Foreversoft.ru

IT Справочник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Материалы железобетонных мостов

Лекция №10. Материалы и изделия для железобетонных мостов. Требования к бетону. Арматура для железобетонных мостов.

Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 5121 ; Нарушение авторских прав

Требования к бетону для железобетонных мостов.Мосты эксплуатируются в сложных условиях. Они находятся под воздей­ствием тяжелых подвижных нагрузок, их несущие конструкции не принято защищать от разнообразного атмосферного воздействия: колебаний температуры, влажности, вредных газов; их опоры на­ходятся под активным воздействием ледохода, карчехода и из­меняющегося в течение года уровня воды в реке. Сложные усло­вия работы мостов, а также условия производства работ при их строительстве определяют к материалам и изделиям для мостов ряд требований.

К бетону, применяемому в железобетонных мостах, предъявля­ются следующие требования: высокая прочность, водо- и газоне­проницаемость, морозостойкость, химическая стойкость, необходи­мые сроки твердения, удобоукладываемость, умеренная усадка и ползучесть.

Показателем прочности бетона является класс бетона по проч­ности на осевое сжатие В — временное сопротивление сжатию в МПа бетонных кубов с размерами ребра 15 см, испытанных в возрасте 28 сут после хранения их во влажной среде при темпе­ратуре t=20±2°С. Для конструкций мостов и труб применяют бетоны следующих классов прочности на сжатие В20, В25, ВЗО, В35, В40, В45, В50, В55 и В60. В зависимости от вида и назначе­ния конструкций, способов их армирования и условий их работы применяют в них бетон различных классов (в соответствии с ре­комендациями табл. 21 СНиП 2.05.03-84).

В несущих, особенно предварительно напряженных, конструк­циях мостов рекомендуется применять бетон высоких классов прочности. Для их получения используются следующие пути:

· применение цементов высокой активности (активность приме­няемого цемента обычно в 1,3—1,8 раза более проектного класса бетона по прочности на сжатие);

· рациональное увеличение норм расхода цемента (на 1 м 3 бе­тона не менее 250 кг и не более 450 кг цемента, большие расходы цемента увеличивают деформации усадки и ползучести бетона, что приводит к образованию в нем трещин);

· уменьшение водоцементного отношения;

· применение прочных заполнителей, промывка их с целью уда­ления глинистых и илистых частиц, ухудшающих сцепление це­ментного камня с заполнителем;

· подбор заполнителей по оптимальному гранулометрическому составу -песка и щебня, обеспечивающему возможно более полное заполнение объема минеральными и уменьшение содержания це­ментного камня, имеющего меньшую прочность, чем прочность минеральных.

Стойкость бетона против внешних воздействий, водо- и газо­непроницаемость обеспечиваются созданием его плотности, изме­ряемой в кг/м 3 . Необходимая плотность бетона обеспечивается его вибрированием. В конструкциях мостов и труб предусматривается применение тяжелого бетона со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м 3 . Применение бетона с меньшей плотностью допускается лишь в опытных конструкциях.

Морозостойкость бетона характеризуется маркой F — наиболь­шим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения прочности более чем на 15%. Марки бетона по морозо­стойкости для мостов и труб в зависимости от климатических усло­вий зоны строительства, расположения относительно воды и вида конструкции принимают в пределах от 100 до 400 по табл. 22 СНиП 2.05.03-84. Климатические условия характеризуются средне­месячной температурой наиболее холодного месяца (умеренные — при t>—10 °С, суровые — при t от —10 до — 20 °С, особо суровые — при t ниже — 20 °С). Морозстойкость бетона повышают введением в него воздухововлекающих добавок, которые создают мелкие поры, обеспечивающие свободное расширение воды при ее замер­зании в теле бетона.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует давле­нию воды (в МПа), при котором еще не наблюдается ее просачивание через образец бетона высотой 15 см в возрасте 28 сут, испы­танного по специальному режиму. Эта марка должна быть не ниже W4 в подводных и подземных частях и не ниже W6 в водопропускных трубах, элементах дорожной одежды проезжей части и пере-ходных плитах.

Химическая стойкость бетона во многом зависит от его плот­ности и вида применяемого цемента. В железобетонных мостах применяют бетон на портландцементе, сульфатостойком портланд­цементе и глиноземистом цементе. Портландцемент используют для наиболее ответственных сооружений. Сульфатостойкий порт­ландцемент и глиноземистый цемент используют в конструкциях, которые могут подвергаться действию морской, минерализованной и болотной воды или другим агрессивным химическим воздействи­ям, вредно действующим на портландцемент.

Сроки и интенсивность твердения бетона и приобретение им необходимой прочности важны для ускорения производства работ. Цементы с обычной тонкостью помола обеспечивают в возрасте 3 сут около 50% прочности, тонкомолотые быстротвердеющие це­менты позволяют получить в возрасте 1 сут 40—50% проектной прочности, однако при их использовании увеличивается усадка бетона и снижается его морозостойкость. Ускорение твердения и набора прочности цемента лучше обеспечивать равномерным пропариванием бетона в камерах с последующим постепенным его охлаждением.

Подвижность бетонной смеси очень важна для получения плот­ного бетона. Она увеличивается с увеличением В/Ц, но это сни­жает прочность бетона. Для мостов применяют бетонные смеси с ‘водоцементным отношением не более 0,6. При уплотнении бетон­ной смеси длительным вибрированием могут применяться жесткие смеси с В/Ц=0,3. Увеличение подвижности бетонной смеси при укладке достигается также введением в нее различных пластифи­каторов. Имеются пластификаторы, которые превращают бетон с низким водоцементным отношением в весьма sподвижную смесь.

Усадка — свойство бетона уменьшать размеры в процессе твер­дения и последующего высыхания. Неравномерная усадка бетона приводит к появлению в нем трещин и дополнительных усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях. Умень­шения усадочных деформаций достигают сокращением содержания цемента и воды в бетоне, а также постановкой противоусадочной арматуры.

Ползучесть бетона — способность медленно деформироваться под постоянной нагрузкой. Она приводит к падению усилий в на­пряженной арматуре и перераспределению внутренних усилий в статически неопределимых конструкциях.

Наряду с обычным тяжелым бетоном в опытных конструкциях допускается применять легкий бетон с заполнителем из керамзита или других материалов. Средняя плотность таких бетонов состав­ляет около 1800 кг/м 3 . Перспективен также бетон с полимерными добавками, позволяющими значительно повысить водонепроницае­мость и сопротивление растяжению бетона. Представляет интерес также фибробетон, прочность на растяжение которого в 2—3 раза выше, чем обычного бетона.

Арматура для железобетонных мостов.Марки стали для арма­туры железобетонных мостов и труб, устанавливаемой по расчету, принимаются по табл. 29 СНиП 2.05.03-84 в зависимости от усло­вий работы элементов конструкций и средней температуры наруж­ного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строитель­ства. Нормами предусмотрено применение в железобетонных мос­тах следующих арматурных сталей:

· горячекатаных гладких круглых стержней класса A-I; горяче­катаных стержней ‘периодического профиля классов A-II, A-III, A-IV, A-V;

· термически упрочненных стержней периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI;

· высокопрочной холоднотянутой гладкой проволоки класса В-П;

· высокопрочной холоднотянутой проволоки периодического про­филя класса Вр-П;

· арматурных канатов из высокопрочной проволоки класса К-7 в виде семипроволочных прядей;

· канатов спиральных, двойной свивки и закрытых.

Стержни классов от A-I до A-III применяют в конструкциях в качестве ненапрягаемой арматуры. Стержни классов A-IV, A-V, Ат-IV, Ат-V и Ат-VI, высокопрочную проволоку, пряди и канаты применяют в качестве напрягаемой арматуры в напряженных же­лезобетонных конструкциях.

В качестве конструктивной арматуры в мостах допускается применение арматурной стали классов A-I и А-П. Для монтажных петель предусматривается применение стержней из арматурной стали класса A-I марки В СтЗсп.2 и класса А-П марки 10ГТ.

Запрещается производить сварные соединения стержневой тер­мически упрочненной арматурной стали, высокопрочной арматур­ной проволоки, арматурных канатов класса К-7 и любых канатов в связи с тем, что в зоне сварки в этих элементах значительно снижается прочность.

Читать еще:  Оперативно технологическая связь на железнодорожном транспорте

Железобетон как материал для мостов

Железобетон – материал, состоящий из искусственного камня (бетона) и арматуры (стальных стержней). Бетон приготовляют из цемента, воды, а также заполнителей – песка и щебня или гравия. Бетон обладает высокой прочностью на сжатие (в мостовых конструкциях до 700 кгс/см 2 ) и низкой прочностью на растяжение (до 40 кгс/см 2 ), что вызывает необходимость применения арматуры в растянутых зонах железобетонных конструкций. Кроме того, предельная растяжимость бетона невелика и составляет примерно 20·10 –5 , предельная сжимаемость – около 180·10 –5 . Это приводит к появлению трещин в растянутых зонах бетона, так как деформации арматуры при рабочих напряжениях в ней больше предельной растяжимости бетона.

Основные свойства бетона, применяемого в мостах: прочность, стойкость против внешних воздействий, сроки твердения, усадка и ползучесть, подвижность бетонной смеси при укладке.

Прочность бетона характеризуют маркой – нормативным сопротивлением сжатию образца размером 20×20×20 см в возрасте 28 суток. Для железобетонных мостовых конструкций применяют бетон марок 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700. Допускается использование легкого бетона более низких марок 100 и 150. Сопротивления бетона другим воздействиям (скалыванию, растяжению и др.) в расчете принимают производными от марки. Сопротивление бетона растяжению (0,05–0,09 марки бетона) значительно меньше, чем сопротивление сжатию. Модуль упругости его зависит от марки и при небольших напряжениях изменяется от 250 000 до 400 000 кгс/см 2 .

В несущих, особенно преднапряженных, конструкциях мостов целесообразно применять высокие марки бетона, для получения которых могут быть использованы следующие пути:

  • применение цементов высоких марок (до 600–700);
  • увеличение расхода цемента (неэкономичный путь, связанный с опасностью увеличения деформаций усадки и ползучести бетона и появления усадочных трещин);
  • уменьшение водоцементного отношения и применение жестких смесей, дающих хорошие результаты. При этом необходимо обеспечивать удобоукладываемость бетона введением в него при приготовлении пластифицирующих добавок, применением специальных методов укладки бетона (вибропрессование и др.) или удалением излишков воды после укладки бетона (вибровакуумирование);
  • повышение прочности заполнителей и их промывка для удаления глинистых и илистых частиц, улучшающая сцепление цементного камня и заполнителей;
  • подбор заполнителей по гранулометрическому составу; при равномерном составе песка и щебня по крупности пространство между более крупными зернами заполняется более мелкими, причем содержание цементного камня в бетоне уменьшается, а прочность бетона увеличивается, так как цементный камень обладает меньшей прочностью, чем заполнители; кроме того, уменьшение содержания цементного камня снижает величину деформаций усадки и ползучести бетона.

Уменьшением водоцементного отношения и соответствующим подбором состава заполнителей можно весьма существенно повысить прочность бетона или снизить расход цемента при той же марке.

Для современных сборных и преднапряженных несущих конструкций мостов применяют бетон марки не ниже 300. Наиболее распространены марки 400 и 500. Бетон марки 200 находит применение в монолитных балочных и арочных мостах сравнительно небольших пролетов и в монолитных опорах. Для заполнения полостей опор употребляют бетон марки 150.

Стойкость бетона против внешних воздействий обеспечивают прежде всего созданием достаточной плотности. Для ограничения объема пустот и пор в бетоне содержание цемента в нем не должно быть слишком малым, а воды излишне большим. При укладке бетон следует уплотнять вибрированием или более совершенными методами. Образцы бетона испытывают на морозостойкость с определением марки, характеризующейся числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое образец выдерживает без существенного понижения прочности. Марку по морозостойкости назначают в проекте в зависимости от климатических условий в месте постройки моста, типа конструкции и ее расположения по отношению к уровням воды.

Для элементов конструкций, подверженных действию агрессивной среды, используют бетон со специальными добавками на сульфатостойких портландцементах или принимают конструктивные и другие меры по защите бетона.

Увеличение скорости твердения бетона в монолитных мостах желательно для сокращения сроков использования инвентарных поддерживающих конструкций (подмостей, кружал) и общих сроков строительства. Ускорение набора прочности бетона особенно важно на заводах и полигонах, выпускающих элементы сборных железобетонных конструкций, так как позволяет увеличить производительность технологических линий.

Обычные портландцемента марок 400–600 дают в возрасте 3 суток прочность около 50% от марки. Для дальнейшего ускорения твердения можно пропаривать или прогревать бетон после его укладки. При изготовлении блоков сборных железобетонных пролетных строений прочность бетона величиной 80% от марки получают после пропаривания в течение 2 суток.

Однако исследования показали, что при пропаривании и прогреве в бетоне возникают сложные поля напряжений, в результате действия которых во время изготовления или в первый период эксплуатации возникают трещины. Поэтому тепловую обработку изделий необходимо проводить осторожно, не применяя температуру выше 50–60° и принимая меры к тому, чтобы нагрев и особенно охлаждение конструкции были постепенными и равномерными.

Тонкомолотые быстротвердеющие цементы позволяют получить без пропаривания прочность 40–50% от марки уже через сутки, однако при использовании этих цементов может увеличиться усадка бетона и снизиться его морозостойкость.

Усадка – свойство бетона уменьшать свои размеры в процессе и твердения. Стесненная или неравномерная усадка способствует появлению в бетоне трещин от внешних сил и, если не принять специальных мер, иногда приводит к появлению трещин даже в незагруженных частях сооружения. Кроме появления трещин, усадка вызывает появление дополнительных усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях и падение усилий, создаваемых при изготовлении преднапряженных элементов. Усадка бетона – это длительный процесс, практически затухающий лишь через 1–2 года после бетонирования.

Уменьшения деформаций усадки можно добиться сокращением содержания воды и цемента в бетоне, обеспечивая требуемую марку бетона другими способами, приведенными выше. Кроме того, необходимо создать влажные условия хранения бетона в первый период его твердения. Деформации усадки зависят и от свойств цемента – существуют безусадочные и даже расширяющиеся цементы.

Ползучесть бетона (способность медленно деформироваться под нагрузкой) приводит к перераспределению внутренних усилий в конструкции и, в частности, к падению усилий преднапряжения, а также к деформациям конструкции. Уменьшение деформаций ползучести достигается теми же мерами, что и уменьшение деформации усадки.

Подвижность бетонной смеси (удобоукладываемость бетона) имеет большое значение для получения качественных железобетонных конструкций без раковин, пористых участков и т. п.

Подвижность бетонной смеси увеличивается с повышением содержания воды в бетоне, но одновременно возрастают усадка бетона и расход цемента. Улучшить подвижность бетонной смеси можно также введением в состав бетона необходимого количества пластификаторов (сульфитно–дрожжевой бражки и др.).

Для повышения морозостойкости бетона, в особенности подверженного действию мороза в насыщенном водой состоянии, целесообразно употреблять воздухововлекающие добавки, которые создают мелкие воздушные поры, обеспечивающие свободное расширение воды при замерзании бетона. Особые требования предъявляют к бетону сооружений, возводимых в северной строительно–климатической зоне, где в бетон вводят комплексные пластифицирующие и воздухововлекающие добавки.

Наряду с обычным тяжелым бетоном на твердых заполнителях находит применение легкий бетон со значительно меньшим объемным весом, что позволяет существенно уменьшить нагрузку от собственного веса. Прочность и морозостойкость легкого бетона обычно меньше, чем обычного, однако в практике мостостроения уже применяли легкий бетон до марки 500.

Перспективен бетон с полимерными добавками, позволяющими значительно увеличить сопротивление растяжению и предельную растяжимость бетона.

Арматуру, применяемую в железобетонных мостах, можно разделить на две группы: ненапрягяемую и получающую предварительное напряжение при изготовлении конструкций. В качестве ненапрягаемой арматуры применяют гладкие круглые стержни диаметром до 40 мм. из стали класса A–I, стержни периодического профиля диаметром до 40 мм. из стали класса А–II, стержни периодического профиля из низколегированной стали класса A–III, а также фасонный прокат из сталей, применяемых для металлических конструкций мостов.

Читать еще:  Как посмотреть железо пк

Для напрягаемой арматуры часто применяют пучки из 3–60 стальных круглых проволок d = 3–5 мм, обладающих высокой прочностью. Используют гладкую проволоку и проволоку периодического профиля. В качестве напрягаемой арматуры употребляют также витые семипроволочные пряди заводского изготовления, которые могут быть объединены в пучки, стальные канаты и тросы, а также стержни периодического профиля из низколегированной стали классов A–IV, A–V, A–VI.

Для арматуры, применяемой в конструкциях мостов, наибольшее значение имеют прочность, способность к пластическим деформациям, выносливость. Важной характеристикой арматуры из стальных стержней гладкого и периодического профиля, влияющей на прочность железобетонных конструкций, является предел текучести стали. Нормативный предел текучести стали класса A–I равен 2400 кгс/см 2 , класса А–II – 3000 кгс/см 2 , класса А–III – 4000 кгс/см 2 , класса A–IV – 6000 кгс/см 2 , класса A–V – 8000 кгс/см 2 . Прочность высокопрочной стальной проволоки, семипроволочных прядей, а также канатов и тросов характеризуется пределом прочности стали, так как для этих видов арматуры площадка текучести на диаграмме растяжения образцов отсутствует. Пределы прочности для наиболее употребительных видов проволочной арматуры приведены в таблице 5.1.

Модуль упругости для сталей классов A–I – A–IV принимают равным 2,1·10 6 кгс/см 2 , для высокопрочной проволоки 1,8·10 6 кгс/см 2 .

Способность арматуры к пластическим деформациям характеризуется величиной относительного удлинения при разрыве. Минимальное относительное удлинение, требуемое нормами, для арматуры периодического профиля из стали класса А–II составляет 18%, для высокопрочной проволоки d = 5 мм – 4,4%. Это свойство арматуры имеет большое значение, поскольку влияет на сопротивление арматуры ударным воздействиям и возможность выравнивания усилий в неравномерно нагруженных стержнях, проволоках и пучках, работающих совместно, перед разрушением. Кроме того, от способности арматуры к пластическим деформациям зависит возможность образования перегибов в арматуре при устройстве отгибов, крюков и анкерных закреплений. Для проверки последнего свойства арматуру испытывают на перегиб в холодном состоянии, причем проволока из высокопрочной углеродистой стали должна выдерживать не менее четырех перегибов на 180° вокруг оправки d = 20 мм.

Выносливость арматуры характеризуется пределом выносливости на базе 2·10 6 циклов. Эта величина показывает способность арматуры сопротивляться многократно повторным загружениям, которым подвержены элементы железнодорожных мостов. Некоторые стали (например, 35ГС) не отвечают требованиям в отношении выносливости, поэтому в конструкциях железнодорожных мостов их не применяют. Эти стали можно использовать в мостах под автомобильную дорогу, которые на выносливость не рассчитывают.

Арматурная сталь подобно бетону имеет свойство медленно деформироваться под действием постоянных сил. Это качество стали имеет большое значение для предварительно напряженных конструкций, так как вызывает падение (релаксацию) напряжений в арматуре. В северной строительно–климатической зоне применяют только стали, не изменяющие своих свойств при низких температурах, в особенности для конструкций, подлежащих расчету на выносливость.

Известны примеры применения в качестве арматуры прокатных профилей – уголков, двухавров, швеллеров (жесткая арматура). Это целесообразно как правило, в тех случаях, когда эту арматуру используют в качестве подмостей, к которым подвешивается опалубка для бетонирования монолитных конструкций.

Основные характеристики и системы ж/б мостов, условия применения, основные элементы

Тема 5.1. Основные системы ж/б мостов и путепроводов.

Железобетонные мосты – капитальные сооружения, обладающие при правильном проектировании и качественном выполнении строительных работ большой стойкостью против атмосферных воздействий и не требующие периодической окраски, как стальные мосты. Расходы по содержанию железобетонных мостов меньше, чем стальных мостов. Особое преимущество железобетонных мостов – значительно меньший расход металла по сравнению со стальными мостами.

К недостаткам железобетонных мостов относятся большой собственный вес, повышенная трудоемкость изготовления, значительная стоимость мостов больших пролетов и наличие большого числа дефектов. Для снижения собственного веса и снижения стоимости мостов больших пролетов

применяются высокопрочный бетон, предварительно напрягаемая арматура, на участках с небольшими усилиями — легкий бетон (бетон с легкими заполнителями). Для снижения дефектности бетона необходимы повышение культуры проектирования и строительства железобетонных мостов. В части проектирования это – максимальный учет при расчете реальных нагрузок и воздействий во время эксплуатации, применение математически более точных схем расчетов, учет реальных физических свойств работы материалов. Повышение культуры строительства предполагает, прежде всего, неукоснительное выполнение требований нормативно-технических документов, контроль качества работ и материалов, применение современных технологий строительства и надежного нового оборудования.

Системы и конструкции железобетонных мостов весьма разнообразны. Основными являются балочные, рамные, арочные, комбинированные системы, имеющие, в свою очередь, много разновидностей. Так, например, к балочным мостам относятся мосты с простыми, неразрезными и консольными балками; рамные мосты могут быть рамно-неразрезной, рамно-консольной, рамно-подвесной систем. Железобетон применяют в конструкциях сквозных ферм, а также в висячих и вантовых мостах.

По напряженному состоянию, создаваемому при сооружении моста в его элементах, железобетонные мосты можно разделить на предварительно напряженные и без предварительного напряжения.

По способу сооружения различают монолитные железобетонные конструкции мостов, бетонируемые на месте, и сборные, собираемые из элементов, изготовляемых на специальных заводах и полигонах. Применяют также сочетание сборного и монолитного железобетона.

Несущими элементами пролетного строения служат балки, плиты, фермы. Наибольшее распространение нашли балочные пролетные строения. Они состоят из поперечно и продольно-члененых балок различной конфигурации: ребристых, прямоугольных, коробчатых. Ребристые балки Т-образного сечения имеют наибольшее применение. Они состоят из ребра (вертикальной стенки и горизонтальной плиты. Они бывают как диафрагменные так и без диафрагменные.

Наибольшее распространение получили балочные мосты с использованием разрезных, неразрезных и консольных систем. Балочные разрезные мосты (рис. 99, а) используют для перекрытия пролетов до 42 м. Неразрезные балочные мосты (рис. 99, 6) применяют при пролетах от 33 до 147 м. Неразрезная система характеризуется большей жесткостью и меньшей деформативностью пролетного строения от временных нагрузок. Однако применение неразрезной системы возможно при отсутствии осадки опор. Осадка опор в балочных неразрезных пролетных строениях может вызвать появление значительных дополнительных усилий и служить причиной разрушения моста. В настоящее время строители обеспечивают исключение осадки опор, что открыло широкие возможности для применения неразрезных пролетных строений при различных грунтовых условиях.

В консольных системах (рис. 99, в) подвесные пролетные строения пролетом 11 опираются на консоли с вылетом l2 основных пролетных строений. По распределению усилий консольные системы близки к неразрезным, однако имеют меньшую жесткость и под нагрузкой дают переломы упругой линии в местах сопряжения подвесных пролетных строений с консолями. Вследствие статической определимости консольной системы осадки опор не вызывают в пролетных строениях дополнительных усилии. Тем не менее мосты с использованием консольных систем в настоящее время не применяют в связи со сложностью узлов соединения подвесных и основных пролетных строений.
Опоры неразрезных и консольных мостов вследствие размещения на них по одной опорной части и центрального их загружения имеют меньшую ширину, чем опоры разрезных мостов.
Простейшие рамные системы мостов (рис. 99, г) применяют при пролетах 30. 60 м. Ввиду совместной работы пролетных строений с опорами изгибающие моменты в пролетных строениях уменьшаются. Это позволяет уменьшить строительную высоту пролетных строений. Весьма широкое распространение получают рамные мосты с наклонными стойками (рис. 99, д).

Рис. 99. Виды балочных (а—в) и рамных (г, д) мостов

Читать еще:  Архитектурно конструктивные детали

Более широкое распространение получили мосты из Т-образных рам: рамнобалочные и рамно-консольные. Рамно-балочные системы (рис. 100, а) мостов получаются при шарнирном соединении рамных и подвесных пролетных строений. Пролеты /таких систем могут быть в пределах от 40 до 150 м. В ригелях Т-образных рам возникают только отрицательные изгибающие моменты, а в подвесных разрезных пролетных строениях только положительные. Опоры этих рам от действия вертикальных нагрузок передают на основание вертикальную силу и изгибающий момент.
В рамно-консольных системах (рис. 100, 6) Т-образные рамы шарнирно связаны между собой. Такие системы применяют для пролетов 60. 200 м. Опоры мостов этой системы передают на основание еще и горизонтальную силу. Консоли рам могут быть омоноличены, в этом случае получается многопролетная рамная система с пролетами до 250 м. Рассмотренные рамные системы представляется возможным возводить навесным бетонированием или навесным монтажом.

В России построены также мосты особой рамно-консольной системы (рис. 100, в), Т-образные рамы которых состоят из двух полуарок, связанных затяжкой в уровне проезжей части. Т-образные рамы шарнирно связаны между собой в середине пролета. В мостах такой системы получены пролеты до 120 м.

Рис. 100. Рамно-балочная (а) и рамно-консольная (б, в) системы мостов

При прочных грунтах в основании опор возможно применение мостов арочных систем (рис. 101, а). Арками железобетонных мостов перекрывались пролеты от 50 до 390 м. Опоры этих мостов воспринимают значительные горизонтальные составляющие реакций, что требует развития фундаментов. Сами арки работают преимущественно на сжатие, прочность железобетона в них используется весьма эффективно.

В последние десятилетия в железобетонных мостах находят применение вантовые системы (рис. 101, 6). Они имеют неразрезные железобетонные балки жесткости, поддерживаемые наклонными вантами, закрепленными на вершинах вертикальных пилонов. Ванты работают только на растяжение, они создают упругие опоры для балки жесткости, что облегчает ее работу. Пилоны работают в основном на сжатие. Пролеты мостов такой системы с железобетонными балками жесткости в настоящее время превысили 400 м.

Рис. 101. Мосты арочной (а) и вантовой (б) систем

Комбинированные системы характеризуются совместной работой простых систем.

Примером такой конструкции, в частности, может служить сочетание балки с гибкой аркой. В таких системах достигается благоприятное распределение усилий, что позволяет перекрывать большие пролеты, обеспечивая высокие экономические показатели. В настоящее время величина пролета в таких системах (имеется в виду сочетание балки с растянутым вантом) достигает 282 м (наибольший пролет в мире). Комбинированные системы появились недавно и используются исключительно для автодорожных и городских мостов.

Вопросы для самоконтроля:

  1. Статические схемы ж/б мостов.
  2. Преимущества и недостатки ж/б мостов и их систем.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 5462 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Мосты из железобетона

Популярность железобетонных мостов объясняется многочисленными преимуществами. Такие капитальные сооружения наделены всеми достоинствами железобетона, такими как прочность, стойкость к любому типу воздействий, нетребовательностью к уходу в отличие от стальных сооружений. Правильное проектирование и качественное выполнение всех стадий строительства минимизируют расходы по содержанию железобетонной конструкции. Железобетонные мосты имеют одну главную особенность — невысокий расход металла в сравнении со стальными изделиями.

Преимущества и недостатки

Железобетонная конструкция имеет важные плюсы.

  1. Повышенная жесткость и монолитность — свойства, обеспечивающие возможность создать мост по результатам проектирования с выгодными схемами как с конструктивной, так и с экономической стороны.
  2. Возможность применения доступного стройматериала, такого как песок, щебенка, гравий, что существенно ускоряет и удешевляет перевозку расходных строительных веществ.
  3. Технология возведения изделий из железобетона полностью механизирована и осуществляется индустриальными способами.
  4. Высокие эксплуатационные качества, такие как прочность, надежность, долговечность.

Мостам из железобетона свойственна особенность — упрочение и постепенное нарастание прочности бетонного материала. Любому мосту из выше приведенных типов свойственна способность противостоять динамическим нагрузкам и временно увеличивающимся усилиям.

Основными недостатками железобетонного моста является массивность, высокая тепло- и звукопроводность, низкая сопротивляемость к действию растягивающих усилий, риск растрескивания внешних бетонных слоев из-за усадки и напряжений в железобетонном материале, возникающим по технологическим причинам.

По конструкционным особенностям сооружения делят на три типа:

  1. Монолитные, возводимые путем непрерывной заливки бетона высоких марок в заблаговременно подготовленную опалубку (подмостей) с армирующим каркасом на месте проведения строительных работ. Технология изготовления предполагает проведение навесного бетонирования, осуществляемого секционного.
  2. Сборные, предполагающие использование готовых блочных изделий, отлитых и укрепленных арматурой в заводских условиях. После сооружения конструкции производится омоноличивание стыковочных мест и опор моста.
  3. Комбинированные или сборно-монолитные, сочетающие в себе особенности первых двух технологий. Основные конструктивные элементы собирают из готовых блоков, а пролеты заливают бетоном на месте. По этой технологии выполняются пролетные строения с монолитными плитами и сборными ребрами. Также применяется «скорлупный» способ, когда собирается тонкостенная оболочка из железобетона, а после установки заливается бетоном.

Классическими разновидностями по применению являются:

Сфера применения

Балочные сооружения с малошаговыми пролетами используются для создания автодорожных переездов. Технология их строительства предполагает использование монолитных перекрытий и пролетов на сборных ребрах. На немассивных мостах, трубах и лотках осуществляется переправа через небольшие водотоки и суходолы.

Путеводными железобетонными мостами обеспечиваются переезды для железнодорожного и автомобильного транспорта. Эстакады строятся для пересечения городской территории. Виадуки нужны для перемещения через горные ущелья, глубокие овраги и долины.

Материалы для изготовления

При возведении изделий из преднапряженного железобетона рекомендуется использовать тяжелые классы бетонной смеси не ниже М 300 и соответствующие прочностные категории. Широкое применение нашли такие сорта, как М200, М250, М300, М400, М500, М600, а также соответствующие им классы по морозостойкости. Использовать можно как готовые сухие смеси, так и местного изготовления.

При замесе бетона используются цементы высоких марок, такие как портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый класс. Если нужен облегченный тип обработки бетона, рекомендуется использовать пластифицированную марку портландцемента.

Для сооружения пролетов разной величины, опорных частей мостов применяются доменные отходы после грануляции металлургического шлака. Особенностью этого материала является возможность получения бетона класса М140—200 при активации его прочностных характеристик. Инициируется этот процесс благодаря применению в составе активаторов, таких как цемент с известью, которые после размола во влажном состоянии дают желаемый эффект.

Модернизация технологий строительства переправ из железобетона позволила применять более легкие марки бетонов, масса по объему которых составляет 1,2—1,6 г/л3. Требуемые показатели объемного веса достигнуты за счет примешивания легких натуральных порообразователей, таких как лавы и туфы вулканического и известкового происхождения, а также искусственных заполнителей, например, керамзита.

Легкие бетоны перспективны для строительства сборных мостов. Более низкая масса готовых блоков позволяет экономить время и затраты на их кладку за счет применения меньшего количества строительной техники. Легкие бетоны М100, М150 и выше наиболее приемлемы для использования при сооружении железобетонных несущих элементов.

Для сооружения сварных армирующих сеток или арматурного каркаса применяются металлические гибкие пруты с круглым сечением или пруты периодического профиля. Отдельные элементы укрепляются жесткими стержнями фасонного проката. Использование преднапряженных арматурных прутьев из высокопрочного металла позволяет возводить максимально железобетонные мосты, отличающиеся легкостью и экономичностью.

Вывод

В сравнении с металлическими аналогами железобетонный мост имеет массу преимуществ: производство, эксплуатация и обслуживание обходятся дешевле, не требуется окрашивание и специальная антикоррозионная обработка. Главное, на их сооружение требуется значительно меньше стали.