ные опо­ры – на сва­ях-обо­лоч­ках Æ1,6 м со сбор­но-мо­но­лит­ным те­лом. Все про­ле­ты пе­ре­кры­ты од­ним про­лет­ным строе­ни­ем – ба­лоч­ным неpазpезным ко­роб­ча­то­го се­че­ния по­сто­ян­ной вы­со­ты (рис. 7). Не­смот­ря на то, что по ма­те­риа­ло­ем­ко­сти этот ва­ри­ант ус­ту­па­ет ва­ри­ан­ту III, та­кое ре­ше­ние име­ет оп­ре­де­лен­ные тех­но­ло­ги­че­ские пре­иму­ще­ст­ва: удоб­ст­во из­го­тов­ле­ния и мон­та­жа од­но­тип­ных бло­ков и сек­ций; унификация технологии и механизации; воз­мож­ность про­доль­ной над­виж­ки и др.

В дан­ном кур­со­вом про­ек­те дос­та­точ­но составить не более трех ва­ри­ан­тов. Но в ил­лю­ст­ра­тив­ных це­лях рас­смот­рим ре­ше­ние за­да­чи не­сколь­ко ши­ре.

По­ла­гая, что про­лет­ное строе­ние вы­пол­не­но из сбор­но­го же­ле­зо­бе­то­на с попеpечным чле­не­ни­ем на бло­ки, рас­смат­ри­ва­ем следующие ва­ри­ан­ты (рис. 8):

1. Урав­но­ве­шен­ный на­вес­ной мон­таж (ба­зо­вая тех­но­ло­гия) блок-секциями дли­ной по 84 м (по 42 м в ка­ж­дую сто­ро­ну от опо­ры) при по­мо­щи двух мон­таж­ных аг­ре­га­тов СПК-65.

2. По­про­лет­ный урав­но­ве­шен­ный на­вес­ной мон­таж теми же блок-секциями при по­мо­щи од­но­го кон­соль­но-шлю­зо­во­го кра­на МСШК-2´60, дви­гаю­ще­го­ся с ле­во­го бе­ре­га.

3. Конвейерно-тыловая сборка и про­доль­ная над­виж­ка с двух бе­ре­гов с за­мы­ка­ни­ем в сред­нем про­ле­те.

Ес­ли про­лет­ное строе­ние вы­пол­нить из мо­но­лит­но­го же­ле­зо­бе­то­на, воз­мож­ны сле­дую­щие ва­ри­ан­ты (рис. 9):

4. Урав­но­ве­шен­ное на­вес­ное бе­то­ни­ро­ва­ние бло­к-секция­ми дли­ной по 84 м (по 42 м в ка­ж­дую сто­ро­ну от опо­ры).

5. Конвейерно-тыловое бетонирование и про­доль­ная над­виж­ка с двух бе­ре­гов с за­мы­ка­ни­ем в сред­нем про­ле­те.

6. Мон­таж ук­руп­нен­ны­ми сек­ция­ми дли­ной по 168 м при по­мо­щи пла­ву­чих опор.

К даль­ней­ше­му рас­смот­ре­нию мож­но при­нять ли­бо толь­ко ва­ри­ан­ты сбор­ной кон­ст­рук­ции (1–3), ли­бо толь­ко мо­но­лит­ной (4–6), а мож­но – ком­би­на­цию ре­ше­ний, на­при­мер, ва­ри­ан­ты 1(2), 4, 5, ко­то­рые в данном случае пред­став­ля­ют­ся наи­бо­лее кон­ку­рен­то­спо­соб­ны­ми.

Ме­тал­ли­че­ские мос­ты. В кур­со­вом про­ек­те ав­то­до­рож­но­го ме­тал­ли­че­ско­го мос­та в прин­ци­пе мо­жет быть рас­смот­ре­но боль­шое раз­но­об­ра­зие ре­ше­ний (см. [9]). Но сту­ден­ты час­то при­ни­ма­ют для по­сле­дую­щей раз­ра­бот­ки ва­ри­ант ба­лоч­но­го не­раз­рез­но­го про­лет­но­го строе­ния тон­ко­стен­ной ко­роб­ча­той кон­ст­рук­ции с ор­то­троп­ной пли­той с про­ле­та­ми дли­ной 42–147 м – эти кон­ст­рук­ции име­ют ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние в со­вре­мен­ной прак­ти­ке.

Для та­ких про­лет­ных строе­ний (про­ек­ти­руе­мых с ори­ен­та­ци­ей на гиб­кую тех­но­ло­гию), а так­же для ста­ле­же­ле­зо­бе­тон­ных про­лет­ных строе­ний, воз­мож­ны два ос­нов­ных кон­ку­ри­рую­щих спо­со­ба мон­та­жа: 1) на­вес­ной (по­лу­на­вес­ной) мон­таж; 2) про­доль­ная над­виж­ка (см. табл. 2). Под­ва­ри­ан­ты этих тех­но­ло­гий мо­гут раз­ли­чать­ся ти­па­ми вспо­мо­га­тель­ных со­ору­же­ний и средств ме­ха­ни­за­ции. Не ис­клю­ча­ет­ся и мон­таж про­лет­ных строе­ний цель­но­про­лет­ны­ми бло­ка­ми при по­мо­щи пла­ву­чих опор или кра­нов вы­со­кой гру­зо­подъ­ем­но­сти. Но здесь сле­ду­ет учи­ты­вать те же со­об­ра­же­ния, что и для же­ле­зо­бе­тон­ных мос­тов (см. вы­ше).

При­мер 2. Тpебуется со­ста­вить ва­ри­ан­ты ор­га­ни­за­ци­он­но-тех­но­ло­ги­ческих схем со­ору­же­ния ме­тал­ли­че­ских про­лет­ных строе­ний ав­то­до­рож­но­го мос­та. В кур­со­вом про­ек­те мос­та бы­ли за­да­ны сле­дую­щие ус­ло­вия: габаpит проезжей части Г-11,5+2´1,5 м; ре­ка 5 клас­са водного пути с дву­мя су­до­ход­ны­ми га­ба­ри­та­ми (ши­ри­ной 100 м и 60 м, вы­со­той 10,5 м); от­вер­стие моста 230 м.

В ре­зуль­та­те оцен­ки ме­ст­ных ус­ло­вий и ре­ше­ния об­щих во­про­сов пpоектиpования мос­то­во­го пе­ре­хо­да были со­став­ле­ны ва­ри­ан­ты кон­ст­рук­тив­ной схе­мы мос­та дли­ной 264–273 м (рис.10). К раз­ра­бот­ке принят ва­ри­ант III, в ко­то­ром ос­нов­ная часть мос­та пе­ре­кры­та ме­тал­ли­че­ским не­раз­рез­ным про­лет­ным строе­ни­ем по схе­ме L _р=63+105+63 м.

Для при­ня­то­го ва­ри­ан­та кон­ст­рук­тив­но­го ре­ше­ния рассмотрим сле­дую­щие ва­ри­ан­ты мон­та­жа про­лет­но­го строе­ния (рис. 11):

1. По­лу­на­вес­ной мон­таж не­раз­рез­ной бал­ки L _р=63+105+63 м с обо­их бе­ре­гов, с за­мы­ка­ни­ем в цен­тре и уст­рой­ст­вом в край­них про­ле­тах по две вспо­мо­га­тель­ные опо­ры из эле­мен­тов МИК-С.

2. По­лу­на­вес­ной мон­таж с по­да­чей кон­ст­рук­ций с ле­во­го бе­ре­га, уст­рой­ст­вом толь­ко двух вспо­мо­га­тель­ных опор в пер­вом про­ле­те L =63 м и мон­таж сред­не­го про­ле­та L =105 м пла­ву­чим кра­ном в полуна­вес с уст­рой­ст­вом временной опоры у опоры №4, а сле­дую­ще­го пpолета – вна­вес стpеловым кpаном.

3. Про­доль­ная над­виж­ка бал­ки с ле­во­го бе­ре­га с аван­бе­ком, без уст­рой­ст­ва вспо­мо­га­тель­ных опор.

Тех­но­ло­гия со­ору­же­ния опор во всех ва­ри­ан­тах оди­на­ко­ва. Мон­таж же­ле­зо­бе­тон­ных ба­лок бе­ре­го­вых про­лет­ных строе­ний во всех ва­ри­ан­тах пред­по­ла­га­ет­ся кон­соль­но–шлю­зо­вым кра­ном.

Разумеется, не следует воспринимать приведенные примеры как образцы для подражания, а ее хуже – слепого копирования. Каждый студент должен самостоятельно подойти к решению задачи, прежде всего оценив специфику конкретных условий.

Со­став­лен­ные та­ким об­ра­зом ва­ри­ан­ты ор­га­ни­за­ци­он­но-тех­но­ло­ги­че­ских схем не­об­хо­ди­мо изо­бра­зить на лис­те 1 кур­со­во­го про­ек­та (см. раз­дел 1). На дан­ном чер­те­же ввер­ху приводится об­щий вид по фа­са­ду мос­та и по­пе­реч­ный раз­рез по ос­нов­но­му про­лет­но­му строе­нию (с по­ка­зом про­ме­жу­точ­ной опо­ры и ее фун­да­мен­та), про­став­ля­ют­ся ге­не­раль­ные раз­ме­ры и от­мет­ки. Ни­же изо­бра­жа­ют­ся два-три ва­ри­ан­та схем, снаб­жен­ные со­от­вет­ст­вую­щи­ми над­пи­ся­ми. По­ло­са вни­зу лис­та по­ка ос­тав­ля­ет­ся пус­той, она от­во­дит­ся для тех­но­ло­ги­че­ских схем со­ору­же­ния опо­ры мос­та.

Ор­га­ни­за­ци­он­но-тех­но­ло­ги­че­ские схе­мы изобража­ют­ся в том же мас­шта­бе, что и об­щий вид мос­та. В ка­ж­дом ва­ри­ан­те ус­лов­но показывают стадию строительства, в ко­то­рой пол­но­стью готовы опо­ры, а про­лет­ное строение находится в какой-то промежуточной стадии возведения. Схема должна на­гляд­но отображать технологию сооружения. На чертеже ука­зы­вают: но­мер ва­ри­ан­та; на­зва­ние схе­мы, со­дер­жа­щее крат­кую ха­рак­те­ри­сти­ку тех­но­ло­гии; ос­нов­ные ти­пы, по­ло­же­ние и раз­ме­ры СВСиУ; ти­пы и мар­ки ве­ду­щих ма­шин, вы­пол­няю­щих тех­но­ло­ги­че­ский про­цесс.

При на­зна­че­нии ти­пов и па­ра­мет­ров вспо­мо­га­тель­ных со­ору­же­ний в ва­ри­ан­тах не­об­хо­ди­мо ру­ко­во­дство­вать­ся сле­дую­щи­ми со­об­ра­же­ния­ми:

– во всех слу­ча­ях пред­поч­ти­тель­но при­ме­нять ин­вен­тар­ные кон­ст­рук­ции (МИК-С, МИК-П, пон­то­ны ти­па КС) с час­тич­ным до­бав­ле­ни­ем при не­об­хо­ди­мо­сти не­ин­вен­тар­ных ме­тал­ло­кон­ст­рук­ций. Та­кие ре­ше­ния ис­поль­зу­ют во вре­мен­ных опо­рах для сбор­ки кон­ст­рук­ций, под­мос­тях, пла­ву­чих опо­рах;

– ес­ли от­сут­ст­ву­ет та­кая воз­мож­ность, ис­поль­зу­ют не­ин­вен­тар­ные ме­тал­ло­кон­ст­рук­ции – ме­тал­ли­че­ские сваи из труб Æ530–1420 мм; ро­ст­вер­ки вре­мен­ных опор и под­мос­тей из про­кат­ных дву­тав­ро­вых ба­лок №50–70; вре­мен­ное рас­кре­п­ле­ние на опо­рах мон­таж­ных бло­ков из про­кат­ных дву­тав­ро­вых ба­лок №70–100[3]; аван­бе­ки для про­доль­ной над­виж­ки и др;

– в ря­де слу­ча­ев уст­раи­ва­ют фун­да­мен­ты вре­мен­ных опор и пир­сов из же­ле­зо­бе­тон­ных за­бив­ных приз­ма­ти­че­ских свай се­че­ни­ем 35´35 см и 40´40 см, свай-обо­ло­чек Æ0,6 м или виб­ро­пог­ру­жае­мых свай-обо­ло­чек Æ1,6 м – в опо­рах для над­виж­ки про­лет­ных строе­ний на глу­бо­ких ак­ва­то­ри­ях, вре­мен­ных опо­рах и пир­сах при боль­ших вер­ти­каль­ных и го­ри­зон­таль­ных на­груз­ках, в ста­пе­лях на на­сы­пях под­хо­дов для ты­ло­вой сбор­ки или бе­то­ни­ро­ва­ния сек­ций при про­доль­ной над­виж­ке про­лет­ных строе­ний и др. При этом уст­раи­ва­ют мо­но­лит­ные же­ле­зо­бе­тон­ные ро­ст­вер­ки. По окон­ча­нии строи­тель­ст­ва ука­зан­ные кон­ст­рук­ции разбирают;

– все вре­мен­ные со­ору­же­ния об­страи­ва­ют ле­со­ма­те­риа­лом для об­ра­зо­ва­ния на­сти­лов, под­мос­тей, ле­ст­ниц, про­хо­дов, ог­ра­ж­де­ний и т.д. Расход лесоматериала на эти конструкции ориентировочно может быть принят 0,2 м³ на 1 м² площади настила подмостей (с учетом сборочных клеток).

При со­став­ле­нии ва­ри­ан­тов раз­ме­ры и се­че­ния ука­зан­ных вре­мен­ных со­ору­же­ний на­зна­ча­ют эс­киз­но, используя дан­ны­е из учеб­ни­ков, спра­воч­ни­ков, а также учеб­ных по­со­бий [10], [11]. Некоторые объемы СВСиУ приходится брать из опыта (см. приведенный ниже пример 4).