Сооружение арочных и арочно-консольных мостов

Содержание

Особенности арочных железобетонных мостов

Арочные железобетонные мосты отличаются большим разнообразием схем и конструктивных форм. Условия работы основного несущего элемента — сжатой арки — соот­ветствуют прочностным свойствам железобетона.

Лучшее использование особенностей железобетона как строительного материала достигается при сооружении арочных пролетных строений в виде отдельно стоящих арок малого сечения, на которые при помощи ряда стоек опирается проезжая часть, выполненная из предварительно напряженных конструкций.

Арочные конструкции в железнодорожных и автодорожных мостах применяются, как правило, для перекрытия больших пролетов. Арочные мосты имеют максимальные пролеты среди железобетонных мостов всех систем.

Особенности арочных металлических мостов

Арочные мосты , пролетные строения которых выполнены из металла сооружаются в основном с применением технологии навесного монтажа без устройства временных опор или же укрупненной сборкой пролетного строения с использованием временных опор.

Недостатки железобетонных мостов арочных систем

  • К недостаткам мостов арочных систем следует отнести необходимость создания надежных опор для восприятия распора арок, что вызывает уве­личение размеров опор и особенно их фундаментов и в неблагоприятных инженерно-геологических условиях чрезмерно удорожает строительство мостов;
  • больший, чем у балочных систем подмостовой габарит;
  • сложность и большая стоимость сооружения арок, связанные с необходимостью устройства кружал или подмостей.

Возможность применения арочной системы при сооружении моста должна быть в каждом отдельном случае проверена тщательным технико­ экономическим сравнением вариантов. Отечественная и зарубежная практика накопила большой опыт строи­тельства арочных мостов.

Схемы арочных железобетонных пролетных строений

При строительстве железобетонных мостов нашли применение арочные пролетные строения различных статических схем:

  • Бесшарнирные
    • Наиболее экономичны и просты по конструкции бесшарнирные арки.  Недостатком их, как известно, является возникновение в сечениях допол­нительных изгибающих моментов в случае неравномерной осадки или горизонтального смещения опор, от изменений температуры, а также от ползучести и усадки бетона.
  • Двухшарнирые
    • Двухшарнирные арки менее чувствительны к этим воздействиям, так как при вертикальных осадках опор дополни­тельные моменты в них не возникают.
  • Трехшарнирные
    • Достоинство трехшарнирных арок состоит в том, что они могут наиболее просто выполняться как сборные конструкции из шарнирно соединяемых полуарок. Трехшарнирные арки как статически определимые системы, сво­бодны от недостатков, свойственных бесшарнирным аркам. Недостатком трехшарнирных арок являются переломы линий прогиба арок над шарни­рами, вследствие чего эту систему избегают применять в мостах под желез­ную дорогу.
  • Комбинированные
    • В комбинированных арочных мостах, к которым относятся арки с за­тяжкой, балки, усиленные гибкой аркой, конструкции с жесткими арками и балками жесткости и др., уменьшение размеров конструкций, экономия достигается за счет включения арок и проезжей части в совместную работу.

По характеру опорных реакций, передаваемых на опоры, что имеет большое значение с точки зрения рационального применения арочных мостов при различных местных условиях, различают распорные арочные мосты и мосты с воспринятым распором.

В арках с воспринятым распором горизонтальные усилия (распор) вос­принимаются затяжкой, работающей на растяжение; в отношении воздей­ствия на опоры пролетное строение работает как балочное.

Наиболее экономичными являются пролетные строения с ездой поверху, так как в этом случае расстояние между арками не зависит от габарита проезда и, например, для мостов под железную дорогу может быть при­нято минимальным, требующимся по условиям поперечной жесткости.

Способы возведения железобетонных арочных мостов

Арочные пролетные строения можно возводить различными способами:

  • из монолитного железобетона;
  • со сборной проезжей частью и арками из монолитного железобетона;
  • из сборного железобетона.

Путем различных сочетаний статических схем и конструктивных реше­ний могут быть получены арочпые мосты разнообразных форм, хорошо сочетающихся с ландшафтом и создающих значительный эстетический эффект.

Применение железобетонных сводов, наиболее простых по конструкции, позволяет выполнить арочное пролетное строение с наименьшими толщи­нами и придать ему легкие архитектурные формы. Своды применяют так­же для наилучшего обеспечения боковой жесткости сооружения.

Применение раздельных арок позволяет получить большую экономию железобетона по сравнению со сплошными сводами. Наиболее часто раз­дольные арки применяют в мостах и виадуках большой высоты с подъе­мистыми стрелами.

К устройству арок с ездой понизу или посередине наиболее часто при­бегают при малой строительной высоте между верхом судоходного габа­рита и уровнем проезда, а также в многопролетных арочных мостах с неравными пролетами, в которых увеличение стрелы арки большого про­лета позволяет уравновесить распор на опорах.

В целях повышения экономичности арочных мостов в СССР разработана новая система — арочно-консольная, которую можно отнести к внешне безраспорным. Пролетное строение в мостах этой системы состоит из полу­арок, соединенных попарно, затяжками расположенными в уровне замков.

В средних пролетах полуарки соединяются связью, через которую может передаваться только поперечная сила. Особенностью арочно-консольных конструкций является освобождение опор моста от значительных усилий распора, что позволило уменьшить размеры опор и применять эти системы при любых грунтах в основании. В отношении воздействия на опоры такая система аналогична рамно-консольной.

Наибольшим в мире по грузоподъемности и одним из крупнейших по пролету является построенный в 1952 г. арочный мост под совмещенную езду через р. Старый Днепр в Запорожье. Величина пролета этого моста, выполненного в виде свода с ездой поверху, составляет 228 м.

В крупнейших железобетонных арочных мостах, построенных в СССР были применены распорные арки пролетом 130 и 150 м с ездой посередине па мостах через реки Оку, Волгу и пролетные строения в виде сводов пролетом 150 м на мосту через р. Енисей в Красноярске, построенном в 1960 г.

За рубежом арочные системы в железобетонных мостах применялись для перекрытия больших пролетов. Из числа крупнейших мостов ароч­ных систем следует отметить:

  • совмещенный мост с бесшарнирными арками с ездой посередине про­летом 211 м, построенный в 1961 г. через р. Дунай в Югославии;
  • мост с пролетным строением в виде бесшарнирного свода пролетом 290 м, построенный в 1964 г. через р. Парану на границе между Брази­лией и Парагваем.

Среди железобетонных мостов наибольший пролет имеет в настоящее время мост через р. Параматта в Австралии. Его главный пролет, пере­крытый коробчатыми арками с ездой поверху, равен 305 м. Мост построен в 1964 г.

Мосты арочно-консольной системы с пролетами от 98 до 123 м построе­ны в СССР в период 1960—1965 гг. через р. Москву у с. Спас, через канал им. Москвы у Химок и через р. Днепр в Киеве. Опыт последних лет показывает, что границы применения железобетон­ных мостов арочных систем заключаются в пределах пролетов до 300 м, арочно-консольных до 120 м.

Технология сооружения железобетонных арочных пролетных строений

Наибольшее распространение получили следующие методы сооружения арочных мостов:

  • сооружение монолитных арок на кружалах и подмостях;
  • навесное бетонирование монолитных арок; монтаж сборного надарочного строения на
  • монолитных арках, забетонированных на кружалах;
  • установка сборных конструкций арок кранами без устройства подмостей;
  • монтаж сборных конструкций на кружалах и подмостях;
  • установка сборных эле­ментов арок с помощью плавсредств.

Традиционный метод сооружения монолитных распорных арок, как автодорожных, так и железнодорожных мостов, характерен бетонирова­нием их на кружалах или подмостях, устроенных в пролете.

Сооружение арочных кружал высоких мостов большого пролета во мно­гих случаях превращается в сложную инженерную задачу, а затраты на возведение подмостей и кружал достигают 25—30% общей стоимости моста.

Монолитные арки и своды сооружают на подмостях и кружалах из де­рева, металла или с применением железобетонных конструкций. Путем обстройки деревянными элементами достигают соответствия очертания верха подмостей и кружал очертанию низа свода с учетом строительного подъема.

В Советском Союзе при сооружении мостов с пролетами до 150 м нашли широкое применение инвентарные металлические арочные кружальные фермы; иногда использовали элементы металлических пролетных строе­ний на болтовых соединениях. В инвентарных конструкциях арочные фермы имеют параллельные пояса и одинаковые размеры панелей ре­шетки.

В поперечном сечении моста размещают несколько плоскостей кру­жальных ферм, сосредотачивая их под каждой аркой или располагая равномерно под широким сводом.
На практике применялись следующие способы монтажа арочных инвен­тарных кружал:

  • установка готовыми пространственными блоками в виде полуарок, поданными в пролет;
  • сборка плоскостей кружал навесным спо­собом без устройства промежуточных опор;
  • сборка плоскостей кружал полунавесным способом с устройством промежуточных опор;
  • установка кружал в полностью законченном виде плавучими опорами.

Конструкция различных типов подмостей и кружал и методы их соору­жения достаточно подробно описаны в технической литературе.

Внедрение на строительстве железобетонных мостов кабельных кранов больших пролетов и грузоподъемности позволило перенести основной объем работ по устройству опалубки и сборке арматуры из пролета на строительную площадку в более удобные условия — применить каркасно — блочный метод ведения арматурных и опалубочных работ.

При таком методе на площадке строительства производится не только заготовка стержней арматуры и элементов опалубки, но и вязка плоских и объемных арматурных каркасов и изготовление крупных блоков опалубки, устанав­ливаемых затем в пролет кранами.

Жесткость и неизменяемость каркасов, необходимые при перемещениях, обеспечивали установкой дополнительных стержней или при помощи траверс. С целью снижения нагрузки на кружала от бетона арок и сводов при пролетах свыше 120 м применялось послойное бетонирование.

При таком методе нижний слой бетона, уложенный в первую очередь (обычно нижняя плита коробчатого свода), используют как несущий элемент, рабо­тающий совместно с арочными кружалами и воспринимающий давление верхних слоев бетона.

Сокращение продолжительности сооружения арок пролетами до 100 м достигалось применением бессекционного бетонирования. Этот метод за­ключается в том, что арки, сооружаемые на достаточно жестких кружа­лах, бетонировали непрерывно от пят к замку с оставлением в пятах и замке зазоров, бетонируемых во вторую очередь. Раскружаливание арок пролетом до 100 м производится, как правило, при помощи расположенных в замке кружал, песочниц или клиновых при­способлений.

Коробчатые своды пролетом более 100 м, как правило, раскружаливали батареями гидравлических домкратов, установленными в замке свода. Этими же домкратами при необходимости регулируют напряжения в бесшарнпрных сводах. При этом давления в нижних и верхних батареях домкратов регулируют таким образом, чтобы создать не только величину, но и требуемый эксцентриситет равнодействующей их давления.

В распорных системах надсводное строение обычно бетонируют после раскружаливания свода. Порядок бетонирования проезжей части не отли­чается от порядка, принимаемого при сооружении балочных пролетных строений.

Мосты с монолитными железобетонными арочными пролетными строе­ниями, сооруженными на кружалах, строили в СССР в период с 1931 по 1952 годы. Этим методом были построены мосты через р. Днепр в Днепре , Запорожье, Киеве, через р. Волгу в Рыбин­ске и др.

Мост через реку Днепр в Днепре

мост через реку Днепр в Днепре - stroyone.com

мост через реку Днепр в Запорожье

мост через реку Днепр в Запорожье - stroyone.com

За рубежом метод бетонирования арок на кружалах и подмостях был применен на строительстве таких крупнейших мостов, как мост через р. Ангерман в Швеции с пролетом 264 м, через р. Дуэро в Португалии с главным пролетом 270 м, через р. Парану с пролетом 290 м и т. д.

Стремление сократить затраты на сооружение кружал привело к ис­пользованию при возведении арочных пролетных строений метода навес­ного бетонирования, получившего широкое распространение при постройке мостов консольных и неразрезных систем.

Навесное бетонирование арок

Применение метода навесного бетонирования дает возможность осуще­ствлять строительство арочных пролетных строений без устройства под­мостей и кружал, что, кроме сокращения затрат, весьма важно и для условий перекрытия рек с интенсивным судоходным движением.

Сущность метода навесного бетонирования арок заключается в том, что консоль полуарки наращивается последовательным бетонированием при­мыкающих секций, причем каждая секция в процессе ее бетонирования и твердения поддерживается легкими передвижными подмостями, закреп­ленными одним концом к ранее забетонированной части арки и вторым (передним) — к поддерживающей ее системе стальных вант и пилонов. Вся забетонированная часть полуарки, до замыкания арок, также удер­живается этой системой.

Обязательное применение системы стальных вант и пилонов для удер­жания забетонированной части полуарок является особенностью примене­ния метода навесного бетонирования при сооружении арочных пролетных строений.

Навесное бетони­рование в строительстве автодорожного моста через Шибенский залив (Югославия)

Наиболее интересным примером применения метода навесного бетони­рования может служить опыт строительства автодорожного моста через Шибенский залив (Югославия). В месте перехода Шибенский залив пере­крывается одной из крупнейших по величине железобетонной аркой расчетным пролетом 246,4 м и примыкающими к ней на левом берегу — одним, а на правом — тремя балочными пролетными строениями по 23 м. Ширина автопроезда 7,5 м, двух тротуаров — по 1,63 м.

Мост через Шибенский залив

 

а — схема  моста;
б — схема  навесного  бетонирования  арок.

Главная арка коробчатого сечения размером в замке 7,5 X 3,55 м имеет стрелу 30,8 м. Надарочное строение состоит из стоек, расположенных на расстоянии 23,3 м друг от друга по фасаду и опирающихся на них предва­рительно напряженных балок.

Последовательность строительства арки

Сооружение арки вели в такой последовательности:

  • С помощью плавкрана устанавливали металлическую платформу (ре­шетчатую ферму) длиной 27 м, нижний конец которой шарнирно крепили к пяте арки, а верхний с помощью оттяжки закрепляли за верх пилона арки;
  • Устанавливали опалубку и укладывали арматуру первой секции арки; бетонировали первую секцию арки, оставляя замыкающий клин у пяты арки;
  • С помощью домкратов, встроенных в металлическую оттяжку, устанавливали в проектное положение забетонированный участок арки;
  • Бетонировали замыкающий клин;
  • После выдержки бетона перемещали поддерживающую ферму в следующую панель и закрепляли ее в проект­ном положении с помощью металлических оттяжек. Далее повторяли все операции, выполненные при бетонировании первой секции.
  • Для установки последующих панелей арки, пилон наращивали с помощью временных инвентарных металлических конструкций;
  • Причем, для удержания полу­арки устраивали на берегу специальные анкерные массивы.
  • Для бетонирования арок использовали специально смонтированный по оси моста кабель-кран.

Работы по сооружению арки вели одновременно с обоих берегов. Глав­ная арка моста через Шибенский залив была сооружена за 10 месяцев
.

На затяжки было затрачено 145 т стали и 45 т кабеля. Передвижная платформа весила около 70 т. Перестановку платформы производили плав-краном.

Строительство Пашского моста в Юго­славии

Еще одним примером применения навесного метода бетонирования ароч­ных пролетных строений является строительство Пашского моста в Юго­славии.

Схема Пашского моста - stroyone.com

Мост, общей длиной 302 м, состоит из арочного пролетного строения расчетным пролетом 193,2 м и примыкающих к нему балочных пролетных строений пролетом 23 м. Мост предназначен для автопроезда шириной 7 м и двух тротуаров шириной по 1 м. Арка главного пролета имеет стрелу подъ­ема 27,6 м и представляет собой в поперечном сечении трехсекционную коробку общей шириной 7 м и высотой в замке 3,0 м, а в пяте — 2,3 м.
Глубина водотока в месте мостового перехода до 60 м.

Арка сооружалась методом, аналогичным принятому на строительстве моста через Шибенский залив; причем разница заключалась в несколько отличающейся схеме расположения поддерживающих оттяжек.

Бетонирование арок производилось с помощью кабель-крана грузоподъ­емностью 2 X 6 т. Монтаж передвижных платформ, а также же­лезобетонных элементов надарочного строения осуществлялся с помощью плавкрана с вылетом стрелы до 52 м.

Схема навесного бетонирования арок Пашского моста - stroyone.com

I — III различные этапы бетонирования

Главная арка была сооружена за 12 календарных месяцев, причем в течение 124 дней из них работы не производились из-за штормовой погоды. Элементы надарочного строения изготовляли на полигоне, расположен­ном на расстоянии 1 км от моста. Надарочное строение и береговые пролеты были смонтированы за 25 дней.

На строительстве всего было занято рабочих, мастеров и ИТР 160 чело­век. При строительстве Пашского моста были использованы опыт строи­тельства моста через Шибенский залив и все инвентарное оборудование, применявшееся там.

Опыт сооружения моста через Шибенский залив и Пашского моста показал возможность и эффективность применения метода навесного бето­нирования при возведении арок больших пролетов.

Сооружения двух мостов Нанд-Хар и Нанд-Фруд в Англии

Одним из примеров применения метода навесного бетонирования арок может служить опыт сооружения двух мостов Нанд-Хар и Нанд-Фруд на одной из автомагистралей в Англии.

Эти два моста имеют однотипную однопролетную железобетонную ароч­ную конструкцию с балочным надарочным строением. Полная длина мос­тов соответственно 85,5 и 63,9 м и арочных пролетов 56,1 и 41,4 м.

Каждый арочный пролет состоит в поперечном сечении из двух тонких арок параболического очертания шириной по 3,96 м. Толщина арки в пяте 0,91 и 0,89 м и в ключе 0,60 м. Надарочное пролетное строение нераз­резной балочной конструкции жестко соединено с арками в их ключевой части.

Надарочное строение состоит из портальных двустоечных рам, шарнир­но соединенных с плитой (за исключением мест у ключа арки), чтобы избежать передачи дополнительных моментов на арки.

В плане оба моста имеют криволинейное очертание, при этом сами арки — прямолинейные. Криволинейность достигнута соответствующими уширениями консольной части надарочного строения. Фундаменты устоев заложены на скальном основании.

Для поддержки бетонируемой навесным способом консольной части арки в жестком положении были использованы пилоны по одному для каждой из бетонируемых полуарок, установленные над пятой аркой. К пи­лону крепили стержневые оттяжки, другой конец которых в свою очередь заанкеривали к бетонируемой консольной части арки. Сам пилон анкерили контроттяжками к устою арки. В качестве оттяжек использовали арма­турные стержни диаметром 12,7 мм. Максимальное расчетное усилие на такой стержень не превышало 6—7 т.

Натяжение оттяжек регулировали на каждой стадии возведения полу­арок. Бетонируемые полуарки были рассчитаны как консольные балки, работающие на усилия от собственного веса и временной нагрузки в виде веса опалубки, инструмента и на внутренние усилия, вызванные закреп­лением конца консоли оттяжками.

Возникающие при этом положительные и отрицательные моменты не должны были выходить из допустимых пре­делов. Во время бетонирования отдельных секций полуарок можно было контролировать напряжения и деформации в секциях благодаря точному натяжению соответствующих оттяжек перед началом бетонирования.

С увеличением длины консоли соответственно менялись и моменты в за­делке полуарок; чтобы эти усилия не выходили за пределы допускаемых напряжений, увеличивалось натяжение оттяжек. Работы по бетонирова­нию секций полуарок выполняли в следующем порядке. Как только бетон ранее забетонированной секции достигал прочности 175 кг/см2 (на третий день), натягивали соответствующие оттяжки и контроттяжки.

Затем освобождали болты, которыми был закреплен передвижной агрегат для навесного бетонирования, перемещали его в положение, необходимое для бетонирования очередной секции. Каретка передвижного агрегата была сконструирована таким образом, что могла перемещаться по верхнему ребру ранее забетонированной части арки.

При креплении каретки корректировали расчетный провес опалубки с весом бетона при помощи двух гидравлических домкратов, расположен­ных между ребрами арки и концом каретки. Затем устанавливали арма­туру и бетонировали секцию, заделывая в свежеуложенный бетон крюки, к которым крепили следующие оттяжки. Каждая из полуарок была забе­тонирована пятью секциями. При бетонировании замыкающих секций двух полуарок передвижные агрегаты оставались независимыми один от другого.

Одной из первых попыток применения сборного железобетона при сооружении больших арочных мостов было внедрение смешанного реше­ния — монтаж сборного надарочпого строения на монолитных арках, забе­тонированных на кружалах. Монтаж надарочной конструкции может про­изводиться несколькими способами:

  • специальными консольно-шлюзовыми или стреловыми кранами, передвигающимися по собранной части моста;
  • кранами портального типа, перемещаемыми по специальным эстакадам; плавучими кранами.

Железнодорожный мо­ст через реку Днепр

Впервые сборные железобетонные конструкции надарочного строения были применены на сооружении многопролетного железнодорожного мо­ста через р. Днепр.

Мост со сборным надарочным пролетным строением через реку Днепр

железнодорожный мо­ст через реку Днепр - stroyone.com

Надарочное строение в каждом пролете длиной 53 м состояло из 12 же­лезобетонных поперечных рам шести типов весом до 14 т и 15 железо­бетонных плит проезжей части весом по 13,8 т. Общий объем сборных железобетонных иадарочных конструкций этого моста составил 2736 м3.

Поперечные рамы, для облегчения их веса, были приняты двутаврового сечения. Элементы проезжей части были запроектированы в виде ребри­стых плит (ребра с вутами над опорами), которые при монтаже соеди­няли в шестипролетную неразрезную конструкцию с шарнирным опиранием на поперечные рамы и шарниром в замке. Две короткие рамы у замка имели шарнирное опирание на арке.

Элементы надарочного строения были изготовлены из бетона марки 300, арматура из стали марки Ст. 3. На строительстве этого железнодорожного моста были применены по­точно-скоростные методы строительства, основанные на разработанных технологических правилах сооружения арок и падарочного строения.

Изготовление сборных элементов надарочного строения было организо­вано на приобъектном полигоне. За 28 рабочих дней были изготовлены конструкции для 4 пролетов. Подача бетона на площадку сборного железобетона осуществлялась по круговому монорельсовому пути, построенному от бетонного завода вдоль всей площадки изготовления конструкций.

Консольно-шлюзовой кран грузоподъемностью 15 т

В качестве основного механизма на монтаже элементов надарочного строения применяли консольно-шлюзовой кран оригинальной конструкции грузоподъемностью 15 т, представляющий собой сварную кон­струкцию из двутавровых балок со связями из уголков. Кран смонтирован на 4 тележках, передвигающихся трещотками по специальным 4-ниточным путям, укладываемым из инвентарных звеньев.

Схема консольно-шлюзового крана

консольно-шлюзовой кран оригинальной конструкции грузоподъемностью 15 т - stroyone.com

  1. лебедки;
  2. противовес;
  3. тележка;
  4. балка крана;
  5. каретка;
  6. устанавливаемый элемент надарочного строения.

Две подъемные тележки передвигались вдоль крана кольцевыми тро­сами по принципу бесконечной откатки при помощи двух лебедок. Подъ­емные тележки были оборудованы двумя 5-тонными лебедками с полиспа­стами. Плиты монтировали при помощи одной тележки, в монтаже рам участвовали обе тележки. В хвостовой части крана имелся противовес из 11 м3 бетона.

  • Общий вес крана 65 т
  • Максимальная нагрузка на ось 33,8 т.
  • Вылет консоли крана предусматривал установку одной рамы и одной плиты, после чего наращивали подкрановые пути, и кран передвигался в новое исходное положение на длину одной панели пролета.
  • Кран был оборудован подвесными подмостями.

При монтаже элементов сборного железобетона консольно-шлюзовым краном выполняли следующие операции:

  • шлюзование — перемещение эле­мента вдоль крана до места установки с подъемом от платформы на 15— 20 см
  • опускание элемента с переводом рамы из горизонтального положе­ния в вертикальное и установка элемента на место;
  • перекладка инвентарных звеньев подкрановых путей;
  • перекатка крана в новое исходное положение.

Фактически достигнутый темп монтажа обеспечил сборку надарочного строения 12 пролетов за 48 дней. Так как темп изготовления был равен четырем пролетам в месяц, на строительстве вначале были накоплены элементы, а затем был начат монтаж. Строительство моста через р. Днепр показало высокую эффективность применяемого метода.

Монтаж арочных пролетных строений отдельными полуарками

Следующим этапом внедрения сборных конструкций при сооружении железобетонных мостов явился переход к монтажу арочных пролетных строений отдельными полуарками, изготовленными заранее и доставлен­ными в пролет в готовом виде.

На практике, в зависимости от местных условий, имели место следую­щие характерные способы монтажа отдельными полуарками:

  • установка полуарок при помощи кранов, передвигающихся по верху смонтированной части моста;
  • установка полуарок при помощи портальных или другого типа кранов, перемещаемых понизу и по специальным эста­кадам.

Применение этого метода из условий грузоподъемности кранов ограни­чивается пролетами до 60 м. При монтаже полуарками возможны уста­новка пролетных строений в сжатые сроки и параллельность выполнения работ по сооружению опор с изготовлением сборных элементов, нет необ­ходимости омоноличивания стыков в пролете. Все это — достоинства мето­да монтажа мостов полуарками.

Необходимость устройства эстакад для доставки тяжелых элементов, а в случае транспортировки их по воде — пирсов с кранами-перегружателями, значительно снижает эффективность этого метода. Сборные арки пролетом до 60 м, как правило, имеют двутавровое попе­речное сечение.

Одним из примеров применения метода монтажа полуарками может быть железнодорожный мост, строительство которого было закончено в 1952 году. Мост состоит из семи 28-метровых пролетов, перекрытых трехшарнирными арками по 2 в каждом пролете, сечением 1,2 X 0,64 м.

Сечение арок двутавровое. Они соединены между собой распорками и бетонировались отдельными ветвями (четвертями). Для удобства монтажа при бетонировании ветвей полуарок в них заделывали поперечные двутавры № 55, посредством стыкования которых отдельные ветви полуарок были объединены в монтажный элемент весом до 50 т.

Надарочное строение — обычного типа, из поперечных рам, располо­женных через 3,5 м друг от друга, с опирающимися на них плитами проезжей части. Над замком плиты опираются непосредственно на арки. Опирание рам на арку — шарнирное. Стыки плит по окончании монтажа омоноличивали.

Пролетное строение собирали из полуарок при помощи консольного крана и полиспастов, закрепленных на ранее собранной части моста. Сбор­ку надсводного строения выполняли железнодорожным краном. Элементы полуарок подавали в пролет на понтонах.

При монтаже полуарок использовали консольный кран системы инже­нера Десятника грузоподъемностью 60 т. В первую очередь собирали полуарки в береговом пролете. В связи с малой глубиной воды использова­ние понтонов для подачи блоков в этот пролет было невозможно, и для монтажа полуарок устроили временную деревянную свайно-рамную опору.

Консольным краном устанавливали сначала полуарки со стороны устоя с опиранием их на временную опору, смотри рисунок ниже . Эти полуарки объединены в один монтажный элемент весом 50 т. Затем по одной ветви (вес 25 т) устанавливали полуарки с другой стороны пролета. Эти полуарки стро­пили на крайний гак консольного крана. После установки на место выве­ряли положения и стыковали отдельные ветви. Замыкали полуарки при помощи четырех винтовых домкратов, установ­ленных на временной опоре.

Монтаж арок берегового пролета - stroyone.com

Монтаж арок берегового пролета:
а— установка полуарки пролета;
б — установка консольным краном отдельной ветви полуарки;

  1. временная опора;
  2. железобетонные полуарки весом 50 т;
  3. консоль­ный кран;
  4. отдельная ветвь полуарки стыкуется в пролете.

Монтаж полуарок в остальных пролетах выполняли в такой последо­вательности. Первую пару полуарок, укрупненную в один монтажный элемент весом 50 т, подавали под консольный кран, стропили и вывозили в пролет. Полуарки опускали на плавучие подмости (5 пон­тонов грузоподъемностью 20 т каждый, обстроенные подмостями) и на них перевозили в пролете к следующей опоре (рис,а). Консольный кран возвращался за второй парой полуарок, также укрупненной в один монтажный элемент весом 50 т, и вывозил ее в пролет, где устанавливал в проектное положение.

 Монтаж арочных пролетных строений русловой части моста - stroyone.com

Вторую пару полуарок полиспастами, укрепленными за ранее собранное пролетное строение, поднимали на 60 см выше проектной отметки. Такой подъем был необходим для свободного пропуска первой полуарки, которая затем поднималась с понтонов (рис. б,).

После передачи нагрузки на полиспасты консольным краном при по­мощи крайнего гака поднимали первую пару полуарок с плавучих под­мостей на 30 см выше проектного положения. Одновременным опусканием полуарок на кране и полиспастах полуарки замыкали (рис,в). При подъеме пяты полуарки поворачивали на инвентарной упорной балке, укрепленной на опоре.

 Монтаж арочных пролетных строений русловой части моста - stroyone.com

Монтаж арочных пролетных строений русловой части моста:
а, б, в — стадии монтажа;

  1. полуарки весом 50 т;
  2. консольный кран;
  3. собранное арочное пролетное строение;
  4. плашкоут из понтонов.

Все элементы надсводного строения собирали при помощи стреловых железнодорожных кранов. Монтаж всех 7 пролетных строений занял 68 суток, при минимальной продолжительности сборки одного пролета — 5 суток.

Монтаж пролетных строений из полуарок при строительстве Чернавского моста в Воронеже

Монтаж пролетных строений из полуарок большего пролета был осу­ществлен на строительстве Чернавского моста в г. Воронеже. Речные про­леты этого автодорожного моста перекрыты шестью трехшарнирными железобетонными арками пролетом 52 м со стрелой 8 м. Ширина проезжей части моста 19,6 м; тротуары шириной по 2,25 м. Полная ширина моста между перилами 24,1 м.

В поперечном сечении пролетные строения имеют 8 арок, связанных между собой диафрагмами. Надсводное строение состоит из поперечных П-образных рам, по ригелям которых уложены плиты проезжей части. Сборные железобетонные пролетные строения осуществлены в виде трехшарнирных арок, причем каждая арка состоит из 2 полуарок двутав­рового сечения. Вес одной полуарки 43 т. П-образные рамы надсводного строения имели различную высоту и вес. Максимальный вес П-образной рамы достигал 6 т. Плиты проезжей части коробчатого сечения имели вес 4,5—5 т.

Верхняя часть промежуточных опор, сопрягающая смежные пролетные строения, также была устроена из сборного железобетона в виде колонн, на которые устанавливали железобетонные ригели. Вес одной колонны 9,2 т.

Всего на шести пролетных строениях было установлено 2211 сборных элементов, в том числе 96 полуарок, 192 рамы, 588 диафрагм и 1092 пли­ты проезжей части. Общий объем сборного железобетона 4248 м3.

Монтажу пролетных строений предшествовала тщательная подготови­тельная работа. Период работ по сооружению опор и подходов был исполь­зован для изготовления плит проезжей части, диафрагм и части рам надсводного строения. В результате к моменту начала работ по монтажу пролетных строений готовы были плиты и диафрагмы всех шести пролет­ных строений.

Изготовление плит и диафрагм производилось на полигоне, расположен­ном в 8 км от моста. Изготовление арок производилось непосредственно у моста. Арки изготовлялись на специальном стенде, очертание которого соот­ветствовало очертанию арок при условии расположения пятового и зам­кового шарнира в одном уровне.

Изготовление 96 полуарок было выполнено за 7 месяцев. Полуарки монтировали с помощью спаренного вантового деррик-крана грузоподъем­ностью 2 X 40 т, передвигающегося в уровне проезжей части моста по специальным металлическим пакетам пролетом 23 м, опирающимся на ка­питальные и временные промежуточные опоры. Пакеты эти снимали и переставляли тем же деррик-краном.

Установка пакетов для передвижки сборочного крана - stroyone.com

Работы по монтажу арок проводились в такой последовательности. Краном в положении снимали временный металлический па­кет из второй половины предыдущего пролета и ставили пакет на пойму.

 Схема монтажа арок и надарочного строения - stroyone.com

  1. спаренный вантовый деррик-кран грузоподъемностью 2×40 т;
  2. подкрановые пакеты длиной 23 м;
  3. временная промежуточная опора;
  4. кран УМК-1 для монтажа надарочного строения;
  5. железобетонная полуарка;
  6. собранное арочное пролетное строение.

Кран передвигали в положение II и из этого положения устанавливали 8 полуарок второй половины пролета 3—2. Кран передвигали в положе­ние III, снимали временный пакет из первой половины пролета 3—2 и ставили пакет на пойму. Кран передвигали в положение IV и устанавливали 8 полуарок первой половины пролета.

Далее кран передвигали в положение следующего пролета и операции повторяли так же, как и в предыдущем пролете. Платформу с полуарками к монтажу подавали на пакетах для передвижения крана или после уборки пакетов — по проезжей части моста. На время монтажа, до включения полуарок в работу, они опирались на промежуточную временную опору, устроенную из элементов подмостей.

После монтажа всех 16 полуарок в одном пролете устанавливали замковые шарниры и включали арки в работу. Только после этой операции устанавливали рамы и проезжую часть надарочного строения. Надарочное строение и проезжую часть монтировали двумя кранами УМК-1, так как радиус действия одного крана охватывал только поло­вину ширины моста.

Строительство двухъярусного моста через р. Волгу в Горьком

Опыт, накопленный на строительстве Днепровского и Чернавского мо­стов, был использован при сооружении ряда полносборных арочных мостов: двух через р. Южный Буг в Виннице, один с пролетами по 33 м и второй с пролетами но 45 м и через р. Десну в Брянске. Примером монтажа полуарок при помощи кранов, передвигающихся по низу, может служить опыт завершенного в 1965 г. строительства двухъ­ярусного моста через р. Волгу в Горьком.

Двухъ­ярусный мост через реку Волгу в Горьком - stroyone.com

Мост предназначен для пропуска железнодорожного пути в нижнем яру­се и двух полос автомобилей, при ширине проезда 7 м и двух тротуаров по 1,5 м каждый — в верхнем. Левобережная пойма реки перекрыта двухъярусной сборной железобе­тонной аркадой длиной 680 м с пролетами по 53 м.

Железобетонное арочное пролетное строение расчетным пролетом 53 м и стрелой подъема 13,5 м имеет девять панелей по 6,2 м. Езда предусмот­рена по верху в два яруса. В нижнем ярусе — на балласте под один же­лезнодорожный путь, в верхнем — автомобильный проезд.

Пролетные строения выполнены двух типов: для прямого участка и для участка пути, расположенного на кривой; расстояние между осями арок соответственно 4,5 и 5,0 м, высота сечения арок 145 и 150 см, ширина полок 95 и 100 см.

Эти размеры для каждого типа арки постоянны по длине пролета. Пято­вое сечение арок сплошное, прямоугольное: 145X95 см на прямом участке пути и 150 X 100 см на кривом.

Пролетное строение, смонтированное из четырех полуарок, после раскружаливания работало на восприятие собственного веса как трехшар­нирная арка с устройством временных шарниров, а после сварки рабочей арматуры и замоноличивания стыков система превращалась в бесшарнирную арку.

Рамы надарочного строения (первый ярус) собирали на стройплощадке из раздельно изготовленных стоек и ригелей и затем краном устанавли­вали в пролет. Стойки рам железнодорожного проезда двутаврового сечения, ригели — сплошного прямоугольного. В местах сопряжения стойки с ригелем и аркой сечение стойки прямоугольное. Опирание стоек на опорах и у пят — жесткое, а в остальных узлах — шарнирное.

Железнодорожная проезжая часть — сборная, ребристой конструкции. Расстояние между осями ребер 2 м на прямом участке и 2,2 м на участке, расположенном на кривой; высота ребра 1 м; средняя толщина 0,5 м. Плита корытообразного профиля шириной поверху 4,92 м имеет рабочую тол­щину 0,12 м. Длина блоков проезжей части равна длине панелей (6,2 м). Продольного членения блоки не имеют.

В монтажной стадии блок рабо­тает на собственный вес как разрезная конструкция. После сварки рабочей арматуры и замоноличивания стыков железнодорожная проезжая часть превращена в перазрезную девятипролетную балку.

Рамы автомобильного проезда (второй ярус) собирали в горизонтальном положении на плазу и затем краном устанавливали на смонтированные ригели железнодорожного проезда. Все стойки автомобильного проезда жестко соединяли с ригелем первого яруса.

Проезжая часть второго яруса — сборная, ребристой конструкции, в по­перечном сечении выполнена из четырех блоков, длина которых равна длине панели.
Тротуары сборные из отдельных элементов. После установки в про­лет продольные швы между блоками замоноличивали, затем продольную рабочую арматуру блоков трех соседних панелей сваривали, стыки замоноличивали и проезжая часть превращалась в неразрезную трехпролетную балку.

Полуарки изготовляли на строительной площадке и подавали для мон­тажа на железнодорожных платформах. Стойки и ригели обоих ярусов объединяли в рамы на левом берегу с замоноличиваниом стыков. Рамы надарочного строения и автомобильного проезда устанавливали в собранном виде.

В соответствии с принятыми расчетными положениями монтаж делился на две стадии. В первую очередь собирали железнодорожный проезд (ниж­ний ярус), во вторую — все элементы автомобильного проезда (верхний ярус).

Полуарки весом по 75 т и элементы нижнего яруса монтировали двумя козловыми кранами К-451, объемлющими габариты пролетного строения и пути подачи элементов. Подкрановые пути для передвижения козловых кранов были проложены вдоль оси моста.

Элементы автомобильного проезда монтировали краном ГМК-12/20, уста­новленным на передвижной башне из элементов УИКМ высотой 25 м. Поданную в пролет полуарку поднимали двумя кранами и в первую очередь устанавливали на штырь, заделанный в пятовую часть постоян­ной опоры. После этого замковую часть полуарки опускали на временную промежуточную опору из УИКМ.

Таким образом, операции повторяли для всех четырех полуарок. После этого устанавливали временный шарнир в замке и поднимали домкратами замковую часть полуарок для обеспечения заданного строительного подъема и устанавливали па деревянные кобылки для последующего раскружаливания.

Для обеспечения правильности взаимного расположения арок во время монтажа между ними ставили временные деревянные распорки. Затем между установленными полуарками вставляли ближайшие к пятам рас­порки и сваривали арматуру ригелей, расположенных вблизи замковой части арок. Каждую пару стоящих рядом полуарок связывали двумя рас­порками, у которых сваривали арматурные стержни выпусков.

После раскружаливания арок путем последовательных пропилов дере­вянных кобылок, установленных па временной опоре, монтировали осталь­ные четыре распорки между плоскими арками и сваривали в стыках. Арка работала в этой стадии как трехшарнирная. В следующей стадии сваривали рабочую арматуру в пятах и замке арок и замоноличивали стыки сначала распорок, а затем пятовых и замковых стыков арок.

Арка таким образом превращалась в бесшарнирную. Временную про­межуточную опору весом 40 т перемещали поперек моста по специально уложенным путям при помощи лебедок и переставляли козловым краном в последующий пролет. Затем начинали монтаж рам и ригелей нижнего яруса с раскреплением рам в проектном положении при помощи продоль­ных схваток.

После сварки арматуры стыков и их омоноличивания уста­навливали блоки железнодорожного проезда. Затем сваривали арматуру и замоноличивали стыки этих блоков с превращением их в девятипролет­ную балку жесткости, работавшую вместе с аркой на все последующие нагрузки.

Элементы второго яруса монтировали в каждом из пролетов только после окончания монтажа элементов нижнего яруса в обоих смежных про­летах, когда бетон замоноличивания стыков в нижнем ярусе достигал не менее 70% проектной прочности.

Рамы второго яруса устанавливали с временным раскреплением их на­клонными металлическими тяжами к строповочным петлям блоков желез­нодорожного проезда. После выверки и обеспечения неизменяемости поло­жения рам выпуски арматуры ригелей первого яруса в местах стыков приваривали к металлическим коробкам стоек.

Затем устанавливали бло­ки автодорожного проезда со сваркой арматуры и последующим замоноличиванием стыков в пределах каждой трехпролетной системы балок. В зарубежной практике монтаж сборных железобетонных арок проле­тами до 60 м готовыми полуарками выполняли аналогичными методами и применяли довольно часто.

При сооружении арок больших пролетов метод монтажа их полуарками не может быть применен из-за большого веса сборных элементов. Чем больше пролет сборной арки и чем больше ее вес, тем сложнее ее монтаж крупными блоками. Поэтому в ряде случаев был применен метод членения арок на более мелкие блоки весом, как правило, не выше 20 т с монтажом их на металлических кружалах.

В зависимости от грузоподъемности монтажных кранов конструкцию арки членят на блоки только в поперечном или в поперечном и продольном направлениях. Крупными недостатками метода монтажа арок из мелких блоков на кружалах являются необходимость больших затрат на устройство кружал и большой объем работ по омоноличиванию блоков в пролете.

Строительства железнодорожного однопутного моста

Одним из примеров применения сборки железобетонных арок на кружалах может служить опыт строительства железнодорожного однопутного моста с ароч­ными речными пролетами длиной 150 м. Арки этого моста запроектиро­ваны и выполнены из сборных железобетонных элементов. Проезжая часть предварительно напряженной конструкции.

Сборные арочные распорные пролетные строения длиной 150 м со стре­лой подъема 40 м, ездой посередине, имеют полигональное очертание и состоят из прямолинейных блоков, в стыках которых после монтажа устанавливают опалубку, сваривают выпуски арматуры и производят омоноличиваиие. Расстояние между осями арок 7,5 м, ширина арок 2 м, высота по всему пролету постоянна и равна 4 м.

Схема арочных пролетных строений пролетом 150 м.

Схема арочных пролетных строений пролетом 150 м - stroyone.com

Арки имеют коробчатое сечение, состоящее из верхних и нижних плит и двух вертикальных стенок толщиной по 20 см. Арки объединены свя­зями и портальными распорками.

Поперечные рамы проезжей части состоят из железобетонных предва­рительно напряженных поперечных балок высотой 2 м и подвесок двутав­рового сечения, а проезжая часть из двух П-образных продольных балок и двух Н-образных ветровых поясов, изготовленных в виде армоблоков предварительно-напряженной конструкции. Предварительное напряжение конструкций осуществлялось арматурными пучками из 30—48 проволок диаметром 5 мм с временным сопротивлением 150 кг/мм2.

Монтаж арочного пролетного строения пролетом 150 м осуществляли на металлических кружалах двух типов: из инвентарных кружал Мостотреста и из стандартных элементов сборно-разборных пролетных строений с бол­товыми соединениями.

Инвентарные кружала устанавливались в количестве десяти плоскостей в каждом пролете. Монтаж кружал вели деррик-краном грузоподъемностью 7 т полунавесным способом с устройством промежуточных опор. Элементы инвентарных кружал подавали под монтаж кабель-краном.

Временые промежуточные опоры были сооружены с использованием в качестве основных несущих элементов железобетонных оболочек диамет­ром 1,6 м. Монтаж арочных пролетных строений вели с помощью специ­ально изготовленного кабель-крана грузоподъемностью 2 X 11 т. Грузо­подъемность кабель-крана ограничила размеры и вес монтажных блоков, что привело к большому объему омоноличивания (30%) в пролете.Коробчатое сечение арки для изготовления было разбито на четыре основных элемента в виде плит.



Каждую арку членили на 16 секций и монтировали из плит постепенно в 3 стадии по 3 слоя, причем каждый новый слой включали в совместную работу с кружалами. Укладывали и замоноличивали в первую очередь нижние плиты, во вторую — вертикальные стенки, диафрагмы и связи между арками; в последнюю очередь — верхние плиты.

Во всех стадиях блоки устанавливали с симметричным загружением кружал относительно замка. Арки раскружаливали, создавая в замке распор и разжатия двух половин арок при помощи 16 гидравлических домкратов грузоподъем­ностью но 200 т.

Монтаж подвесок заключался в объединении их с ригелями — попереч­ными балками проезжей части в поперечные рамы, имевшие формы пере­вернутого портала. Эти работы выполняли по нескольким вариантам: с земли и с воды, при наличии кружал и без них, на различных стадиях монтажа арок.

По достижении бетоном для замоноличивапия подвесок необходимой прочности начинали при помощи шлюзового крана пионерным способом монтировать проезжую часть на закрытых участках пролета, и при помо­щи кабель-крана — в открытой части пролета.

Для осуществления предварительного напряжения проезжей части на строительстве были использованы специальные станки-полуавтоматы для навивки проволоки предварительно напрягаемой арматуры в стыках про­дольных балок, 500-тонные домкраты, инъекционные аппараты с ручными насосами на 6 атм.

Средняя скорость сооружения проезжей части пролетного строения соста­вила 5 м/сутки. Общий объем железобетона в одном 150-метровом арочном пролетном строении равен 2079 м3, из которых 1430 м3 сборного и 649 м3 монолит­ного. Расход металла составил 190 кг/м3. Монтаж сборных железобетонных арок на кружалах показан на рисунке ниже.

Монтаж пролетных строений с использованием кружал - stroyone.com

Строительство мостов с применением металлических кружал

Опыт сооружения рассмотренного моста был частично использован при строительстве городского моста через р. Волгу у Рыбинска с железобетон­ными арочными пролетными строениями пролетами 78 м с ездой понизу и 124 м — с ездой посередине.

На строительстве этого моста сборные арочные пролетные строения монтировали на инвентарных кружалах, рассчитанных на полную нагрузку от веса железобетонной арки. Монтаж железобетонных арок из блоков ве­сом до 45 т и кружал вели при помощи плавучего деррик-крана ДК-45/60, установленного на подставке высотой около 40 м, собранной на плашкоуте из 52 понтопов типа КС.

Одним из примеров монтажа сборных железобетонных сводов пролетом 130 м на металлических кружалах может служить опыт строительства русловой части одного из городских мостов через р. Оку.

Арочные пролетные строения этого моста с ездой поверху состоят из двух сборных трехшарнирных сводов и сборных надсводных трехпролетных рам, на которые опирается также сборная неразрезная балочная плита проез­жей части. При ширине моста 24 м расстояние между осями сводов — 13,8 м, длина панелей надарочного строения 7,95 м.

В поперечном сечении своды имеют трехстенчатое коробчатое прямо­угольное сечение размером 6,5 X 2,46 м. Толщина вертикальных стенок 20 см. В пятовых и замковых сечениях своды имеют сплошное сечение. Учитывая условия изготовления сборных блоков и грузоподъемность кранового оборудования, приняли схему членения сводов в поперечном и продольном направлениях.

В продольном направлении свод был расчленен на три блока: крайние имели швеллерное очертание, средний — двутавровое.

Учитывая, что опоры моста рассчитаны на односторонний распор только от собственного веса одного свода, своды моста сооружали одновременно во всех шести пролетах: в четырех пролетах — на металлических инвен­тарных арочных кружалах, и в двух береговых пролетах — на подмостях из элементов сборно-разборных пролетных строений.

Сокращение продолжительности строительства примерно на один год было достигнуто за счет параллельного ведения работ по сооружению опор и монтажу кружал.

Кружала собирали у берега на специальных пирсах. Сборку кружал вели уравновешенным навесным способом. После возведения опор моста до уровня пят сводов устанавливали в проектное положение кружала. В пролеты моста кружала перевозили на плавучей опоре.

После сооружения первой нитки сводов кружала и подмости передви­гали под вторую нитку сводов при помощи перекаточных обустройств по консолям из двутавровых балок, выпущенным из тела опор. При этом для восприятия распора от собственного веса кружал в уровне пят устанав­ливали затяжку из 20 стальных канатов диаметром 37 мм.

При сборке сводов на кружалах применяли три типа стыков:

  • продоль­ные, осуществляемые электросваркой двух рядов выпусков верхних и ниж­них плит швеллерных и двутавровых блоков;
  • поперечные, на участках устройства монолитных узловых вертикальных диафрагм, ширина швов омоноличивания в этих местах составляла 1,8 м и арматура сопрягалась посредством вставных стержней, из-за чего число сварных стыков удвои­лось;
  • стыки в сопряжении пятовых и замковых участков свода с шарнира­ми сплошного сечения па длине 24 м и с большим насыщением арматуры.

Принятая конструкция стыков вызвала необходимость выполнения в пролете большого объема арматурных и плотничных работ, что резко уве­личило затраты труда, а объем монолитной кладки составил более 65% общего объема свода.

Мост через устье р. Параматты в Сид­нейской гавани (Австралия)

В зарубежной практике наиболее интересным приемом сооружения железобетонных арочных пролетных строений из сборных элементов, мон­тируемых на подмостях, является мост через устье р. Параматты в Сид­нейской гавани (Австралия).

Главный пролет моста через р. Параматту перекрыт сборным арочным железобетонным пролетным строением с ездой поверху с наибольшим в мире среди осуществленных железобетонных мостов пролетом 305 м. Для обеспечения необходимых условий судоходства аркам задана стрела подъе­ма 41,4 м.

Арочное пролетное строение пролетом 305 м представляет собой железо­бетонный свод шириной 25 м, образованный из четырех сборных парал­лельных коробчатых арок. Каждая арка имеет постоянную ширину 6,1 м и переменную высоту, меняющуюся от 4,27 м в замке до 6,95 м в пяте. Толщина горизонтальных плит арки по всей длине пролета равна 0,38 м, а вертикальных стенок — 0,30 м.

Каждая арка собиралась независимо от соседних на одних и тех же подмостях, передвигающихся поперек моста. Для монтажа пролетного строения под одной из арок были устроены подмости в виде стальных труб­чатых стоек с перекрытием пролетов между ними стальными балками и фермами. Верхнее очертапие балок примерно соответствовало нижнему очертанию арки.

В середине пролета моста на всю ширину свода была устроена времен­ная опора со специальной консолью, над которой был смонтирован подъем­ник для подъема сборных элементов арок с барж. Поднятый блок от консоли к собираемой арке перемещали на временной опоре поперек оси моста по рельсовому пути. По верху кружал вдоль оси моста также укла­дывали рельсовый путь, по которому перемещалась специальная монтаж­ная тележка со сборным блоком при подаче его в проектное положение к месту установки.

Арки монтировали из сборных замкнутых слабоармированных элементов клинчатой формы длиной по фасаду от 1,52 до 2,44 м, весом до 50 т, изго­товленных на берегу. Сборку арки вели от пят к замку с зазорами между блоками по 7,6 см. Через каждые 15,2 м между блоками арок укладывались поперечные железобетонные диафрагмы толщиной 61 см. Зазоры между блоками не имеют арматуры и заполнялись цементным раствором.

После затвердения раствора швов арку раскружаливали с помощью 56 плоских гидравлических домкратов системы Фрейссине, заложенных в конструкцию в зоне нулевых изгибающих моментов — примерно в чет­вертях пролета. Плоский домкрат, изготовленный из мягкой стали толщи­ной 2 мм, имеет два плоских листа круглой или прямоугольной формы, соединенных по краям бортиком полого цилиндрического сечения.

При многократном использовании домкрата в полость между двумя листами нагнетается под давлением масло или вода, раздвигающие листы и распи­рающие элементы конструкции. Если требуется сохранить перемещение, полученное с помощью плоского домкрата, то в полость между листами нагнетается цементный раствор, и домкраты остаются в конструкции.

После раскружаливания первой арки подмости передвигали поперек оси моста для монтажа очередной арки.

Совместная работа арок и достаточная поперечная жесткость пролет­ного строения достигались тем, что промежутки в 30 см между отдель­ными арками заполняли бетоном на высоту 61 см. Ранее уложенные здесь арматурные пучки, заанкеренные одним концом в устоях арки, напрягали с передачей усилий предварительного напряжения на затвердевший бетон. Предварительное напряжение создавали также в сборных поперечных диафрагмах.

В средней части моста проезжая часть выполнена из монолитного желе­зобетона и опирается непосредственно на арки. На остальном протяжении моста устанавливали рамы надарочного строения. По ригелям этих рам была устроена проезжая часть из восьми сборных продольных неразрез­ных предварительно напряженных балок таврового сечения с железобе­тонной плитой толщиной 16 см.

На сооружение моста через р. Параматту израсходовано 32400 м3 бето­на, 361 т высокопрочной и 2200 т обычной арматуры.

Как видно из приведенных примеров строительства арочных мостов, методу сооружения сборных арок из мелких блоков на подмостях и кру­жалах свойственны недостатки, присущие методу возведения на кружалах арок из монолитного бетона.

Опыт показал, что большие затраты труда и времени на монтаж кружал и устройство многочисленных сложных стыков между элементами пролетного строения существенно снижает эф­фективность применения сборного железобетона в арочных пролетных строениях больших пролетов.

Одним из способов сооружения железобетонных арок больших пролетов без устройства подмостей и промежуточных опор в русле является монтаж сборных арок при помощи установки на плавсредствах полуарок, изготовленных на берегу. При сооружении безраспорных мостов типа арки с за­тяжкой или комбинированной системы на плавсредствах возможна уста­новка целых пролетных строений, изготовленных на берегу.

Технология, оборудование для монтажа арок при помощи плавсредств не имеют существенных различий по сравнению с применением этого метода при сооружении железобетонных пролетных строений других систем.

Строительство моста через реку Енисей в Красноярске

Уникальным примером применения способа монтажа железобетонных арочных пролетных строений из отдельных полуарок является достаточно подробно описанное в литературе сооружение моста через реку Енисей в городе Красноярске, законченное в 1961 г.

Русловая часть этого моста перекрыта пятью пролетами. Каждый про­лет состоит из двух трехшарнирных сводов пролетом по 150 м со стрелой подъема 18 м. Свод имеет коробчатое поперечное сечение высотой 3,2 м, шириной 7,3 м и состоит из нижней и верхней плиты толщиной по 20 см и трех стенок толщиной по 30 см.

В поперечном сечении моста своды поставлены с расстоянием в свету, равным 6,5 м. Надарочное строение устроено общим и состоит из поперечных рам, объединенных ригелем и перекрытых в продольном направлении плитами проезжей части. Монтаж арочных железобетонных пролетных строений этого моста был выполнен из доставленных на плаву полусводов с замыканием и раскружаливанпем их на плавучих опорах.

Длина каждого полусвода равна 75 м, вес 1600 т. Полусводы изготавли­вали на берегу, частично на подмостях из УИКМ в проектном по высоте положении, а частично в низком уровне с последующей подъемкой при помощи домкратных фермоподъемников. Полусводы в проектном положе­нии передвигали по пирсам, а затем погружали на плавучую опору, состоя­щую из двух плашкоутов, каждый из которых собран из 36 инвентарных понтонов КС-3 и обстройки из инвентарных металлических конструкций УИКМ.

Для регулирования уровня полусводов во время транспортировки и установки их в проектное положение на опоры моста плашкоуты были оборудованы системой воздушной балластировки понтонов, а также песоч­ницами и домкратами, установленными на опорных узлах плавучей опоры. Полусводы транспортировались вниз по течению на 1 км буксирами, а на расстоянии около 100 м от оси моста — лебедками.

Два комплекта плавучих опор позволили проводить установку двух блоков одного свода без промежуточных опор. При установке в первую очередь фиксировали в проектном положении и закрепляли пяты полусводов, а затем осуще­ствлялось их замыкание в замковом сечении свода. Всего на строительстве моста через р. Енисей в Красноярске было изго­товлено, перевезено и установлено 20 полусводов.

Перевозка моста через реку Енесей - stroyone.com

Перевозка пролетного строения через реку Енесей - stroyone.com

Практика сооружения железобетонных арочных мостов показывает, что при сооружении арок пролетами до 60 м наиболее эффективен метод их монтажа из готовых полуарок, а при возведении арок больших пролетов предпочтительно, при благоприятных условиях, применение метода навес­ного бетонирования.

Технология сооружения арочно-консольных пролетных строений

Одной из наиболее характерных особенностей арочно-консольных про­летных строений является принципиальная возможность их сооружения методами навесного монтажа или навесного бетонирования. Однако на пер­вом этапе внедрения этих конструкций (мосты через р. Москву у с. Спас и через канал им. Москвы у Химок) они монтировались на подмостях.

В дальнейшем метод навесного монтажа был применен на строительстве моста через р. Днепр в Киеве. Ниже приводится описание технологии строительства мостов с пролет­ными строениями арочно-консольной системы. Трехпролетный мост через р. Москву у с. Спас построен в 1962 г. по схеме 48,65 + 98,00 + 48,65 м.

Полуарки пролетного строения, имеющие стрелу подъема в среднем пролете, равную 8,9 м, соединены затяжкой из пучков предварительно напряженной арматуры в уровне проезжей части. Монтаж пролетного строения вели на металлических кружалах.
Полуарки имеют коробчатое, открытое снизу, поперечное сечение.

Чле­нение полуарок на монтажные элементы произведено поперечными шва­ми, расположенными в местах, где на арки опираются стойки надарочного строения, а также продольным швом, делящим полуарку по оси симмет­рии сечения. Стыкование монтажных элементов арок между собой выпол­нено путем сварки арматурных выпусков и омоноличивапия швов.

Пучки арматуры, образующие затяжку пролетного строения, располо­жены в четырех каналах, образованных уширенными швами между бло­ками проезжей части. Концы пучков закреплены на концах полуарок, находящихся в середине среднего пролета. Натяжение пучков произведе­но из камер, размещенных на устоях. Оно выполнялось в два приема: при раскружаливании пролетного строения и после омоноличивания попереч­ных стыков проезжей части; на последнем этапе натяжения элементы проезжей части получали продольное предварительное обжатие.

Мост через реку Днепр в Киеве

Наиболее успешно арочно-консольные пролетные строения были приме­нены при сооружении моста через р. Днепр в Киеве общей дли­ной около 700 м.

Мост через реку Днепр в Киеве - stroyone.com

Поперечное сечение моста метро в Киеве - stroyone.com

  1. Пилон
  2. Арка
  3. Рама автопроезда
  4. Автопроезд
  5. Рама метрополитена
  6. Метропроезд
  7. Тросовая затяжка

Метропроезд расположен по оси моста; по обе стороны от него находятся автопроезды по 7 м шириной каждый и на консолях размещены тротуары. Высота бордюров автопроезда 0,5 м. Между автопроездом и конструкциями эстакады метро устроена защитная полоса 0,25 м.

У берегов мост двухъярусный: метропроезд возвышается над автопроез­дом на 7 м. В средней части уровни автопроезда и метрополитена сближаются и разница в высотах сокращается до 1,4 м. По длине мост симметричный. Продольный уклон на автопроезде достигает 5,1% на длине 200 м. Русловая часть моста перекрыта сборными железобетонными пролетными строениями арочно-консольной системы с пролетами по 80 и 117 м.

Опоры

Опоры русловых пролетов моста монолитные железобетонные на фундаментах глубокого заложения из железобетонных оболочек диаметром 1,36—3 м и железобетонных опускных колодцев диаметром 5 м, погру­женных до бучакских песков. Пролетные строения моста состоят из семи двухконсольных внешне безраспорных арок, соединенных в цепь с помощью продольно подвижных ключевых шарниров.

Железобетонное пролетное строение

Каждое пролетное строение состоит из пилона, парных, сим­метрично расположенных консольных полуарок, между концами которых и оголовком пилона располагается предварительно напряженная затяжка, являющаяся автопроездом, рам надарочного строения и эстакады метро­политена. Шаг стоек надарочного строения и эстакады равен 6,1 м.

Схема арочно-консольного пролетного строения - stroyone.com

Схема арочно-консольного пролетного строения (элементы метропроезда, затяжки и автопроезда не показаны):

  1. железобетонный упорный блок арки;
  2. трехсекционный пустотелый пилон;
  3. оголовок пилона;
  4. железобетонный ригель автопроезда;
  5. сборная железобетонная арка;
  6. тело опоры с прокладным рядом в месте примыкания арки.

Пилой и две симметричные консольные полуарки образуют полностью уравновешенную безраспорную систему.

Для восприятия части постоянных нагрузок от веса арок и надарочного строения в уровне затяжки проходят высокопрочные натягиваемые кана­ты, соединяющие противоположные концы пролета непосредственно друг с другом или через пилон.

Схемы расположения высокопрочных канатов затяжки - stroyone.com

Схемы расположения высокопрочных канатов затяжки, соединяющих противоположные концы «птичек»:
а — анкеровка и натяжение тросовой арматуры на концы арок;
б — анкеровка и натя­жение тросовой арматуры на пилон;

  1. упорный блок;
  2. тросовая затяжка;
  3. ого­ловок пилона;
  4. траверсный блок;
  5. натяжная береговая камера;
  6. пустотелый железобетонный пилон;
  7. монолитный железобетонный блок арки;
  8. блок арки;
  9. железобетонный ростверк;
  10. прокладной ряд;
  11. домкратные установки на пилоне.

В поперечном сечении пролетное строение состоит из двух арок с рас­стоянием между их осями 12,35 м.

На арки опираются сборные железобетонные рамы надарочного строе­ния, состоящие из стоек, объединенных с ригелями в средних частях про­летов, где ригели и арки проходят в одном уровне, блоки арок изготов­лены совмещенными с ригелями. У ключевых шарниров арки соединяются между собой железобетонными траверсными балками.

Схема продольно­ подвижного ключевого шарнира - stroyone.com

Схема продольно­ подвижного ключевого шарнира:

  1. анкеры для заделки опор­ного столика;
  2. опорный сто­лик;
  3. шарнир;
  4. опорные пластины шарнира;
  5. упор­ные блоки смежных арочно­консольных пролетных строе­ний.

Совместная пространственная работа арок с остальными элементами пролетпого строения обеспечивается массивными пилонами, железобетон­ными траверсными балками у ключевых шарниров и поперечными риге­лями автопроезда. Пролетное строение разрезано на 4 части продольным монтажным швом стыкования ригелей по оси моста и в поперечном направлении — пило­ном, пересекающим плиту проезжей части.

Опоры моста

Опоры моста сооружены высотой от 4 до 6 м в тело опоры частично заанкерены арматурные выпуски арок. Выпуски эти представляют собой гнутые сварные плоские арматурные каркасы. Пяты арок опираются на прокладной ряд опоры, который имеет высоту около 3 м и устроен из бетона марки 500.

Верхняя часть опоры — пилон имеет вид прямоугольной призмы сече­нием 4 X 16 — 17,4 м. Высота пилона оголовков колеблется от 3 до 10 м. Высокие пилопы трех опор имеют по три вертикальные пустоты, распо­ложенные между арками.

Было принято два метода натяжения высокопрочной арматуры затяж­ки: на двух полуарках высокопрочная тросовая арматура проходит через опору насквозь, на остальных — анкерится и натягивается на пилон.

Оголовки пилонов

Оголовки пилонов двух опор со стороны берегов представляют собой двухконсольные элементы длиной по 29 м, шириной 5,6 м, высотой 2,7— 4,3 м. Вылет консолей по 6,6 м. На оголовках имеются выступающие части, в которые упираются плиты автопроезда при их обжатии.

Конструкция оголовков остальных опор значительно сложнее описан­ных выше из-за того, что в них упираются натягиваемые концы тросовой арматуры полуарок.

Бетонировали оголовки в две очереди. В первую очередь устанавливали основную несущую арматуру и сварные трубчатые каналообразователи для разводки и фиксации положения тросовой арматуры. Каналообразователи представляют собой стальную жесткую конструкцию, состоящую из труб внутренним диаметром 20 см и торцевых листов, через которые эти трубы пропущены.

Армирование арок

Через эти торцевые листы передаются усилия от натяжения тросов. Сложная схема армирования оголовков решена в виде отдельных сеток. Армирование обеспечивает восприятие усилий от натяжения канатов, об­жатия плит автопроездов, постоянных и эксплуатационных нагрузок. Вторая очередь бетона оголовка укладывается после окончания всех работ по натяжению тросовой арматуры.

Участки оголовков под тротуарными блоками устроены полыми. Для арок выбрано очертание по безмоментной кривой от постоянных нагрузок, за исключением одного пролета, арки которого выполнены по циркульной кривой, близкой к безмоментной.

Арки имеют незамкнутое коробчатое сечение размером 2,4 X 3,65 м за исключением участков, примыкающих к пятовым шарнирам, имеющим при тех же контурных размерах сплошное сечение, и массивных концевых блоков. Марка бетона арок 500. Концевые блоки арок выполнены по-раз­ному для пролетов, собранных навесным способом и па подмостях.

В про­летах, сооружавшихся на сплошных подмостях, производили односторон­нее натяжение канатов затяжки. Поэтому анкерные блоки, на которые производили натяжение, устроены со стороны берегов. Эти блоки имеют сплошное прямоугольное сечение и объединены ригелями. На блоки опи­рается плита, служащая упором при обжатии элементов автопроезда.

В анкерных блоках установлены две группы каналообразователей. Они выполнены из обвитых спиралью стальных труб диаметром 219 мм, расхо­дящихся веером и приваренных к общим торцевым листам толщиной 40 мм. Верхние каналообразователи проходят в плите анкерного блока, нижние — в массивной части.

Со стороны пролета трубы каналообразова­телей оканчиваются изогнутыми металлическими плитами — опорными частями для разводки канатов в плане. К анкерным блокам со стороны береговых опор примыкают железобе­тонные блоки аналогичного очертания. Последние закреплены к опорам посредством шарниров, воспринимающих вертикальные усилия.

Со стороны ключа арок устроены упорные блоки, вокруг которых отги­баются канаты, проходящие по коушам — швеллерам высотой 30 см, имею­щим циркульное очертание в плане. Коуши расположены ступенями по высоте. После натяжения канаты обетонировались.

В пролетных строениях, собранных навесным способом, натяжение арматуры производилось на пилон, поэтому упорные блоки, установлен­ные на противоположных концах каждого из этих пролетных строений, не имеют между собой существенных конструктивных различий. Канаты преднапряженной затяжки петлей огибают упорный блок по металличе­скому листу, наклоненному к ключевому шарниру и имеющему выпуклую криволинейную поверхность .

Монтаж пролетного строения навесным способом - stroyone.com

Монтаж элементов железобетонной арки

Упорные блоки также монтиро­вали навесным способом. Они имеют сухие стыки с примыкающими блоками арок. Примыкающие к опорам блоки арок всех пролетных строений монтиро­вали на подмостях. На стадии монтажа арки опирались на прокладные ряды опор через литые тангенциальные опорные части и имели арматурные выпуски в сторону опоры.

При замыкании пролетных строений арматурные выпуски из арок и тела опор были сварены, после чего участки примыкания арок к пилонам были замоноличены бетоном марки 400 с пониженной усадочностью. Каждое двухконсольное пролетное строение («птичка») сооружалось неза­висимо от соседних и представляло собой систему, автономную на стадии монтажа.

Конструкция арочного железобетонного пролетного строения

Консоли смежных «птичек» соединяли продольно подвижными ключе­выми шарнирами, передающими вертикальное усилие с одной «птички» на другую. Сварные шарниры имеют вид качающейся верти­кальной серьги, прикрепленной к сварным консольным выпускам из тра­версных балок. В каждом соединении смежных «птичек» было установлено по четыре шарнира — по два на арку.

Шарниры, закрепляющие концы «птичек» на береговых опорах, имеют аналогичную конструкцию. Замыкание ключе­вых шарниров произведено па заключительной стадии монтажа. Все постоянные нагрузки, за исключением покрытия автопроезда и пути метро, восприняты отдельно стоящими «птичками».

В арочно-консольных пролетных строениях для затяжки был применен стальной канат (трос) двойной свивки. Канат состоит из семи прядей по 37 проволок в каждой. Диаметр каната 63 мм, диаметр проволок 3 мм. Проволока стальная светлая с пределом прочности не ниже 180 кг/мм2. Суммарное разрывное усилие всех проволок в канате — не менее 330 т.

Часть канатов была обильно смазана по всей длине предохранительной смазкой, защищающей от коррозии. В остальных канатах в процессе их изготовления внутренние ряды проволок подвергались антикоррозийной смазке. Наружный слой проволок в каждой пряди не смазывается и канат в целом при свивке также не подвергался антикоррозионной смазке, так как она нарушала бы связь с бетоном.

Загнутые и разведенные концы проволок канатов заведены в цилиндри­ческие анкерные стаканы. Стаканы залиты антифрикционным сплавом ЦАМ-9-1,5, имеющим расчетное сопротивление на срез 500 кг/см2. Усилие натяжения канатов передается через набор шайб на торцевые металлические листы, установленные в упорных блоках береговых и пилонах остальных пролетных строений. До установки в пролет канаты предварительно обжимали на стенде.

Наблюдения за анкерами в процессе создания пре­дварительной обтяжки на стенде 560 шт. длинномерных элементов из канатов при максимальном усилии 164,4 т показали, что ни в одном из 1120 анкеров не произошло каких-либо видимых деформаций или разру­шений каната в анкерах.

В процессе испытания образцов каната исследо­вались и деформативные свойства анкерных закреплений. Среднее значе­ние смещения канатов относительно анкеров при нагрузке 260 — 290 т составило 8 мм. При испытании каната до разрыва не было случая выдер­гивания из анкеров.

Стойки рам работают как сжато-изогнутые в двух плоскостях элементы. Плита проезжей части собрана из сборных железобетонных блоков длиной от 3,2 до 14,8 м и весом от 2,5 до 15 т.

Блоки автопроезда имеют П-образное сечение. Крайние со стороны метропроезда блоки плит «птичек» имеют сплошное сечение. На торцах П-образных блоков устроены сплошные диафрагмы. В поперечном сечении каждого пролетного строения размещено 10 плит. Плиты объединены с канатами и между собой посредством продольных и поперечпых монолитных стыков. Поперечные стыки устроены в проле­тах между ригелями.

К началу обжатия поперечные стыки плит были замоноличены, а также заинъецированы швы между торцами блоков плит и упорами в пилонах, блоках арок и траверсных балках.

Со стороны опор все плиты упираются в пилоны. Со стороны ключевых шарниров две плиты-затяжки упираются в выступ арки; одна — в коробку траверсной балки и еще две — в консоль траверсной балки.

Наружные плиты автопроезда обжаты отдельно от остальных 4 кана­тами каждая. Усилие обжатия передано па массивные упоры в торцах наружных плит. Наружные плиты обжаты усилием 500 т каждая. Обжа­тие предпринято для предотвращения появления трещин в проезжей части при продольных деформациях затяжки. Участие наружных плит в работе затяжки в расчет не принималось.

Вначале определенное усилие обжатия было передано плитам, имеющим большую длину,— тем, что упирались в траверспые балки. Затем инъеци­ровались зазоры, оставленные между пилонами и блоками плит, упираю­щихся в арки. При дальнейшем натяжении канатов совместно обжимались все 4 плиты. Такой порядок натяжения был принят с целью достижения к концу обжатия равных натяжений в имеющих различную жесткость плитах. Суммарные усилия обжатия затяжек по «птичкам» составили от 2200 до 2500 т.

Продольные швы плит автопроезда, наклонные участки отогнутых кана­тов, опорные части перегиба напряженной арматуры и участки огибания тросами упорных блоков были омоноличены немедленно по завершении обжатия.

В местах опирания на ригели плиты автопроезда имеют возможность свободных продольных перемещений по металлическим закладным ча­стям, имеющимся в ребрах плит и ригелях. Бетон сборных блоков плит, продольных и поперечных монолитных сты­ков — марки 500.

Элементы эстакады метро опираются на арочные пролетные строения через ригели рам надарочного строения. Пролеты эстакады соответствуют расстоянию между ригелями и равны 6,1 м. Пролетные строения эстакады неразрезные.

В поперечном сечении пролетные строения метропроезда состоят из двухребристых блоков шириной по 3,6 м каждый. Расстояние между реб­рами 1,7 м. Под каждый путь метро установлено отдельное пролетное строение.

Высота ребра пролетного строения 70 см, ширина ребра 20 см, толщина плиты 12 см. Блоки, изготовленные длиной, равной расстоянию между опо­рами, монтировались как разрезные.

Для исключения излома упругой оси метропроезда и переноса горизон­тальных деформаций в места, где нет вертикальных, пролетные строения проходят неразрезными над всеми ключевыми шарнирами. Стыкование участков осуществляется над пилонами на 2 опорах в месте, где проявляются только горизонтальные деформации и где могут быть установлены типовые уравнительные приборы на путях.

В поперечном направлении пролетные строения верхового и низового пути не объединены между собой. Подвижными опорными частями эстакады метро на береговых участках служат качающиеся рамы, а на русловых — стальные катки. Сборные железобетонные элементы моста изготовляли в основном на полигоне строительной организации.

Часть сборного железо­бетона для плит метропроезда была изготовлена на заводе мостовых железобетонных конструкций. Крупногабаритные плоские элементы рам метропроезда и автопроезда изготовляли на площадке в горизонтальном положении в деревяной опалубке.

Плиты и рамы автопроезда бетонировали в металлической опалубке на передвижном стенде и затем подавали в тоннельную пропарочную камеру. С этой целью на полигоне была создана технологическая линия длиной 110 м, оснащенная 4 передвижными металлическими стендами, оборудо­ванными 4 комплектами внутренней и 2 комплектами наружной опалубки. Оборот одного стенда составлял 48 ч.

Наружные щиты формы были съемными. Для соединения щитов взамен болтов были успешно применены накладные зажимы, ускорившие процесс сборки и разборки форм.

Технологическая линия обслуживалась козловым краном К-451. После съема готовой плиты стенд краном возвращали на исходную позицию. Блоки арок («птичек») с монолитными монтажными стыками и элемен­тами рам изготовляли на открытой площадке в деревянной опалубке, блоки «птичек», соединяющиеся на сухих стыках,— на специальных ста­пелях.

Схема стапеля для изготовления блоков арки - stroyone.com

Схема стапеля для изготовления блоков арки:

  1. деревянная обстройка;
  2. изготавливаемые блоки арки;
  3. кирпичные стены;
  4. бетонный фундамент.

Были сооружены два стапеля на полигоне и два стапеля на площадке у моста. Очертание поддона стапеля точно соответствовало кривизне изго­товляемой арки. Блоки изготовлялись методом отпечатков, при котором торец ранее забетонированного блока служит опалубкой для следующего блока.

В ключевых участках пролетов ригели надарочного строения совмещаются с блоками арок. В этом случае ригели с арматурными выпусками бетонировали в стороне и затем вставляли в опалубку блоков, после чего бетонировали соответствующие блоки арки.

В зимнее время блоки бетонировали в дерево-металлических перенос­ных тепляках со съемными люками на крышах. Внутри тепляков были смонтированы радиаторы, а в поддоне стапелей заложены трубы паропроводов.

Во избежание замораживания торцов бетонируемого блока до уклад­ки бетона подогревали торец ранее забетонированного блока. Размеры переставных тепляков были приняты с таким расчетом, чтобы часть ранее забетонированного блока находилась внутри тепляка и прогревалась.

Цикл пропаривания блока длился 5—7 дней, так как температура внутри каме­ры не превышала 35—40° С. Стапели на площадке у моста обслуживали краном грузоподъемностью 100 т, собранным из элементов УИКМ.

Блоки, изготовленные на полигоне, транспортировали на прицепах-тяжеловозах на стройплощадку левого берега, где краном перегружали на плавсредства. Прочие сборные железобетонные элементы доставляли к мосту авто­транспортом.

Монтаж береговых пролетных строений был осуществлен на сплошных подмостях, так как полуарки этих «птичек» имели небольшую стрелу, равную 6,44 м при длине 80 м и были расположены на берегу. Устройство подмостей в виде отдельных вышек, перекрытых балками, не представ­ляло существенных трудностей. В дальнейшем от способа сборки па сплошных подмостях отказались из-за его большой стоимости.

Наиболее рациональным был признан вариант сборки на сухих стыках из отдельных блоков, при котором в процессе навесного уравновешенного монтажа основные железобетонные конструкции системы, арка и рамы надсводного строения дополняются металлическими инвентарными элементами, превращающими их в жесткую ферму с железобетонным нижним поясом и стойками, металлическим верхним поясом и раскосами.

Навесная сборка комбинированной системы моста через Днепр

Этот способ был принят для русловых пролетных строений длиной 80 и 117 м. На строительстве моста через р. Днепр впервые удалось осуществить навесную сборку комбинированной системы с максимальным использова­нием элементов основной конструкции в качестве монтажных.

Навесной монтаж вели в два цикла. Сначала собирали при помощи вспомогательной крановой балки и монтажных элементов арки и рамы надарочпого строения, вес которых составлял около 60% полной постоянной нагрузки. Затем устанавливали постоянную тросовую затяжку и на систему «арка с затяжкой», освобожденную от вспомогательных монтажных конструкций, собирали остальную часть пролетного строения.

Создаваемая в процессе сборки монтажная ферма состояла из железобетонной полуарки (нижний пояс фермы), железобетонных рам надарочного строения и дополнительных металлических стоек, образую­щих стойки фермы, инвентарных двутавровых сварных балок (верхний пояс фермы) и инвентарных металлических раскосов.

Схема монтажной фермы, создаваемой в процессе навесной сборки арки:

Схема монтажной фермы, создаваемой в процессе навесной сборки арки - stroyone.com

 

  1. металлические инвентарные блоки монтажной фермы;
  2. металлические инвентарные опорные стойки;
  3. рамы автопроезда;
  4. инвентарные металлические раскосы с клино­вым устройством;
  5. сборные блоки арок; кран-тележки грузоподъемностью 80 т.

Конструкция монтажной фермы предусматривала расположение над каждой полуаркой двух нитей балок верхнего пояса, закрепленных на пилоне опоры и связанных продольными и поперечными связями. Высота балок 1400 и 1600 мм.

С целью снижения поясного усилия, а также свободного пропуска тро­сов затяжки от замковой части арок к пилонам, верхний пояс монтажной фермы был поднят над ригелями на 2,5 м в результате установки инвен­тарных металлических стоек, жестко соединенных с ригелями рам и имею­щих наверху парные клинья для компенсации отклонений при сборке.

Для облегчения веса верхнего пояса и возможности применения однотип­ных элементов в различных пролетах было произведено обжатие балок верхнего растянутого пояса тросами, используемыми затем в основных конструкциях моста. Всего в каждом поясе фермы длиной 117,6 м натяги­валось восемь тросов диаметром 63 мм. Предварительное напряжение тро­сами балок верхнего пояса вызвало некоторое повышение осевых усилий в отдельных раскосах и снижение изгибающих моментов в арке.

Принятая высота балок верхнего пояса позволила осуществить выход на консоль длиной до 5 м монтажного крана-тележки с грузом. Это дало возможность при подаче конструкций с воды монтировать все элементы фермы «под себя», кроме самого верхнего пояса, наращиваемого плаву­чим краном.

При сборке двух «птичек» монтажные раскосы выполняли в виде винто­вых стяжек. Однако в дальнейшем из-за сложности сварки мощных круг­лых сечений и листовых фасонок, трудности изготовления гаек большого диаметра от винтовых стяжек отказались, и раскосы были выполнены из листового металла с вилочным клиновым соединением, позволяющим регулировать длину элемента.

Железобетонные элементы фермы-арки и рамы воспринимали монтаж­ные нагрузки без усиления, кроме нескольких сухих стыков блоков арок,которые для восприятия поперечной силы при малом сжатии в арке были дополнительно обжаты короткими инвентарными пучками, установлен­ными по верхнему поясу арки.

Для восприятия ветровых усилий и обеспечения горизонтальной жест­кости собираемой фермы между полуарками и по верхнему поясу были установлены два комплекса связей, а также сварена по оси моста часть арматурных выпусков рам. Вес инвентарного металла для навесной сборки одной «птички» длиной 117,5 м составил на 1 м2 моста 0,104 т, а неинвентарного металла 0,024т, а с учетом оборачиваемости эти показатели снижаются.

Монтаж пролетного строения осуществляли наращиванием элементов симметрично в обе стороны от пилона опоры. Порядок навесного монтажа одной панели показан на рисунке

Основные стадии навесной сборки арочно-консольного пролетного строения - stroyone.com

Основные стадии навесной сборки арочно-консольного пролетного строения:
а — навесной монтаж с помощью комбинированной монтажной фермы;
б — заводка тросов, раскружаливание, демонтаж инвентарных элементов фермы;
в — натяжение стальных тросов и обжатие плит автопроезда; монтаж эстакады метро;

  1. блоки арки;
  2. балки монтажной фермы;
  3. металлические инвентарные стойки;
  4. ме­таллические инвентарные раскосы;
  5. кран-тележка грузоподъемностью 80 т;
  6. блок арки, поданный к монтажному крану;
  7. плашкоут;
  8. рамы автопроезда;
  9. тросовая затяжка;
  10. обжимаемые плиты автопроезда;
  11. эстакада метропроезда.

Вначале на обрезе фундамента опоры устанавливали инвентарный мон­тажный балкон, на который опирался второй (считая от пятового шар­нира) блок арки. После инструментальной выверки и регулирования его положения (точность установки этого блока ± 2 мм) устанавливали опор­ный шарнир, бетонировали монолитный блок, заводили первый каркас, подтягивали клинья и убирали балкон.

Плавучим краном монтировали рамы надарочного строения, наращенные металлическими инвентарными стойками, и устанавливали на пилон опоры первые три секции балки верх­него пояса монтажной фермы. Балки закрепляли на пилоне, подклинивали на стойках и на них размещали краны-тележки.

Краны-тележки с установленной консоли балки верхнего пояса осуществ­ляли в дальнейшем навесной монтаж каждой панели в предусмотренной проектом последовательности. При этом очередной металлический раскос  подвешивали к узлу верхнего пояса фермы и подтягивали к балке враще­нием вокруг узлового болта-шарнира.

Затем навешивали очередной блок арки. Наводку блоков арки и их сты­кование выполняли на болтах, закрепленных в коробочках на торцах смежных блоков. Вращением вокруг верхнего шарнира заводили в про­ушины блока арки раскос, закрепляли его при помощи шарнира и натяги­вали клиповым устройством.

После этого устанавливали очередную раму надарочного строения с инвентарной стойкой и подклинивали балку верхнего пояса. Монтаж следующей панели начинали опять с установки кон­соли балки верхнего пояса длиной 10 м, плавучим краном ДК-45/60 или УМК-2, а монтаж остальных элементов фермы — кран-тележками. Монтажные элементы арочно-консольного пролетного строения и эле­менты монтажных обустройств имели вес от 2 до 70 т.

Основные работы по навесной сборке были выполнены краном-тележкой весом 22 т, поднимающим груз весом 80 т. Кран перемещался по верхнему поясу балки и вместе с балкой как бы образовал консольный кран, ригель которого одновременно работал как пояс монтажной фермы. Суммарный вес конструкций крана близок к весу существующего крано­вого оборудования такой грузоподъемности.

Общий вид арочно-консольного пролетного строения, собираемого навесным способом.

Арочно-консольное пролетное строение - stroyone.com

Особенностью пол ненастной системы (4 полиспаста) крана является схема ее запасовки с равномерной загрузкой всех блоков и возможностью управления положением каждого из них. Для этого два полиспаста имеют независимый привод, а два других, также с независимым приводом, объединены непрерывным канатом. Такая подвеска позволяет упростить строповку элементов и все монтажные операции. Так как мост расположен на уклоне 5,1%, кран снабжен тормозной системой. Для точной установки элементов он имеет вторую замедленную скорость перемещения.

Следующий технологический этап сборки пролетного строения — раскружаливание системы — заключается в передаче веса собранной конструк­ции на тросовую затяжку и разборке металлических элементов монтажной фермы. Этот процесс состоял из заводки всех концов тросов и выборки их слабины, натяжения первой группы тросов для раскружаливания, кон­троля усилий в тросах и осмотра узлов фермы, демонтажа металлокон­струкций монтажной фермы.

Для заводки трос протаскивали в каналы пилона лебедкой с обводом вокруг концевого блока каждой полуарки. Анкерные стаканы фиксировали на торцах пилона вилкообразными шайбами.

Для уменьшения потерь на трение и улучшения условий опирания тро­са в местах его перегиба на опорных частях были применены специальные подвижные тонколистовые корытообразные прокладки со смазкой. Сниже­ние разрывного усилия троса при его перегибе на опорных частях соста­вило всего 2%.

Для натяжения тросов был запроектирован и изготовлен домкрат оди­ночного действия мощностью 170 т с большим (1517 мм) ходом поршня. На опоре работало четыре домкрата, они одновременно натягивали два троса — по одному с каждой стороны пилона. При натяжении разница между числом натянутых тросов по обе стороны опоры не превышала одного троса (двух концов).

Контроль фактических усилий в натянутых тросах осуществляли на всех стадиях частотомером ИНА-3 на базе 6,5 м с точностью ±2% . По достижении в тросах проектного усилия, необхо­димого для «взвешивания» полуарок, образовывались зазоры между стой­ками и верхним поясом, что свидетельствовало о выключении металло­конструкций фермы из работы.

Для раскружаливания «птички» длиной 117 м натягивали 22 троса со средним усилием 115 т. Суммарное усилие взвешивания полуарки около 5000 т. Демонтаж инвентарных конструкций монтажной фермы произво­дился плавучими кранами. После раскружаливания к концевым блокам арки при помощи предварительно напрягаемой пучковой арматуры присоединяли на «сухих» стыках боковые траверсные балки.

Очередной этап монтажа — обжатие плит затяжки автопроезда — выпол­няли в следующем порядке:

  • приведение в один уровень концов полуарок с каждой стороны опоры натяжением (отпуском) одного-двух тросов;
  • замоноличивание стыков ригелей и траверсных балок автопроезда и снятие ветровых связей между полуарками;
  • укладка плит проезжей части и уста­новка элементов эстакады метро; замоноличивание поперечных швов длинных плит;
  • натяжение восьми тросов для частичного обжатия длинных плит затяжки;
  • замоноличивание поперечных швов коротких плит авто­проезда;
  • натяжение остальных тросов для обжатия всех плит автопроезда;
  • замоноличивание продольных канатов между плитами.

Для включения бетона замоноличивания в совместную работу эта операция производилась сразу после натяжения тросов до проявления ползучести в напряженных плитах.

Большим конструктивным достоинством системы при натяжении на пилон является возможность свободного регулирования положения кон­сольных пролетных строений на всех стадиях монтажа (до момента обжа­тия плит проезжей части).

Принятая на мосту разрезка всех поперечных конструкций по оси моста и натяжение высокопрочных канатов на пилон позволили приводить каж­дую полуарку с надарочным строением в необходимое положение путем подтягивания или отпуска канатов без изменения усилия в них. Такая возможность особенно важна при монтаже сборных конструкций; с сухими стыками.

Регулирование полуарок по высоте обеспечивало возможность приведе­ния верховой и низовой консоли каждого пролетного строения к одному уровню и выведения их в проектное положение с учетом последующих вертикальных перемещений от обжатия плит и второй части постоянной нагрузки.

Операции по регулированию высотного положения каждой полуарки выполнялись путем подтяжки или отпуска одного-двух канатов. При про­верке положения консолей по высоте и назначении времени бетонирова­ния поперечных швов учитывались температурные условия. После окончания укладки всей постоянной нагрузки, кроме асфальто­бетона, балласта и путей метро, замыкали ключевые и пятовые шарни­ры арок.

Принятый метод монтажа обеспечил достаточно высокий темп сборки. За 11 месяцев внавес было собрано четыре пролетных строения общей длиной 395 м весом около 20 тыс. т и площадью более 16 тыс. м2. Темп сборки в смену достигал 40—50 м2 пролетного строения.

Помимо полученной на строительстве экономии средств и затрат труда, навесная сборка вскрыла возможности усовершенствования арочно-кон­сольной конструкции, которые должны быть учтены при проектировании в дальнейшем аналогичных мостов.

 

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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