Эстакада через шлюзы Днепрогэса в Запорожье

Особенность криволенейных мостов в плане

В последние годы интенсификация автомобильного транспорта требует создания в густонаселенных центрах многоэтажных эстакад и транспортных развязок с криволинейными в плане мостовыми сооружениями, построенных на кривые различные очертания.

Многочисленными примерами таких конструкций являются построенные в основном в последнее десятилетие транспортные развязки и эстакады в США, Японии, Германии и других индустриально развитых странах. Поэтому такие сооружения стали предметом интенсивных научных исследований.

В мостостроительной практике построены криволинейные в плане мостовые конструкции, в которых кривизна достигалась вписыванием прямолинейных однопролетных разрезных балок по хордам со стыковкой их на опорах под углом. При таком решении ограничивалась величина перекрываемых пролетов и утяжелялись опоры.

Более целесообразным в таких сооружениях является применение криволинейных в плане балок, которые позволяют использовать неразрезные системы, принимать оптимальные размеры конструкций и перекрывать большие пролеты.

Кроме того, мосты с криволинейными балками обладают повышенными эстетическими достоинствами. Однако расчет пролетных строений с криволинейными балками и конструктивное решение их узлов намного сложнее.

В частности, значительно усложняются распределение нагрузки в продольном и поперечном направлениях, проектирование опорных частей с тем, чтобы обеспечивалось свободное перемещение пролетных строений при температурных воздействиях и воздействиях временной нагрузки, технология изготовления и монтажа пролетных строений. Некоторые из этих вопросов до настоящего времени не нашли оптимального решения.

Конструкция эстакады через шлюзы Днепрогэса в Запорожье

Эстакада через шлюзы Днепрогэса в Запорожье - stroyone.com

Примером использования возможностей коробчатых конструкций пролетных строений, криволинейных в плане, является эстакада через шлюзы Днепрогэса в Запорожье. Эстакада длиной 352 м расположена на кривой радиусом 200 м, ширина проезда 22 м и двух тротуаров — по 2,25 м.

При разработке проекта эстакады был проведен большой комплекс проектно-исследовательских работ, позволивших внедрить при проектировании современные решения, а также дать новые разработки по конструкции моста, его статистической схеме и по технологии изготовления и монтажа.

Эстакада была принята в виде неразрезной рамной конструкции по схеме 2 х 56 + 2 х 64 + 2 х 56 м с криволинейными в плане балками. Для эстакады была разработана новая статическая схема, использующая кривизну пролетного строения как положительный фактор, повышающий эффект пространственной работы сооружения.

Новая статическая схема отличается тем, что концы криволинейного в плане пролетного строения закрепляются к устоям шарнирами, подвижными в вертикальной плоскости и с ограниченной подвижностью в горизонтальной. Такое закрепление заставляет работать сооружение как пространственную систему:

  • в вертикальной плоскости —как многопролетную криволинейную раму
  • в горизонтальной — как двухшарнирную арку, поддерживаемую в ортогональной плоскости стойками.

При таком решении оказалось возможным сделать промежуточные стойки предельно гибкими, так как они были освобождены от горизонтальных воздействий и несли в основном только вертикальную нагрузку. Горизонтальные силы и крутящие моменты передавались на устои.

Криволинейные в плане мосты - stroyone.com

Температурные деформации такого шарнирно закрепленного пролетного строения могли осуществляться только путем изменения его кривизны в плане без продольных перемещений его концов, что позволило отказаться от сложных уравнительных приборов, рассчитанных на большие температурные перемещения, и ограничиться деформационными швами простейшего типа.

Большая гибкость промежуточных стоек позволила выполнить узлы крепления их к главной балке и фундаментам простейшего типа с жесткой заделкой, так как при принятых сечениях они могли свободно следовать деформациям пролетного строения без возникновения в них существенных дополнительных усилий.

Поперечное сечение эстакады принято необычное — одна несущая балка по продольной оси эстакады в виде трапецеидальной коробки с шириной понизу 6 м и поверху 9 м и проезжей частью в виде стальной ортотропной плиты.

Размеры эстакады через шлюзы Днепрогэса в Запорожье - stroyone.com

Коробчатая главная балка обладает большой жесткостью на изгиб и кручение, работает как единая пространственная оболочка, отвечает расчетным предпосылкам статической схемы пролетного строения и передает крутящие моменты на крайние опоры.

Ортотропная плита проезжей части состоит из листового настила толщиной 12 мм и приваренных к нему угловыми швами продольных ребер из полосы 200 х 12 мм с шагом 0,4 м и поперечных балок таврового сечения высотой 700 мм через 2 м.

Продольные ребра ортотропной плиты были пропущены через вырезы в стенках без приварки к ним с передачей поперечных сил от ребер к поперечной балке через настил. Технологически плита с такими соединениями проще в изготовлении: уменьшается объем сварочных работ, в частности, ручной сварки.

Для мостов эстакады Днепрогэса была принята усовершенствованная конструкция стыка блоков ортотропной плиты: продольные ребра не доводят до стыка и заменяют вставками утолщенного настила. При монтаже требуются только подгонка противолежащих кромок утолщенных листов и сварка их автоматами. Ручная сварка исключена полностью. Такое решение особенно целесообразно при криволинейном пролетном строении.

Криволинейность пролетного строения в плане достигалась вписыванием вкривую по хордам прямолинейных монтажных блоков длиной около 12 м со стыковкой их под углом.

При принятой конструкции поперечного монтажного стыка ортотропной плиты такое решение не вызывало осложнений, так как продольные ребра непосредственно не стыковались и необходимо было только предусмотреть косой рез утолщенных вставок листового настила.

При общепринятой конструкции монтажного стыка плиты решение такого соединения вызвало бы трудности. Односторонний поперечный уклон проезжей части для создания виража создавался за счет разной высоты стенок трапецоидального коробчатого сечения главных балок.

Шарнирное закрепление концов пролетного строения к опорам было осуществлено с помощью звеньев с болтами-шарнирами, соединяющими мощные тяги коробчатого сечения главной балки и такие же тяги закладных частей устоев.

Звенья располагались по продольной оси сооружения на уровне центра тяжести главной балки, обеспечивая шарнирность закрепления в вертикальной плоскости и ограниченную подвижность в горизонтальной благодаря упругому их изгибу.

Опорные части пролетного строения

Опорные части пролетного строения на крайних опорах типа «резина в обойме» имеют ограниченную подвижность во всех направлениях и не препятствуют возможному повороту конструкций в плане. Опорные части были широко раздвинуты для восприятия крутящих моментов, передаваемых на крайние опоры с половины длины моста. Стойки промежуточных опор коробчатого сечения приняты размерами 2Х1М, меньшей стороной вдоль продольной оси.

Монтажный стык колонн

Монтажный стык колонн с коробчатыми главными балками был принят непосредственной приваркой их к днищу короба швами с полным проваром.

Стенкам колонн соответствовали диафрагмы, приваренные к внутренней стороне днища. Блоки главных балок монтировали навесным способом. Монтажный стык главных балок — сварной с автоматической сваркой днища, стенок и ортотропной плиты.

Продольные монтажные стыки ортотропной плиты, включающие стыки поперечных балок, приняты:

  • у сопряжения с коробчатой главной балкой — с приваркой нижнего пояса к монтажному столику;
  • стенок — с помощью накладок к стенкам балки.

Настил ортотропной плиты и нижние пояса поперечных балок соединяли стыковым швом с полным проваром. Стенки поперечных балок соединяли на накладках.

Металлоконструкции эстакады изготовляли на заводе, расположенном в городе вблизи перехода, что позволило подавать на строительную площадку блоки негабаритных размеров. Поперечное сечение моста было разбито на шесть монтажных блоков: два блока коробчатой главной балки и четыре блока консольной ортотропной плиты.

Полунавесной монтаж пролетного строения

Металлоконструкции эстакады монтировали полунавесной сборкой башенным краном типа БК-1000, грузоподъемностью на предельном вылете стрелы до 50 т. Кран перемещался по мере сборки по пролетному строению.

Монтажные блоки главной балки предварительно укрупняли на строительной площадке до целой коробки массой до 50 т. Здесь предварительно собирали весь поперечник и предварительно пристыковывали его к последующему блоку.

Укрупненный коробчатый блок подавали к крану на тележках по рельсовым путям. Блоки консольных участков ортотропной плиты монтировали автомобильными кранами с предварительным закреплением оттяжками.

Монтажные стыки главных балок

Монтажные стыки главных балок сваривали с поддержкой привариваемого блока на крюке крана без каких-либо подмостей или поддерживающих устройств. Положение блока в горизонтальной и вертикальной плоскостях фиксировали с помощью упоров, приваренных к стенкам и поясам.

Новые конструкции монтажных стыков главных балок и ортотропной плиты позволили намного повысить производительность операций путем снижения объема работ на монтаже и почти полного исключения ручной сварки (95% всех швов выполняли автоматы).

Сварка монтажного стыка главных балок и ортотропной плиты по всей ширине моста, включая подгонку стыкуемых плоскостей, занимала 1,5— 2 суток.

Колонны рамного пролетного строения укрупняли на строительной площадке до полной высоты и устанавливали в проектное положение краном типа БК-1000 с временным закреплением анкерными болтами достаточной длины для возможности последующей подгонки колонн к пролетному строению.

После установки на временные конструкции надопорного блока главной балки колонны поджимали домкратами до упора в нижний пояс блока и приваривали. Соосность стенок коробчатого сечения колонны и листов внутренних диафрагм балки контролировали с помощью специально предусмотренных отверстий в днище. После подварки колонн к главным балкам подливали их башмаки.

Для учета температурных деформаций металлического пролетного строения в период монтажа технологией работ предусматривалась поочередная перестановка временных промежуточных опор с тем, чтобы поперечные составляющие перемещения криволинейного строения ограничивались только тремя — четырьмя близко расположенными временными опорами.

Эти опоры принимали большой поперечной жесткости, достаточной для восприятия поперечных ветровых нагрузок, и гибкими в продольном направлении (кроме одной опоры, неподвижно закрепляющей пролетное строение). Задний по ходу монтажа конец монтируемого строения мог свободно перемещаться. Конечные тяги с шарнирами были приварены к устоям только после полного окончания монтажа и уборки временных опор.

Конструкция закладных частей на устоях предусматривала возможность свободной подвижки концевых тяг пролетного строения с шарнирами, что позволило смонтированному пролетному строению до его замыкания свободно перемещаться в соответствии с его температурными деформациями.

Кроме того, такое решение было необходимо для компенсации допусков изготовления и монтажа.

Так как при закреплении концов пролетного строения статическая схема сооружения принципиально преобразовывалась и характер температурных деформаций его изменялся (продольные перемещения заменялись поперечными, изменяющим и кривизну горизонтальной арки), то тяги были приварены одновременно на двух устоях в кратчайший срок.

Для приварки было выбрано время суток со сравнительно постоянными температурами воздуха и с пасмурной погодой, исключающей неравномерный нагрев прямым облучением.

 

Поделиться:
1 Комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.