Продольная надвижка железобетонных пролетных строений

Сущность метода продольной надвижки железобетонного моста

Широко распространенный при сооружении стальных пролетных строе­ний способ продольной надвижки для монтажа неразрезных пролетных строений из предварительно напряженного железобетона долгое время не находил применения из-за сложности создания напряженно-армированного состояния, воспринимающего знакопеременные усилия при продольной надвижке, и большого веса железобетонных пролетных строений, которые требуют слишком громоздких накаточных приспособлений.

В настоящее время основные проблемы, связанные с продольной на­движкой железобетонных неразрезных пролетных строений, решены, и новый метод получил применение на строительстве ряда мостов.

Сущность метода заключается в следующем. Неразрезная балка пролетного строения постоянной высоты коробчатого поперечного сечения собирается на берегу из отдельных блоков. Но способу, предложенному в СССР, сборку балки рекомендуется вести по мере ее надвижки, наращивая балку блоками с тыловой стороны, так называемым конвейерно-тыловым способом.

Напряженное состояние балок, воспринимающее монтажные знакопере­менные усилия при продольной их надвижке, а также усилия в стадии эксплуатации, не совпадающие ни по величине, ни по знаку с монтажными, создают двухэтапным натяжением с помощью так называемых пере­мещаемых пучков. На стенде собираемые секции балки натягивают горизонтальными верхними и нижними пучками, количество их и усилие натяжения рассчитаны на работу балки в стадии продольной надвижки.

На втором этапе, после окончания продольной надвижки, часть пучков, рас­положенных по верхней плите в средних частях пролетов и по нижней плите в надопорных участках, снимают и перемещают туда, где они тре­буются по расчету на эксплуатационные усилия. Количество перемещае­мых пучков зависит от величины пролетов, длины аванбека, наличия промежуточных точек временного опирания, соотношения веса передвигаемой балки с ее весом в окончательном эксплуатационном состоянии.

Перемещаемые пучки изготовляют одинаковой длины и заанкеривают в уровне верхней плиты на специальных упорах, в уровне нижней пли­ты — на одинаково оформленной боковой наружной грани балок. Способ армирования сравнительно короткими пучками обеспечивает при конвейерно-тыловой сборке возможность присоединения любого количе­ства блоков.

К принципиальной особенности метода продольной надвижки, осуще­ствленного впервые за рубежом, следует отнести способ создания напряженного состояния для восприятия знакопеременных усилий в балках пу­тем применения горизонтально расположенных мощных концентрирован­ных пучков, положение которых после окончания надвижки изменяется отклонением их по вертикали. При таком способе напряжения балку до надвижки требуется собрать на подходе на всю ее длину.

Продольная надвижка пролетного строения выполняется не путем его перекатки по каткам, а скольжепием, благодаря чему отпадает необходи­мость в устройстве сложных и громоздких верхних и нижних накаточных путей из рельсовых пакетов. Надвижка скольжением решена с помощью накаточных обустройств нового типа с применением прокладок из анти­фрикционного материала

  • фторопласта-4
  • стального полированного и хромированного листа.

Коэффициент трения листа по фторопласту-4 до 0,05. Допускаемое давление на фторопласт порядка 250—300 кг/см2. Новые накаточные устройства, включая домкраты для подъема пролетного строения, компакт­ны и могут размещаться на опорах самых малых размеров.

Для продольной надвижки балок применяются горизонтально располо­женные, как правило, с тыльной части балок толкающие гидравлические домкраты с достаточным ходом поршня, которые в отличие от лебедок и полиспастов обеспечивают плавное, без рывков, движение пролетного строения при продольной надвижке.

Применение метода продольной надвижки целесообразно при сооруже­нии неразрезных железобетонных предварительно напряженных пролет­ных строений постоянной высоты. При пролетах до 60—65 м надвижка может быть осуществлена с применением аванбека и без устройства вре­менных промежуточных опор; при больших пролетах (до 100 м) возни­кает необходимость устраивать промежуточные опоры в русле.

Преимущества продольной надвижки

К преимуществам метода продольной надвижки следует отнести:

  • воз­можность монтажа пролетных строений из блоков полной заводской го­товности;
  • возможность сооружения пролетных строений большой длины без устройства промежуточных опор (при пролетах до 65 м) с минималь­ным количеством оборудования и крапов небольшой грузоподъемности; независимость от местных топографических и гидрологических условий;
  • отсутствие необходимости разработки акваторий, сооружения временных эстакад и установки кранов-перегружателей для подачи блоков к месту монтажа.

Недостатки продольной надвижки

  • К недостаткам относятся наличие в конструкции монтажных швов;
  • необ­ходимость сооружения подходной насыпн до начала работ;
  • невозможность, в большей части случаев, надвижки балок пролетом более 55—65 м без устройства вспомогательных опор в русле;
  • сложность осуществления мостов на кривых.

Строительство виадука методом продольной надвижки

Метод продольной надвижки предварительно напряженных пролетных строений в сочетании с конвейерно-тыловым способом сборки впервые в СССР был успешно применен на строительстве виадука через овраг Лорупе (Латвия) под автомобильную нагрузку.

Продольная надвижка пролетного строения этого виадука была осуще­ствлена без устройства временных промежуточных опор с использованием стального аванбека.

Виадук с пятипролетным железобетонным неразрезным пролетным строением построен по схеме 32,48 + 3 х 43,25 + 32,48 м.

Схема виадука - stroyone.com

поперечное сечение виадука - stroyone.com

Размеры даны в дм.

Железобетонные опоры виадука возведены на естественном основании из слабосцементированных песчаников и твердых глин с условным сопро­тивлением 4—6 кг/см2. В поперечном сечении пролетное строение виадука состоит из двух ко­робчатых балок постоянной высоты со свешивающейся двухконсольной плитой проезжей части.

После установки балок в проектное по­ложение их омоноличивали в плоскости верхней плиты с помощью выпус­ков арматуры и дополнительных арматурных сеток. Ширина пролетного строения поверху 10,76 м (проезжая часть 7,3 м и два тротуара по 1 м).

Сборку и продольную надвижку балок осуществляли последовательно. Каждую балку длиной около 196 м высотой 190 см собирали из 63 блоков.

Длина всех блоков, кроме торцевых, 3,07 м. Вес промежуточных блоков достигает 15 т, торцевых — 22 т. Диафрагмы запроектированы только в опорных блоках. Для пропуска перемещаемых монтажных пучков в месте примыкания диафрагм к нижней плите были запроектированы каналы.

Марка бетона блоков 400, а в шести блоках первого пролета, испытую­щих наибольшие сжимающие напряжения во время надвижки без проме­жуточных опор,— 500. Швы между блоками толщиной 2 см заполняли цементным раствором, марка которого соответствовала марке бетона стыкуемых блоков.

В уровне плиты проезжей части пучки натягивали и закрепляли конус­ными анкерами на специальных стальных приставных упорах, располо­женных вдоль вертикальных ребер блоков и закрепленных в них анкерами. В уровне нижней плиты пучки, через короткие бетонные каналы выво­дили на боковую грань балки, натягивали на бетон и закрепляли также конусными анкерами.

На приставном упоре закрепляли по два пучка с контролируемым уси­лием натяжения в каждом по 52 т, а при повторном натяжении переме­щаемых пучков — 49 т.
Верхние и нижние места анкеровки определяли в соответствии с различ­ным положением пучков в стадиях монтажа и постоянной эксплуатации, отвечающим различным очертаниям эпюр изгибающих моментов.

Количество верхних и нижних пучков, устанавливаемых в процессе укрупнительной сборки и надвижки составляло 348 шт. на 1 балку, что на 128 шт. больше количества пучков, необходимых на стадии эксплуа­тации.

Расположение пучков арматуры - stroyone.com

Расположение пучков арматуры (пунктиром показаны перемещаемые пучки):
а — на стадии монтажа (верхний пояс);
б — на стадии эксплуатации (верхний пояс);
в — на стадии м онтаж а (ниж ний пояс);
г — на стадии эксплуатации (ниж ний пояс).

Такое превышение числа монтажных пучков объясняется тем, что на­движка осуществлялась только по постоянным опорам, без временных промежуточных опор.

После надвижки первой балки 180 пучков снимали и 92 из них переме­щали в зоны, где они требовались по расчету па стадии эксплуатации, а 88 пучков использовали для армирования второй балки, после надвижки которой они стали лишними для данного пролетного строения и могли использоваться в других конструкциях.

Перемещение пучков было возможным благодаря тому, что в процессе сборки и всего периода надвижки их не омоноличивали, а размещали открыто по верхней и нижней плитам балок.

Каждый пучок напрягаемой арматуры состоял из 24 проволок диамет­ром 5 мм с пределом прочности 17000 кг/см2, при повторном натяжении предел прочности проволок принимался равным 16000 кг/см2. Длина неперемещаемых пучков 22 м, перемещаемых — 24 м. Применение пролетного строения неразрезной системы обеспечило уменьшение нагрузок на опоры, что позволило придать им ажурные формы.

Учитывая большую высоту, доходящую до 24 м, форма промежуточных опор выбрана одностолбчатой в виде Т-образной рамы с нарастанием ши­рины кверху при постоянной толщине по фасаду виадука, составляющей только 90 см. Такая форма опоры удачно сочетается с общим архитектур­ным решением сооружения в целом.

Береговые опоры виадука — массив­ные, промежуточные — гибкие. Одна из береговых опор является анкер­ной и воспринимает продольные горизонтальные усилия. Промежуточные опоры защемлены в фундаментах и рассчитаны в эксплуатационной ста­дии на усилия, возникающие от продольного перемещения пролетного строения в результате изменения температуры и проявления деформаций от длительных процессов.

Промежуточная опора, наиболее удаленная от анкерной и испытывающая наибольшие усилия вследствие значительных деформаций пролетного строения и своей малой высоты, закреплена к фундаменту с помощью стального шарнира. На всех промежуточных и на анкерной береговой опорах установлены неподвижные стальные опорные части, а на другой береговой опоре — подвижные катковые.

В процессе надвижки первой балки пролетного строения промежуточ­ные опоры работали на большой момент от внецентренного приложения ее веса, что потребовало три наиболее высокие промежуточные опоры раскрепить с противоположной от надвигаемой балки стороны предварительно напряженными канатами-оттяжками.

Наибольшее горизонтальное смещение верха опоры поперек моста составило 7 см. При надвижке вто­рой балки пролетного строения высокие промежуточные опоры вернулись в исходное положение, а усилие в пучках, притягивающих ригель опоры к фундаменту, уменьшилось почти до нуля.

Гибкие опоры виадука на время надвижки пролетного строения были раскреплены оттяжками из напряженных тросов диаметром 27 мм. Каж­дую опору раскрепляли тремя нитями оттяжек, из которых две нити совместно с телом опоры рассчитывали на восприятие продольных гори­зонтальных сил от трения в накаточных обустройствах при надвижке про­летного строения. Третью нить оттяжек устанавливали для восприятия усилий от закручивания тела опоры. Усилие предварительного натяжения в тросовых оттяжках было предусмотрено от 2 до 9 т.

В расчетах как опор, так и пролетного строения решающими оказались сочетания нагрузок, возникающие при монтаже. Так, наибольшие сжи­мающие напряжения в бетоне, определившие его марку, и количество напрягаемой арматуры определялись из расчета пролетного строения на стадии продольной надвижки без временных промежуточных опор, а не из расчета па эксплуатационные нагрузки.

Блоки пролетного строения изготовляли в двух специальных формах на небольшом крытом полигоне, организованном на строительной площадке в зоне действия козлового крана грузоподъемностью 25 т, обслуживающего сборочный стенд.

Полигон представлял собой две простейшие поточные технологические линии но изготовлению блоков. Каждая форма для изготовления блоков состояла из железобетонной плиты-матрицы, оконтуренной швеллерами, к которой крепилась сборно-разборная стальная опалубка.Работа на двух технологических линиях была организована таким обра­зом, чтобы одни и те же производственные операции не совмещались на них во времени. На двух линиях изготовляли 20—25 блоков в месяц.

Балки из отдельных блоков собирали последовательно на специальном стенде, устроенном по оси надвижки на правобережном подходе непо­средственно за устоем. Стенд представлял собой спланированную площад­ку с бетонным покрытием длиной 52 м, по которому был уложен рельсовый путь. Рельсы закрепляли костылями к деревянным брускам, уложенным в бетон стенда на уровне его поверхности. Все работы по укрупнительной сборке выполняли с помощью козлового крана грузоподъемностью 25 т, пролет которого (11 м) охватывал обе балки.

Схема площадки для укрупнительной сборки балок - stroyone.com

Поперечное сечение площадки для укрупнительной сборки балок - stroyone.com

Схема площадки для укрупнительной сборки балок:

  1. опора;
  2. аванбек;
  3. I секция балки;
  4. верхние пучки балки;
  5. блоки соби­раемой II секции;
  6. рельсовый путь крана;
  7. рельсовые пути стапеля;
  8. толкающая домкратная установка;
  9. сборочный ста­пель;
  10. склад готовых блоков;
  11. сбо­рочный козловой кран Г/П 25 т;
  12. опора 6;
  13. салазки из швеллера;
  14. анкер­ные упоры закрепления пучков;
  15. пучки крепления аванбека в балке.

До начала укрупнительной сборки при помощи козлового крана соби­рали стальной аванбек длиной 24 м весом 24 т.

Укрупнительную сборку и продольную надвижку балки длиной 196 м конвейерно-тыловым способом осуществляли посекционно в 5 этапов. Вся неразрезная балка по длине была расчленена на пять секций, длина каж­дой секции была принята равной величине одного пролета (9—14 блоков).

Первая секция состояла из 9 блоков; вторая, третья и четвертая — из 14 и пятая — из 12.
На первом этапе установили первые девять блоков балки. Под каждым швом шириной 20 мм между блоками были установлены отрезки швеллера № 22 с вырезами в полках по форме контура головки рельса. Эти швел­леры служили одновременно нижней опалубкой при замоноличивании швов и салазками, скользящими по смазанным смесью солидола с гра­фитом рельсовым путям стенда при продольной надвижке пролетного строения.

После выверки положения блоков стыки между ними заполняли раство­ром жесткой консистенции. Торцевые поверхности блоков были предвари­тельно обработаны путем насечки их пиевмозубилом. В качестве опалубки при омоноличивании вертикальных швов применяли деревянные рамки, устанавливаемые с наружной поверхности блока.

Для обеспечения плот­ности стыка прилегающую к бетону поверхность опалубки обивали микро­пористой резиной. Для ускорения работ применяли пропаривание раствора омоноличивании путем пуска пара внутрь коробчатой балки.

После достижения цементным раствором в швах омоноличивания 75%, а бетоном около 100%-ной проектной прочности приступали к натяжению пучков, соединяющих блоки первой секции балки между собой и с аванбеком. Все пучки (верхние и нижние) натягивали 60-тонными домкратами двойного действия.

К натяжению пучков в очередном блоке приступали только после натя­жения всех пучков, заанкеренных в предыдущем блоке. Верхние и нижние пучки натягивали симметрично продольной оси балки, не допуская боль­шого отстаивания или опережения верхних пучков по отношению к нижним пучкам.

Последовательность натяжения пучков каждой секции исключала появ­ление трещин в швах омоноличивания блоков. Для этого два крайних блока каждой секции притягивали к ранее собранной части балки несколь­кими первыми пучками напрягаемой арматуры. Потери в этих пучках от упругого обжатия бетона натяжением последующих пучков погашались некоторым увеличением контролируемого усилия. Пучки, проходящие по верхней плите, натягивали с одной стороны, по нижней — с двух сторон.

По окончании монтажа первой секции ее с аванбеком надвигали в про­лет. Продольную надвижку толканием сзади осуществляли при помощи домкратной установки, состоящей из двух гидравлических домкратов ДГ-170/1120 грузоподъемностью 170 т и ходом поршня 1120 мм. Насосная установка, питающая домкраты, приводилась в действие элек­тромотором мощностью 20 квт.

Домкраты были установлены в горизонтальном положении в копце сбо­рочного стенда.
Поскольку виадук расположен на уклоне 0,008, балки надвигали на подъем, уклон стенда был равен 0,007, и тормозных устройств при надвиж­ке не потребовалось.
При надвижке на 1-й метр (на длину хода поршня), поршни толкаю­щих домкратов упирались через деревянные прокладки в вертикальные стенки заднего блока секции.

По мере продольной надвижки между выдвинутой балкой пролетного строения и толкающими домкратами устанав­ливали трубчатые вставки длиной 1 и 2 м. После сдвижки балки на расстояние более 3 м вместо вставок на салазки устанавливали очередной блок следующей секции балки.

Толщину шва 2 см между этим блоком и предыдущим фиксировали вкладышами из досок. В дальнейшем толкаю­щее усилие домкратов, укрепленных на сборочном стапеле, передавалось на балку через этот блок и деревянные вкладыши. Затем вставлялся сле­дующий блок и весь процесс повторялся.

Таким образом, к моменту окончания надвижки первой секции блоки следующей секции были уже собранными на стапеле. После омоноличивания швов между блоками и натяжения пучков надвижка продолжалась по ранее установленному по­рядку. Последовательность работ во второй-пятой стадиях укрупнительной сборки продольной надвижки железобетонного пролетного строения показана на рисунок ниже.

Схема конвейерно-тыловой сборки и продольной надвижки - stroyone.com

Схема конвейерно-тыловой сборки и продольной надвижки:
а — ж — различные стадии сооружения моста;

  1. опоры моста;
  2. тросовые оттяжки;
  3. аванбек;
  4. козловый кран;
  5. блоки собираемой секции балки;
  6. толкающая домкратная установка;
  7. сборочный стенд.

При надвижке второй балки в пятый (последний) пролет применяли трубчатые вставки длиной 1; 2; 3 и 4 м. После надвижки балки на длину всех вставок (10 м) толкающие домкраты переставляли, для чего при со­оружении стенда по длине его предусматривалась установка опорных ли­стов со шпильками, к которым и крепили гайками домкратную-установку.

Продольную надвижку осуществляли без временных промежуточных опор с помощью аванбека длиной 24 м. Аванбек был решен в виде двух сварных балок со сплошной стенкой и параллельными поясами, раскре­пленными между собой поперечными и продольными связями крестовой системы. Расстояние между балками аванбека 2 м, высота 1,9 м. По длине аванбек разделен на 5 блоков длиной от 3,3 до 6,5 м и весом до 4,8 т. Бло­ки аванбека стыковали между собой с помощью болтов диаметром 24 мм.

Из условия надвижки без верхних накаточных путей стыковые накладки нижнего пояса были односторонними, их ставили со стороны вертикальной стенки п крепили болтами с потайными головками. Пояса аванбека кре­пили к блокам железобетонной балки с помощью 18 пучков напрягаемой арматуры, а стенку — с помощью болтового стыка, рассчитанного на вос­приятие полной перерезывающей силы.

На переднем конце аванбека был запроектирован так называемый «клюв» для поддомкрачивания аванбека при подходе его к опоре. Однако, поскольку прогиб конца аванбека был не 40 см, как это определялось расчетом, а не более 22 см, то домкраты можно было устанавливать непосредственно под поясами аванбека, и «клюв» не был использован.
Размещение накаточных приспособлений для надвижки показано на рисунке.

Размещение накаточных приспособлений для надвижки - stroyone.com

Размещение накаточных приспособлений для надвижки:
а — для аванбека;
б — для балки;

  1. металлический столик;
  2. обойма с фторопластом;
  3. аванбек;
  4. стальной хромированный лист;
  5. гидравлические домкраты;
  6. ригель опоры;
  7. часть подферменика;
  8. балка;
  9. дубовый пакет.

Приспособление для скольжения аванбека, выполняющее роль нижнего накаточного пути, представляло собой стальной блок, который устанавливали на выровненную поверхность бетона опор с прокладкой листа фанеры с уклоном, равным уклону виадука. Блок был снабжен ре­зино — металлическим шарниром, состоящим из стальной обоймы с уложенной в нее резиновой прокладкой средней твердости и установленной по­верх резины стальной крышки с пластинкой фторопласта-4 толщиной 3 мм и размером в плане 240 X 240 мм. Резиновый лист, установленный в сталь­ной обойме, давал возможность поворота накаточных приспособлений за счет его внецентренного сжатия.

Роль верхнего накаточного пути скольжения выполнял стальной лист сечением 2000 X 280 X 12 мм, нижняя, обращенная к фторопласту-4, по­верхность которого имела полированное защитное покрытие из электроосажденного хрома, обработанное по 8-му классу чистоты. На этот сталь­ной лист опирался аванбек.

В отсеках стального блока накаточного приспособления сзади и спереди резино-металлического шарнира под поясом аванбека для его перехвата были установлены два домкрата ДГ-100-2 грузоподъемностью по 100 т.

При передвижке балки на всю длину полированного листа задним по ходу надвижки домкратом поднимали аванбек на 1—2 см, полированный лист вытаскивали, затем аванбек опирали на передний домкрат, и полирован­ный лист снова укладывали в исходное положение. Опусканием поршня переднего домкрата включали приспособление для скольжения, и надвиж­ка продолжалась.

Накаточное приспособление для балки отличалось тем, что стальной блок был заменен шпальной клеткой из дубовых брусьев, увеличен размер резино-металлического шарнира и установлено вместо одной две прокладки из фторопласта (одна за другой по ходу надвижки). Операция по пере­мещению стального полированного листа в исходное положение упроща­лась и осуществлялась одним домкратом ДГ-200-2 грузоподъемностью 200 т, установленным сбоку приспособления для скольжения.

Это было достигнуто благодаря тому, что нижнее уширение ребра железобетонной коробчатой балки шире нижнего пояса аванбека. Для предотвращения свешивания стальных листов в процессе надвижки их поддерживали на подмостях, подкладывая доски, обшитые войлоком. Такие подмости устраивали сзади и спереди накаточных приспособлений.

Обшитую войлоком доску, а вместе с ней и полированный лист прижимали к балке деревянными клиньями. Сохранности стальных полированных листов уделяли большое внимание. Их перевозили и поднимали на опоры в ящиках, в которых они были упакованы попарно в обертке из пористой резины полированными поверхностями друг к другу.

В процессе надвижки толщина некоторых прокладок фторопласта-4 у краев уменьшалась с 3 до 1,0—1,5 мм. Это объясняется тем, что при дви­жении стальные листы выжимали фторопласт в стороны, особенно интен­сивно вперед по ходу движения. Отдельные прокладки фторопласта-4 в процессе надвижки приходилось заменять.

При надвижке двух балок про­летного строения всего было израсходовано 20 кг фторопласта-4. Выпу­скаемый в СССР фторопласт-4 (политетрафторэтилен), обладающий высо­кими антифрикционными свойствами, за границей известен под названием: тефлон, РТЕЕ, флюон, хостафлон ТЕ и др. Фторопласт имеет несколько модификаций.

  • Расчетное сопротивление на сжатие для пластин из фторопласта-4 тол­щиной 3—4 мм, уложенных в стальную обойму на половину толщины, составляет 400 кг/см2;
  • уложенных на поверхность, обработанную шлифзерном либо пескоструйным аппаратом— 250 кг/см2;

Наибольший наблюдае­мый коэффициент трения стального листа, обработанного по 8-му классу чистоты по фторопласту-4 при положительных температурах и скорости движения не менее 0,1 м/сек составляет 0,05. При снижении температуры коэффициент трения увеличивается (например, при температуре —40° он в два раза выше, чем при температуре +15° С).

Опыт надвижки показал, что чистый фторопласт-4 (без наполнителей) имеет вполне достаточную для надвижки износостойкость, а хромирован­ная поверхность достаточно коррозиестойка для данных целей.

Площадь пластин фторопласта-4, а следовательно, и размеры всех дру­гих элементов накаточных приспособлений были определены с большим запасом из условия удельного давления на фторопласт с учетом коэффи­циента перегрузки 1,4—140 кг/см2.

На строительстве виадука наблюдалось скручивание аванбека, который при приеме его на опору обычно опирался на одно из двух накаточных приспособлений. Второе накаточное приспособление оказывалось загру­женным лишь через некоторое время при дальнейшем выдвижении аван­бека. Перекос поперечного сечения наблюдался и при приеме на опору жесткой коробчатой балки пролетного строения. Разность высотных отме­ток краев балки, принимаемой на накаточные приспособления, достигала 21725 мм, что создавало перегруз на одно из накаточных приспособлений по сравнению с равномерным загружением около 40 %.

Угловые перемещения надвигаемой балки на опорах обеспечивались внецентренпым обжатием резины, заключенной в обойму. Принятая кон­струкция накаточных приспособлений вызвала незначительные горизон­тальные усилия на опоры благодаря малому коэффициенту трения по­лированного листа по фторопласту-4. Коэффициент трения салазок из швеллеров по рельсовому пути сборочного стенда, смазанному солидо­лом, составлял 0,17.

Порядок производства работ по надвижке пролетного строения был следующим. Сперва на каждой опоре принимали стальной аванбек. По­скольку прогиб конца аванбека был меньше расчетного и не превышал 22 см, удавалось поддомкрачивать его непосредственно под нижним поя­сом, а не под специальным «клювом».

Подняв аванбек на требуемую высо­ту, под каждым из его поясов устанавливали накаточные приспособления в два приема:

  • сначала стальные блоки накаточных приспособлений уста­навливали во временной позиции со свесом их задней части (по ходу на­движки) на 15 см, затем при надвижке пролетного строения аванбек продвигался вперед на 15 см.
  • После этого аванбек приподнимали домкратами и, сдвинув накаточные приспособления на 15 см вперед, устанавли­вали их посредине опоры. Надвижку продолжали до тех пор, пока аванбек полностью не перемещался в следующий пролет виадука, и над опорой оказывался первый блок железобетонной балки.
  • В этот момент заменяли накаточные приспособления, балку поддомкрачивали двумя домкратами ДГ-200-2 и опирали на страховочную клетку, уложенную между накаточными приспособлениями под диафрагмой блока. Затем продолжали на­движку. Для согласования работы толкающих домкратов с подъемом балки при установке полированных листов в исходное положение была разра­ботана система световой сигнализации и установлены телефонные аппа­раты на сборочном стенде и опорах.

Плунжеры толкающих домкратов выдвигали всегда одновременно, дом­краты работали синхронно. Полное выдвижение плунжеров составляло 112 см, после чего их возвращали в исходное положение. Скорость выдви­жения плунжеров, а следовательно, и скорость надвижки балки равна 6 м/ч, а с учетом затрат времени на перезарядку домкратов и поддом­крачивания балки на опорах — не менее 1,4 м/ч. В процессе надвижки грузоподъемность толкающих домкратов была использована всего на 30 %.

Для регулирования положения надвигаемой балки в плане пользова­лись распоркой из обрезка рельса, которую упирали одним концом в подферменик, а другим — в надвигаемую балку. Распорку устанавливали под некоторым углом к продольной оси балки.

Постоянные промежуточные опоры на время надвижки балок пролет­ного строения раскрепляли предварительно напряженными оттяжками. Оттяжка состояла из гибкой вставки, стяжной муфты и стального каната диаметром 27 мм.

Гибкие вставки и оттяжки одним концом крепили к анкерам, заделан­ным в ригели и фундаменты опор, а другим — к стяжным муфтам. Оттяж­ки натягивали усилием до 9 г при помощи натяжного приспособления, состоящего из двух сварных рычагов. Рычаги соединяли между собой на коротком плече тягой, а на длинном — тяговым винтом с рукояткой и подключали к стяжной муфте при помощи пальцевой тяги и тяги динамо­метра.

Стальные канаты диаметром 27 мм для выравнивания их модуля упругости перед изготовлением гибких вставок и оттяжек были вытянуты с усилием 20 т. В период надвижки балок пролетного строения осуществлялось систе­матическое наблюдение за деформациями промежуточных опор и тросо­вых оттяжек.

Напряжения в арматуре опор при продольной надвижке пролетного строения не превышали 300 кг/см2, а предварительное натяжение тросо­вых оттяжек с усилием 2—9 т полностью выбрано не было. Наибольшее продольное перемещение верха опоры не превышало 20 мм. К концу на­движки расчлененные тросами промежуточные опоры практически верну­лись в исходное положение.

Были обнаружены смещения верха опор в направлении, противоположном направлению надвижки пролетного строе­ния, что можно объяснить внецентренным опиранием балок при их на­движке.

После надвижки балки пролетного строения демонтировали аванбек и собирали его повторно на стенде для надвижки второй балки. По окончании надвижки и установки балки па опорные части снимали перестанавливаемые пучки и натягивали их в местах, предусмотренных проектом. Пучки обрезали автогеном с внутренней стороны анкера или при выходе его из закрытого канала.

Закончив перестановку пучков приступали к инъецированию закрытых каналов, омоноличиванию ниш на боковых гранях балки и омоноличиванию пучков по нижнему поясу балки. Инъецирование закрытых каналов и омоноличивание ниш вдоль ниж­него пояса производили с подвесных подмостей, которые перемещали по рельсовому пути, уложенному на верхней плите балки.

После окончания продольной надвижки второй балки и омоноличивания ее выполняли работы по армированию и заполнению бетоном про­дольного шва между балками, объединяющего их в единое пролетное строение, и, в последнюю очередь, укладывали бетон для омоноличивания верхней плиты.

Фактическая продолжительность укрупнительной сборки и продольной надвижки первой балки составила три месяца, второй — менее двух ме­сяцев.

Опыт показал, что сооружение неразрезного пролетного строения по схеме 33 + 3 X 43 + 33 м из двух коробчатых балок может быть осу­ществлено за 148 смен бригадой из 12—14 чел. Темп монтажа пролетного строения по графику составил 2,65 м в сутки при двухсменной работе. Затраты труда на отдельные виды работ и трудоемкость всего комплекса работ по сооружению пролетного строения, без учета непроизводительных затрат рабочего времени, приведены в таблице

Наименование и состав работ Измеритель Объем работ Затраты труда
чел.-час. всего, чел.-дни
Изготовление блоков
в том числе:
  • Изготовление блоков
м3 754 16 1508
  • заготовка пучков
шт. 612 154
Укрушинельная сборка
в том числе:
  • установка блоков
шт. 126 4,3 68
  • омоноличнванне стыков
Стык 124 4,8 74
  • укладка и натяжение пучков
шт. 696 4,08 354
Продольная надвижка балок
в том числе:
  • монтаж и демонтаж аванбека
т 50 5 31
  • продольная надвижка балок (2 балки на 220 м)
м 440 5,5 300
  • снятие монтажных пучков
шт. 360 0,34 15
  • установка и натяжение части снятых пучков
шт. 184 3,7 86
  • разные работы по надвижке
пролетное строение 1 119 15
Омоноличнванне пролетного строения
в том числе:
  • инъецирование каналов
канал 860 0,5 54
  • омоноличнванне пучков
м3 296 3,4 125
  • бетонирование ниш по нижнему поясу и омоноличиваншо продольного стыка между балками
пролетное строение 1 800 100
Устройство вспомогательных сооружений пролетное строение 1 2569 321
Итого пролетное строение 1 3205

Строительство виадука через овраг Лорупе показало эффективность и целесообразность применения способа продольной надвижки для монтажа железобетонных неразрезных пролетных строений. Метод продольной надвижки сборных предварительно напряженных пролетных строений неразрезной системы применен на строительстве моста через р. Карони в Венесуэле.

Большая скорость течения (до 5 м/сек) и подъемы горизонта воды до 12 м в паводковый период, характерные для р. Карони, делали невоз­можным сооружение временных подмостей для строительных работ.Мост через р. Карони общей длиной 480 м сооружен по схеме 48,0 + 4 X 96,0 + 48,0 м.

Пролетное строение моста представляет собой шестипролетную неразрез­ную железобетонную предварительно напряженную балку длиной 480 м. Балка имеет постоянную высоту, равную 5,4 м, коробчатое поперечное сечение трапецоидального очертания.

Поперечное сечение балки пролет­ного строения моста через р. Карони:

Поперечное сечение балки пролет­ного строения моста через реку Карони - stroyone.com

  1. пучки для поперечного натяжения;
  2. кон­центрированный кабель для продольного натя­жения;
  3. водоотводная труба;
  4. пучки для присоединения тротуарных консолей;
  5. тро­туарная консоль.

Нижняя плита балки имеет ширину 4 м, а верхняя — 5,5 м. Толщина верхней плиты 22 см. Ширина пролетного строения поверху составляет с консолями 10,3 м (двухполосная проезжая часть 8,5 м, две бордюрные полосы по 0,6 м и перильные ограждения по 0,3 м).

Тротуарные консоли для пешеходов устроены в уровне нижней плиты пролетного строения. Тротуарные блоки сборные из обычного железобе­тона, объединяются с балкой пролетного строения поперечными предва­рительно напряженными пучками. Неразрезное пролетное строение имеет одну неподвижную опорную часть (на левобережном устое) и шесть по­движных опорных частей.

Опоры моста в своей надфундаментной части выполнены железобетон­ными пустотелыми; они имеют коробчатую конструкцию и заканчиваются вверху мощным железобетонным ригелем толщиной 3 м.

Поперечный разрез пустотелой опоры
Поперечный разрез пустотелой опоры - stroyone.com

  1. балки пролетного строения;
  2. опора;
  3. шпунтовое ограж­дение;
  4. фундамент, забетониро­ванный методом восходящего рас­твора;
  5. анкерные пучки.

Тело опоры бетонировали в ползучей опалубке секциями высотой по 3 м. Тол­щина стенок внизу 1 м, а в верхней части — 0,5 м.

Для осуществления продольной надвижки пролетного строения в каждом из 96 м пролетов потребовалось возвести по одной временной опоре. Было принято два типа временных опор. Одна, размещавшаяся в самом глубо­ком месте (в зоне геологического сброса), была выполнена из стальных элементов и опиралась на 38 вертикальных и наклонных трубчатых свай диаметром 50 см, объединенных поверху железобетонной плитой.

Стальные стойки верхней части опоры на строительной площадке объединяли в жест­кую конструкцию, которую доставили на место работ по воде. Верхняя часть опоры объединена монолитной железобетонной плитой.Остальные три временные опоры размерами в плане 6,0 X 3,8 м были сооружены в виде железобетонной коробчатой конструкции с толщиной стенок 18 см, которую бетонировали на месте в скользящей опалубке.

Фундаменты трех временных опор сооружали методом восходящего ра­створа в ограждении из сборного железобетона. После окончания продоль­ной надвижки временные железобетонные опоры убирали при помощи мелких взрывов, а стальную опору демонтировали обычными способами.

Неразрезное пролетное строение длиной 480 м было собрано на берегу из 50 сборных коробчатых блоков длиной по 9,2 м при ширине швов между ними по 40 см. Коробчатые блоки имеют постоянную высоту 5,4 м, тол­щину стенок 28 см и постоянное наружное и внутреннее очертание, за исключением толщины нижней плиты, которая увеличивалась в надопорных участках. Марка бетона пролетного строения 450.

Во всех поперечных швах омоноличивания устраивали поперечные рамы-ребра жесткости, на которые передавали вертикальные усилия от продольных полигональных напрягаемых кабелей в местах изменения их положения. Предварительное напряжение пролетного строения выполнено двумя кабелями при усилии натяжения 5000 т. Кабель образован из 400 прядей, каждая из которых состоит из 7 проволок диаметром 3,1 мм из стали 160/180. В поперечном сечении кабель имеет квадратную форму.

Кабели продольного напряжения расположены вдоль стенок внутри коробки балки и обходят на концах пролетного строения по круговой поверхности два железобетонных блока. Один из этих блоков (с задней стороны) подвижный с поперечной балкой, имеющей Е-образный выступ, с двумя нишами для размещения батарей гидравлических домкратов.

Строительная площадка для изготовления сборных железобетонных элементов пролетного строения была расположена на одном из подходов к мосту. Площадки для бетонирования и укрупнения блоков в пролетное строение находились на одной оси с мостом в 500 м от устоя.

Коробчатые блоки изготовляли в жесткой стальной опалубке поточным способом.
Вначале в бетонной матрице бетонировали нижнюю плиту короба, затем к плите приставляли стальную наружную опалубку стен, устанавливали заранее собранную каркасную арматуру, щиты внутренней опалубки и бетонировали стены короба.

До начала твердения бетона стенок устанавливали готовый арматурный каркас верхней плиты и вслед за тем бетонировали ее, заканчивая на этом изготовление коробчатого блока. После приобретения бетоном необходимой прочности верхнюю плиту предварительно напрягали в поперечном направлении пучками, расположенными по длине через 1,3 м. Коробчатые блоки готовили из бетона марки 450 с расходом цемента 400 кг/м3 на гра­нитном щебне фракций 7—15 мм и 15—30 мм и речном крупнозернистом песке. Средний темп изготовления составил 2 блока в неделю.

По мере изготовления сборных коробчатых блоков их при помощи ле­бедки перемещали на площадку укрупнения по двум бетонным полосам шириной 50 см, па которые был уложен настил из мягкого дерева. Между коробчатым блоком и деревянным настилом укладывали специальные пли­ты скольжения с коэффициентом трения, равным 0,15. Готовые блоки устанавливали вдоль оси сборочной площадки и рихтовали по вертикали и в плане в одну прямую линию с промежутками между блоками по 40 см.

Для предотвращения образования трещин в швах от воздействия тем­пературы, усадки и ползучести бетона при объединении блоков в пролет­ное строение длиной 480 м, омоноличивание балки провели в две стадии.

Вначале конструкцию объединяли в укрупненные секции по пять бло­ков, оставляя между секциями незаполненные швы. При омоноличивании блоков в швах между ними бетонировали поперечные рамы-ребра жест­кости, в которых были предусмотрены различные проемы, анкерные гайки и направляющие уголки для последующего перемещения концентрирован­ного кабеля в проектное положение.

После объединения блоков в секции приступали к навивке кабеля, кото­рая выполнялась при помощи навивальной тележки, передвигающейся внутри короба по рельсам.

Прежде чем начать натяжение кабеля омоноличивали оставшиеся девять швов между укрупненными секциями. На следующий день после дости­жения бетоном омоноличивания прочности 80 кг/см2 частично напрягали балки усилием в 500 т. Натяжение кабеля производили четырьмя батареями по пять домкратов грузоподъемностью по 300 т, установленными в нише подвижного блока.

Полное натяжение кабеля до расчетной величины 5000 т, определенной условиями продольной надвижки, было проведено за десять этапов с об­щей вытяжкой 2,8 м. На каждом этапе натяжения между подвижным крайним блоком и торцом балки устанавливали сборную железобетонную прокладку, фиксирующую достигнутое вытяжение кабеля.

Особый интерес при сооружении моста представляет продольная на­движка балки длиной 480 м весом 10 000 т опоры, расположенные че­рез 48 м.

Для уменьшения изгибающего момента в надвигаемой консоли пролет­ного строения впереди балки был установлен стальной аванбек решетча­той конструкции длиной 17 м.

Надвижку пролетного строения производили с использованием салазок под нижним поясом коробки, скользящих по хромированому листу, на весь период надвижки прикрепленному к головам постоянных и временных промежуточных опор. Салазки (рисунук ниже) представляют собой резиновую опорную часть, выполняющую роль шарнира, в нижнюю часть которой вмонтирован лист тефлона толщиной 3 мм. Коэффициент трения тефлона по хромированному листу колеблется от 1 до 4%.

Резиновая опорная часть - stroyone.com

Общая высота салазок 14 см, диаметр 45 см. Стальные пластины разме­ром 80 X 174 см и толщиной 30 мм, на которых осуществлялось скольже­ние, крепили на верхней плите опор с интервалом 3,5 м. На сборочной площадке были установлены 11 пар таких же пластин с интервалом 48 м.

По бокам у каждой пары пластин устанавливали гидравлические домкра­ты, способные поднять конструкцию на несколько сантиметров. Продольную надвижку производили толканием при помощи двух гидрав­лических домкратов мощностью по 300 т каждый с ходом поршня 200 см.

Домкраты были установлены на устое по обе стороны пролетного строе­ния и упирались в наружные консольные уголковые выступы, прикрепляв­шиеся по обеим сторонам балки с интервалом 1,96 м.

Последовательность продольной надвижки

Продольную надвижку пролетного строения вели в такой последова­тельности:

  • всю балку с помощью 44 домкратов, расположенных вблизи стальных пластин на монтажной площадке, приподнимали на несколько сантиметров;
  • устанавливали салазки из тефлона между балкой и задней гранью пластин;
  • балку опирали на установленные салазки и перемещали вперед на 96 см под действием двух горизонтально расположенных тол­кающих домкратов;
  • вновь поднимали ее вверх на необходимый минимум;
  • салазки перемещали вручную назад на 96 см в исходное положение, пово­рачивая их при этом под углом 60°, чтобы равномернее использовать поверхность тефлона, и операции вновь повторяли.

Салазки ставили по числу постоянных и временных опор по мере вклю­чения их в процесс надвижки. Задний конец балки был установлен на тележке во избежание усилий, которые могли появиться в ней при нали­чии консоли длиной 48 м.

Скорость надвижки составляла в среднем 6 м в 1 мин. На один цикл, включающий подъемку пролетного строения, возвращения салазок в исход­ное положение, опускание балки и передвижку ее на 96 см затрачивалось 30 мин. За 10-часовый рабочий день, повторяя перечисленные выше циклы, балку перемещали вперед на 19,2 м. В течение ночной смены шла подго­товка к следующей стадии надвижки.

При общем весе пролетного строения 10000 т сила тяги колебалась от 220 до 400 т, что соответствовало коэффициенту трения от 2 до 4%. При продольной надвижке вели тщательный контроль за уровнями стальных пластин и горизонтальными смещениями верха опор.

Предварительное напряжение балки на монтажной площадке произво­дилось с учетом восприятия знакопеременных усилий, возникающих при продольной надвижке балки на опоры с пролетами по 48 м. В условиях эксплуатации в неразрезиой балке с пролетами по 96 м прямолинейное расположение натянутых кабелей арматуры не соответствовало характеру возникающих в пей усилий.

Поэтому после надвижки балки в проектное положение и перед разборкой 4 временных опор необходимо было сместить натянутые прямолинейные кабели вверх в надопорных зонах и вниз в зонах положительных моментов, это сделали с помощью пары гидравличе­ских домкратов, располагавшихся то в верхней части балки, то в ниж­ней, в зависимости от направления смещения. Для того чтобы сместить кабель, в вертикальных ребрах были предусмотрены соответствующие окна, которые после смещения замоноличивали бетоном. Максимальная величина смещения кабеля достигала 1,4 м.

Поскольку полигональное очертание кабеля в его проектном эксплуата­ционном положении по длине на 2,6 м больше, чем в прямолинейном, велось постепенное удлинение кабеля в процессе его смещения путем воз­вращения назад передвижного упора на соответствующее расстояние. При этом регулировании суммарная величина натяжения уменьшилась с 5000 до 4500 т. Постадийная схема надвижки пролетного строения при­ведена ниже на рисунке

Поэтапная схема надвижки пролетного строения - stroyone.com

Постадийная схема надвижки пролетного строения:
а — возведение постоянных опор и сборка пролетного строения на подходе;
6 — возведение временных промежуточных опор и установка прямолинейного концентрированного кабеля в центре тяжести сечения;
в — надвижка пролетного строения по тефлоновым опорным частям на постоянных и временных опорах;
г — перемещение кабеля вверх и вниз;

  1. башенный кран на площадке для изготовления блоков;
  2. передвижка готового блока на площадку укрупне­ния;
  3. сборочная площадка для укрупнения балки;
  4. временные промежуточные опоры для продольной надвижки;
  5. стальной аванбек;
  6. передвижные люльки.

После смещения концентрированного кабеля в проектное положение, соответствующее условиям эксплуатации неразрезного пролетного строе­ния, кабель омоноличивали бетоном. Для этой цели в опалубку уклады­вали щебень крупностью 7—15 мм и инъецировали цементный раствор под большим давлением.После окончания надвижки балки были выполнены все работы по сооружению проезжей части, установке нижних тротуарных плит и перильного ограждения.

Некоторые особенности имеет продольная надвижка пролетных строе­ний, осуществленная на строительстве виадука на одной из автомобиль­ных дорог в районе Генуи (Италия). Виадук над горным ущельем глубиной около 80 м построен по схеме 40,8 + 3 X 49,0 + 40,8 м.

Предварительно напряженное железобетонное неразрезное пролетное строение длиной 228,6 м имеет постоянную высоту 2,95 м и состоит из двух балок трапецеидального коробчатого сечения, каждая из которых имеет ширину поверху 9,2 м.

Поперечное сечение пролетного строения - stroyone.com

Поперечное сечение балки пролетного строения:

  1. нижняя плита с наклонными боковыми стенками балки, бетонируемая в стальной опалубке;
  2. плита проезжей части, бетонируемая в стальной кассете.

Опоры виадука высотой от 23 до 75 м состоят из двух стоек квадратного сечения, объединенных ригелем. После надвижки пролетное строение жестко соединяли с двумя средними, самими высокими опорами, образуя рамную конструкцию, что значительно увеличило устойчивость опор про­тив продольного изгиба. На остальных опорах установлены подвижные (катковые) опорные части.

Опоры бетонировали в скользящей опалубке и предварительно на­прягали пучковой арматурой, что исключало появление растягивающих напряжений и допускало упругие деформации опор при продольнойнадвижке, возникающие, например, в результате эксцентричного опирания
пролетного строения.

Балку пролетного строения собирали из секций длиной по 8,4 м корыто­образного поперечного сечения, состоящего из нижней плиты, бетонируе­мой в стальной опалубке одновременно с наклонными боковыми стенками балки и из плит проезжей части, изготавливаемых в стальных кассетах. Плиты проезжей части соединяли с корытообразными элементами путем поперечного натяжения стержневой арматуры.

Продольную надвижку пролетного строения осуществляли без устрой­ства промежуточных опор с применением аванбека, длина которого состав­ляла 1/3 величины пролета. Кроме того, консоль при надвижке поддержи­вали с помощью шпренгеля (рис. 90). Продольная надвижка обеих балок неразрезного пролетного строения проводилась последовательно.

Надвижка пролетного строения моста - stroyone.com

Надвижка пролетного строения моста:

  1. аванбек;
  2. балка пролетного строения;
  3. шпренгель;
  4. опора моста;
  5. присоединяемый блок пролетного строения.

Надвигаемая балка пролетного строения для снижения веса была собра­на из элементов корытообразного сечения и части плит проезжей части, которые устанавливали с интервалом в 16 м. На каждой опоре были уста­новлены приспособления для надвижки и домкраты.

Приспособление имело подвижной элемент-салазки, перемещавшийся с помощью гидравлического цилиндра по направляющим, покрытым слоем тефлона. Каждый цикл надвижки состоял из

  • операций подъема пролетного строения домкратами (рис. а);
  • перемещения салазок в исходное положение (рис. б);
  • раз­грузки домкратов и опускания пролетного строения с помощью гидравли­ческого цилиндра (рис. в).

 

Подъема пролетного строения домкратами - stroyone.com

а, б, в — различные этапы надвижки;

  1. балка пролетного строе­ния;
  2. подвижной элемент;
  3. опора моста;
  4. гидравлический домкрат.

За один цикл продолжительностью 15 мин пролетное строение надви­галось на 95 см. Скорость надвижки составляла 30 см/мин. За 2—3 ч пролетное строение передвигали на длину одной секции. Домкраты и гидроцилиндры приводились в действие электроприводом и управлялись с центрального пункта.

Преимущество размещения салазок с гидроцилиндрами над каждой опо­рой заключалось в том, что значительно снижались горизонтальные напря­жения в опорах.
Смещения опор, вызываемые несинхронным перемещением салазок, непревышали 10 см.

Предварительно напряженную арматуру пролетного строения из пуч­ков по 18 проволок диаметром 7 мм натягивали в три этапа:

  1. при укрупнительной сборке секции к секции перед надвижкой,
  2. после надвижки перед омоноличиванием стыков между сборными плитами проезжей части и корытообразной балкой и
  3. после омоноличивания пролетного строения.

Анализ опыта постройки мостов показывает, что при применении метода продольной надвижки целесообразно проектировать неразрезные железо­бетонные пролетные строения наиболее распространенных габаритов в виде однокоробчатых балок постоянной высоты
.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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