Строительство арочного моста в Запорожье

Арочный мост в Запорожье - stroyone.com

Конструкция арочного моста в Запорожье

Крупноблочный монтаж металлического пролетного строения комбинированной системы был осуществлен на строительстве моста через старое русло реки Днепра в Запорожье.

Схема моста в Запорожье - stroyone.com

  1. балка жесткости;
  2. арка;
  3. опора эста­кадной части;
  4. надарочная стойка;
  5. пли­та проезжей части;
  6. тротуарная плита.

В месте мостового перехода старое русло р. Днепра имеет глубину до 15 м и ширину русла около 200 м. Крутые берега высотой 30 — 50 м над уровнем воды сложены прочными серыми гранитами, прикрыты слоями мелкозернистого и крупнозернистого песка.

Характерные геологические и топографические условия перехода определили выбор арочной системы моста. Применение металла для конструкции пролетного строения и опор сделали мост легким и ажурным, не заслоняющим для просмотра живописных берегов старого русла р. Днепра

Пролетное строение моста комбинированной системы с ездой поверху состоит из многопролетной неразрезной балки, объединенной с железобетонной плитой проезжей части и в русловом пролете подпружной гибкой металлической аркой пролетом 196 м. Общая длина неразрезной балки 320 м.

Расстояние между осями арок 7,5 м. В поперечном сечении четыре балки опираются на две арки. Пролеты эстакад и надарочных стоек одинаковые и равны 12,8 м. Уровень проезда над зеркалом воды 38 м. Очертание арки принято по окружности радиусом 190 м.

Неразрезная балка жесткости состоит из четырех сварных главных балок со сплошной стенкой, объединенных системой горизонтальных и поперечных связей. В поперечном сечении каждая главная балка состоит из сплошного вертикального листа размером 2400 х 12 мм и верхнего и нижнего поясов переменной толщины из листов размером от 450х 16 до 800х 25 мм. Наиболее мощное сечение главных балок находится над опорными шарнирами арок.

Горизонтальными связями являются полураскосная решетка в нижней части балок и железобетонная плита проезжей части — в верхней. Поперечные связи представляют собой сквозные фермы с шагом 4,26 м, и поперечные балки, установленные через 12,8 м в местах опирання балки жесткости на надарочные стойки или стойки эстакад. Каждая пара балок опирается на одну арку в главном пролете или на одну стойку в эстакадных частях.

Все монтажные стыки пролетного строения выполнены на высокопрочных болтах диаметром 24 мм. Для связи железобетонной плиты проезжей части с балкой жесткости к верхнему поясу продольных балок приварены упоры, состоящие из пилообразной полосы перпендикулярно к ней расположенных пластинок размером 100 x 100 x 16 мм.

Тротуарные плиты опираются с одной стороны на плиты проезжей части, с другой — на металлические тротуарные консоли, прикрепленные к крайним главным балкам в створе поперечных связей. По длине главные балки расчленены на транспортабельные элементы длиной 12,8 м. Стыки элементов вынесены в пролеты между стойками.

Надарочные стойки и стойки эстакад имеют Н — образное сечение, одной высоты для всех стоек — 600 мм. Мощность сечений увеличивается по мере увеличения длины стоек. Все надарочные стойки внизу прикреплены к узловым фасонкам арки, а вверху на них опираются пояса поперечных балок.

В середине пролета стойки минимальной длины представляют собой фасонки, сильно развитые книзу. Через эти фасонки передаются все горизонтальные продольные силы от балки жесткости на арки.

Арки, очерченные по круговой кривой, составлены прямолинейными отрезками размерами 12910 и 13810 мм. Стык элементов арки совмещен с прикреплением надарочных стоек. Сечение арок Н-образное из двух вертикальных листов толщиной 50 мм и горизонтального листа толщиной 30 мм.

Высота сечения постоянная 1,1 м. Опорные части балки жесткости на устоях подвижные каткового типа. Опорные части пят арок балансирного типа с клиновидным шарниром для возможности регулирования их положения. Стойки эстакад, кроме ближних к устоям, жестко заделаны в фундаменты. Ближние к устоям стойки внизу имеют неподвижные опорные части, допускающие поворот сечения. Все надарочные стойки снизу и вверху жестко прикреплены.

Материал главных балок — сталь 10Г2С1Д, арок — сталь 16Г2АФ, связей по балкам и аркам, смотровых приспособлений — сталь М16С. Проезжая часть моста сборная железобетонная (на бетоне марки 400) включена в совместную работу с балкой жесткости. Плита предварительно обжата вдоль моста усилием 2400 тс.

Сооружение арочного моста в Запорожье с применением крупноблочного монтажа

Строительство моста с применением крупноблочного монтажа пролетного строения осуществлялось в несколько этапов:

  • сооружение устоев
  • фундаментов опор эстакад
  • арочных опор
  • монтаж эстакадных частей моста (рис. а);
  • сооружение двух временных промежуточных опор в русле реки (рис. б);
  • крупноблочный монтаж балки жесткости руслового пролета (рис. в);
  • монтаж арки (рис. г);
  • включение арки в работу (рис. д);
  • укладка железобетонных плит проезжей части главного пролета, предварительное их обжатие и объединение с главной балкой (рис. е);
  • устройство проезжей части.

Строительство арочного моста в Запорожье - stroyone.com

Схема монтажа моста через старое русло реки Днепра в Запорожье:
а — е — этапы строительства моста;

  1. балка жесткости эстакадной части;
  2. сборочный кран;
  3. железобетонная плита проезжей части;
  4. временная опора;
  5. плавучий кран-шевр;
  6. устанавливаемый блок балки;
  7. уста­новленный блок балки;
  8. кран-тележка,
  9. укрупненный элемент арки;
  10. плашкоут;
  11. арка;
  12. омоноличенная плита эстакадной части;
  13. собранный участок проезжей части.

Фундаменты опор моста — железобетонные:

  • восемь из них возведены на естественном скальном основании,
  • три — на сваях.

Монтаж опор и пролетных строений

Для монтажа крайних береговых пролетов эстакадной части моста были установлены две временные опоры из инвентарных элементов УИКМ.

Опоры и пролетные строения эстакадных частей моста монтировали гусеничным краном типа Э-1254 грузоподъемностью 20 т поэлементно. Последовательно устанавливали стойки, поперечные балки, элементы главных балок, связей и тротуарных консолей. Затем этот же кран укладывал железобетонные плиты проезжей части, по которым монтажный кран передвигался по мере сборки.

Пролетное строение левобережной эстакады, примыкающее к русловому пролету, монтировали оригинальным способом плавучим шевр-краном. Элементы главных балок объединяли попарно в пространственный блок и с противовесом подавали на монтаж. Противовес позволил произвести разноплечную строповку монтажного блока.

Для монтажных работ в русловой части моста были запроектированы и изготовлены шевр-кран грузоподъемностью 110 т и кран-тележка грузоподъемностью 40 т. В русле реки были сооружены две временные опоры на свайных фундаментах на расстоянии 76,8 м одна от другой и 64 м — от крайних опор эстакад.

Для каждой опоры было забито 14 трубчатых свай длиной до 31 м, сечением 1220 X 12 мм. Сваи погружали с помощью плавучего крана-копра типа «Юбигау» на глубину 15 м до скального грунта. После погружения сваи грунт из ее полости удаляли эрлифтированием и заполняли полость бетоном на высоту 3 м, а на всю остальную высоту — песком.

После закрепления свай подводными тяжами опору обсыпали камнем на высоту 2 м. Двухъярусный ростверк был выполнен из двутавровых балок № 55, сами опоры — из труб диаметром 720 и 325 мм, подферменные площадки — из балок.

Временные опоры собирали на барже грузоподъемностью 600 т в укрупненные элементы высотой 35 м и массой 86 т, которые затем устанавливали на свайный ростверк плавучим шевр — краном. Балку жесткости руслового пролета монтировали укрупненными блоками длиной 64 м и массой до 106 т.

В состав укрупненного блока входили пять парных панелей главных балок, связи между ними и тротуарные консоли. Укрупненный монтаж выполняли по детально разработанному проекту производства работ, включающему схемы

  • строповки блоков
  • анкеровки и передвижения шевр-крана и барж.

В проекте были разработаны мероприятия, учитывающие изменения уровня воды в реке и перепад температуры воздуха.

Монтажные блоки балки жесткости укрупнялись на площадке укрупнительной сборки, устроенной на правом берегу реки непосредственно у воды на расстоянии около 100 м ниже моста.

Площадка была ограждена со стороны реки заборной стенкой из железобетонных плит. По размерам площадка позволяла вести укрупнительную сборку одного блока длиной 64 м. Сборку выполнял кран на гусеничном ходу грузоподъемностью 20 т.

Элементы на монтаж подавал от места выгрузки из вагонов козловой двухконсольный кран типа ККУ-10 грузоподъемностью 10 т. Укрупнение производилось с постановкой всех элементов и окончательной затяжкой высокопрочных болтов.

Укрупненный монтажный элемент шевркраном переставляли с площадки укрупнительной сборки на баржу грузоподъемностью 1200 т, размеры палубы которой соответствовали размерам блока. Блок, погруженный на баржу, буксирным теплоходом типа РБТ-300 подводили к месту монтажа. С помощью расчалок шевр-кран также подводили к месту монтажа. Блок стропили объемлющей траверсой длиной 8 м.

После подъема блока на высоту 1,5 — 2 м выше баржи, последнюю теплоходом выводили из-под блока. Блок поднимали шевр-краном на высоту на 1 — 1,5 м выше временных опор и с помощью бортовых расчалок шевр-крана подводили к месту установки. Блоки устанавливали в короткие утки времени, в течение которых служба системы Днепроэнерго смогла поддерживать постоянный уровень воды в реке (от 9 до 14 ч).

Этот отрезок времени оказывался достаточным для окончательной установки блока, выверки его положения и постановки полного количества высокопрочных болтов в монтажных стыках. Для того, чтобы в такое ограниченное время выполнить работы по монтажу укрупненного блока, накануне производились все подготовительные работы, вплоть до строповки блока.

Первый монтажный элемент устанавливали на временную опору и специальный монтажный столик, прикрепленный к нижнему поясу правобережной эстакадной части балки жесткости. Второй укрупненный блок устанавливали на две временные опоры. Третий замыкающий блок устанавливали на вторую временную опору и монтажный столик левобережной эстакады.

Укрупненные блоки монтировали таким образом, чтобы торцы стыкуемых балок были параллельными. Это достигалось расположением балки жесткости на временных опорах на заранее определенных отметках, а также правильной строповкой блоков.

Отверстия в стыках наводили, когда блок висел на крюке крана. При несовпадении углов наклона стыкуемых сечений положение балки регулировали перемещением по подвешенному блоку противовеса в 0,5 т. В связи с тем, что блок не уравновешен в поперечном направлении из-за наличия с одной стороны тротуарных консолей, его приходилось расклинивать в объемлющей траверсе.

При оформлении стыка блоков вначале устанавливали накладки верхнего пояса балок, затем нижнего пояса и вертикальной стенки. Высокопрочные болты сразу затягивали на расчетное усилие.

После установки последних блоков зазор между блоками и левобережной эстакадной частью составил 170 мм. Для замыкания балки жесткости были изготовлены накладки без отверстий, с одной стороны. Зазор между балками был заполнен специальной вставкой, изготовленной на заводе. Кернение отверстий в накладках производили через имеющиеся отверстия в теле балок одновременно на всех горизонтальных и вертикальных накладках всех четырех балок.

После рассверловки накладок отверстия в них не совпадали с отверстиями в теле балок вследствие больших температурных перемещений балок в течение суток. Путем наблюдений было установлено, что необходимая температура бывает между 5 и 6 ч утра. В этот период суток балка жесткости была замкнута.

После замыкания балки жесткости приступили к монтажу арки. Арку монтировали укрупненными блоками массой до 40 т из двух ветвей длиной 12,9 — 13,8 м, объединенных связями, специальной кран-тележкой, передвигающейся по рельсовому пути, уложенном у по средним главным балкам. Аппаратура управления лебедками кран-тележки позволяла включать каждую лебедку отдельно или любое их сочетание.

Особенностью пролетного строения является значительное (в 10— 12 раз) преобладание суммарной жесткости балки жесткости (без плиты проезжей части) над жесткостью арок. Это позволило монтировать арку, используя балку жесткости в качестве основного и единственного несущего элемента.

Изгиб балки жесткости в процессе монтажа арки не оказывал существенного влияния на напряженное состояние собранной части арки.

До монтажа арки балку жесткости поддомкрачивали на временных опорах настолько, чтобы можно было разместить под ней арку в проектном положении с учетом изгиба балки от ее собственной массы и массы арки.

Арку подвешивали к балке жесткости при помощи монтажных элементов — шпилек разной длины (в разноименных узлах), обеспечивающих проектное положение арки на последней стадии монтажа. После опирания арки на опорные шарниры, установленные в проектном положении, балку жесткости опускали на арку и замыкали всю систему.

Последовательность монтажа арки

При монтаже арки работы выполнялись в такой последовательности:

  • поддомкрачивали балку жесткости на временных опорах на высоту 250 мм выше проектного положения. При этом все точки балки жесткости находились выше проектного положения от 10 мм над первой надарочной стойкой до 250 мм над временными опорами;
  • подавали под кран-тележку укрупненные монтажные элементы арки, обстраивали один конец монтажного элемента металлическими площадкам и-подмостями, с которых монтировали стыки;
  • поднимали надарочные стойки и при­крепляли их к балке жесткости только монтажными элементами — шпильками определенной для данного узла длины. Узлы прикрепления стоек к балке жесткости позволяли вставить монтажные элементы-шпильки без существенного изменения основной конструкции;
  • поднимали укрупненный элемент арки кран-тележкой и присоединяли его к ранее смонтированному элементу и стойкам. Арку монтировали симметрично от середины к пятам. Каждый стык монтировали только после установки и натяжения на проектное усилие всех болтов ранее собранного узла. На всех стадиях навешивания арки положение ее изменялось в зависимости от положения оси балки жесткости. После навешивания пятовых элементов вся арка приняла проектное положение;
  • устанавливали пятовые опорные части в проектное положение и подливали бетон под нижние балансиры;
  • включали в работу арок часть собственной массы. Для этого клиновые шарниры арочных опорных частей обжимали (домкратами) усилием 25 тс. При этом продольное усилие в арке достигло 400 тс, что составляло 75% полного усилия от собственной массы арки. Следующим ответственным этапом замыкания арочной системы явилось освобождение балки жесткости от временных опор и передача массы балки и арки на арку.

 

Наблюдения за напряженным состоянием арки во время замыкания арочной системы велись мостоиспытательной лабораторией. В процессе опускания (ступенями по 10 мм) балка опиралась на арку последовательно от концов к середине пролета. При этом автоматически перераспределялись усилия между балкой и аркой, сглаживались неточности в очертании арки и балки.

Перед опусканием балки жесткости в проектное положение в замковом узле арки установили горизонтальные ветровые связи, обеспечивающие проектное взаиморасположение балки и арки.

Монтаж железобетонной плиты проезжей части

После включения в работу арок и разборки временных промежуточных опор приступили к монтажу железобетонной плиты проезжей части. Железобетонную плиту собирали из отдельных блоков двух основных типоразмеров 2 X 5,17 и 2 X 3,84 м.

Плиты укладывали с зазором 13,3 см вдоль моста и 16 см — поперек моста. Между собой плиты в продольном и поперечном направлениях объединяли петлевыми стыками с последующим бетонированием.

Перед сборкой плит на верхние пояса продольных балок укладывали дубовые бруски сечением 5х7 см с остроганной верхней поверхностью для свободного скольжения плит во время обжатия.

Для размещения упоров, соединяющих плиты с балками, в плитах устроены борозды сечением 7х36 см над крайними балками, а поверху — сквозные отверстия размером 10х20 см. В русловом пролете плиты укладывали двумя автомобильными кранами типа К-162 грузоподъемности 16 т. Краны перемещались по уложенным плитам от опор к замку навстречу один другому.

В первую очередь укладывали среднюю плиту, затем — консольные. После армирования поперечных швов приступали к первой стадии омоноличивания плит проезжей части. На первой стадии омоноличивали все поперечные швы между плитами за исключением сечений над арочными опорами. В этих местах размещены батареи домкратов для обжатия плиты проезжей части.

Участки плит длиной 25 м, примыкающие к устоям моста, омоноличивали в продольном и поперечном направлениях без обжатия. Эти эстакадные участки служат концевыми упорами при обжатии проезжей части руслового пролета.

Плиты проезжей части моста обжимали двумя батареями домкратов типа ДГ-200-2 и ДГ-200 грузоподъемностью 200 т. В каждой батарее, установленной над арочными опорами, имелось по 16 шт. домкратов, которые создавали усилие в 2400 тс. Во избежание неравномерного обжатия плиты поперек моста в случае выхода из строя какого-либо домкрата или питательной трубки вся система подачи масла объединена. Давление в системе до 305 ати создавали две насосные станции.

При омоноличивании поперечных швов плиты были забетонированы горизонтальные упорные тумбочки между установленными домкратами, упорные поверхности которых оформлены стальными закладными листами. По мере обжатия плиты и раскрытия шва, зазор между тумбочками заполняли металлическими листами соответствующей толщины. Обжатие производилось ступенями по 50 ати.

При давлении в домкратах в 305 ати, что соответствует усилию одного домкрата в 150 тс и общему усилию 2400 т, раскрытие шва составило со стороны правого берега 75 мм, левого — 80 мм. Перемещения плиты по длине между батареями домкратов были равномерными, что фиксировалось маяками, приваренными к балке жесткости.

При обжатии в плите создано напряжение 90 кгс/см2. После обжатия плиты и демонтажа домкратных установок были выполнены работы второй стадии омоноличивания, включающие объединение плит речного пролета с главными балками по продольным швам, а также поперечных швов над арочными опорами в местах размещения домкратов.

Расход металлических конструкций на 1м2 проезжей части

Расход металлических конструкций на 1м2 проезжей части
№п/п Наименование Ед.изм Кол-во
1 Расход металлических конструкций в эстакадных частях кг 365
2 Расход металлических конструкций русловом пролете кг 201
3 Вспомогательные конструкции при монтаже руслового пролета (промеж уточные опоры) кг 158
4 Расход бетона м3 0,163

Затраты труда на 1 м2 проезжей части

Затраты труда на 1 м2 проезжей части
№п/п Наименование Ед.изм Кол-во
1  Монтаж эстакадных частей моста чел.-дни 0,24
2 Укрупнительная сборка и монтаж металлоконструкций руслового пролета чел.-дни 0,41

Затраты труда на 1 т по видам работ составили

Затраты труда на 1 тонну по видам работ составили
№п/п Наименование Ед.изм Кол-во
1 Укрупнительная сборка и установка крупных блоков балки жесткости чел.-дни 0,9
2 Укрупнительная сборка элементов арки с навешиванием подмостей чел.-дни 0,46
3 Монтаж арок с помощью кран-тележки чел.-дни 1,3

Опыт строительства моста через старое русло р. Днепра подтвердил эффективность метода крупноблочного монтажа при сооружении металлических мостов больших пролетов
Применение крупноблочного монтажа арочного пролетного строения моста позволило перенести многодельную работу по сборке балки жесткости из пролета на строительную площадку и снизить общую трудоемкость работ.

Новый способ монтажа арки путем подвешивания ее к балке жесткости технически весьма прост и исключает необходимость изготовления и установки временных вспомогательных элементов, необходимых для придания устойчивости системе. Этот способ позволяет использовать балку жесткости в качестве основного несущего элемента без дополнительного его усиления.

Принятая технология монтажа обеспечила высокую точность выполненных работ: общий прогиб системы от собственного веса в середине пролета составил 115 мм, что меньше расчетного на 10 мм.

 

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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