Строительство моста Патона

Мост Патона - stroyone.com

Многолетняя работа ученых и инженеров в области сварного мостостроения нашла свое воплощение при проектировании и строительстве первого в мире по длине и по совершенству конструктивных и технологических решений цельносварного городского моста через р. Днепр в Киеве

Конструкция моста Патона

Строительство этого моста — результат содружества проектировщиков, ученых и строителей Укрпроектстальконструкции, Киевского мостостроительного треста Минтрансстроя, Института электросварки им. Е. О. Патона и Днепропетровского ЗМК им. Бабушкина.

Новый мост был открыт в 1953 г. Учитывая большие заслуги академика Е. О. Патона в области электросварного мостостроения, Совет Министров УССР присвоил киевскому городскому мосту через реку Днепр имя Е. О. Патона. Общая длина моста 1543 м, ширина проезда 21 м и двух тротуаров по 3 м. Пролетные строения неразрезные со сплошными балками пролетами 58 и 87 м.

В основу проекта моста были положены крупноблочность и максимальное использование автоматической и полуавтоматической сварки на заводе и при монтаже.

В поперечном разрезе моста принято четыре главные балки одностенчатого двутаврового сечения высотой 3,6 м, усиленные на опорах судоходных пролетов вутами, доводящими высоту балки до 6,1 м. Расстояние между осями главных балок 7,6 м. Проезжая часть сталежелезобетонная, составленная из металлических поперечных балок из прокатных двутавровых балок № 45 с шагом 2,9 м и монолитной железобетонной плиты, конструктивно объединенной с металлическими поперечными балками для совместной работы.

Поперечное сечение моста патона - stroyone.com

При проектировании пролетных строений моста было обращено особое внимание на возможное снижение концентрации напряжений в сварных соединениях и на технологичность изготовления и монтажа их с максимальным применением автоматической сварки.

Сталежелезобетонная проезжая часть моста была разработана и осуществлена по принципу «балок с прерванными связями». Упоры, объединяющие железобетонную плиту с неразрезными поперечными балками, приваривались только в пределах участков положительных моментов, а на опорных участках специальными битумными обмазками плиту от металла отделяли.

При таком решении плита надопорных участков превращалась в своеобразный железобетонный шпренгель, разгружающий поперечную балку, но со значительно меньшими растягивающими усилиями, чем при обычной конструкции со связующими упорами по всей длине.

Этажное расположение поперечных балок позволило максимально снизить количество сварных швов их прикрепления. Проезжая часть была разбита деформационными швами в плите, над опорами и серединами пролетов главных балок на отсеки длиной 29 м; в каждом  отсеке к верхним поясам главных ферм приваривались только три поперечные балки —  крайние и средняя.

Остальные восемь балок отсека устанавливали на центрирующие подкладки без прикрепления. Такое решение позволило предельно снизить объем монтажной сварки и мест возможных концентраций напряжений. Кроме того, улучшились условия работы железобетонной плиты, которая была частично разгружена от больших нормальных напряжений при совместной работе ее с главными балками.

Для предельно возможного увеличения объема автоматической сварки (за счет сокращения ручной) при заводском  изготовлении главных балок ребра жесткости вертикальных стенок приняты горизонтальными с пропуском  их без разрыва по всей длине монтажного блока.

Вертикальные ребра ставили только в местах крепления вертикальных связей через 7,25 м. Эти ребра по высоте разрезаны и приварены к горизонтальным элементам жесткости. Такое решение позволило приваривать автоматами не только поясные швы стенок, но и все горизонтальные ребра жесткости.

Пролетные строения моста состоят из 264 однотипных крупных монтажных блоков длиной 29 м. Для максимальной стандартизации элементов главных балок высота их принята постоянной по всей длине моста — 3,6 м. Изменение сечения главных балок достигалось путем применения различной ширины поясных листов. Унификация монтажных блоков позволила организовать на заводе-изготовителе их поточное производство.

Монтажные стыки главных балок

Монтажные стыки главных балок были предусмотрены со вставками вертикальных стенок и верхнего пояса, что позволило все сварные соединения выполнять автоматами, разработанными Институтом электросварки им. Е. О. Патона специально для пролетных строений рассматриваемого моста.

монтажные стыки главных балок - stroyone.com

Увеличение высоты главных балок на опорах судоходных пролетов достигнуто путем приварки вутовых элементов. Вертикальные листы стыкуются через горизонтальные прокладки-ребра. В месте соединения верхний монтажный элемент снизу окаймляется уголком 150 x 12 мм, а нижний — листом 360 x 12 мм.

Это улучшает условия транспортирования монтажных блоков. Непосредственно над опорой на высоте вута с толщиной вертикальной стенки 16 мм предусмотрены мощные вертикальные ребра жесткости из листов толщиной 36 мм.

При разработке проекта моста были применены уточненные методы расчета, позволившие учесть пространственную  работу пролетного строения. Более полное использование резервов прочности и применение новых конструктивных решений позволили снизить расход стали на сооружение. По показателям расхода металла (250 кг/м2) мост им Е. О. Патона и сейчас не уступает другим  современным пролетным строениям такого же класса.

Новые формы пролетных строений сделали возможным применение индустриальных методов при их изготовлении и монтаже. На заводе была принята поточная технология. Большое количество однотипных элементов и ограниченное число операций позволили разработать специальную оснастку (кондукторы, кантователи и сварочную аппаратуру) и почти полностью исключить ручную сварку.

В результате применения новых индустриальных методов при изготовлении конструкций моста была снижена на 5% трудоемкость работ по сравнению с изготовлением клепаных пролетных строений. Автоматами и полуавтоматами было сварено 97% всех сварных швов. Поточный метод производства был внедрен также на монтаже.

Монтаж пролетного строения

Пролетные строения моста монтировали на временных инвентарных опорах с помощью жесткого спаренного полноповоротного деррик-крана грузоподъемностью 40 т каждой стрелы. Инвентарные временные опоры размещали в местах расположения монтажных стыков главных ферм.

В начальный период монтажа кран был установлен на береговой опоре. Блоки главных балок и другие элементы подавали к крану на платформах по железнодорожном у пути, укладываемому по оси моста по мере продвижения. После установки первых четырех блоков и связей между ними кран перемещали в новое положение. Раскладку поперечных балок, свариваемых на береговой базе, производили тем же деррик-краном после его передвижения.

Принятый способ монтажа определил необходимость выполнения всей монтажной сварки в пролете. Для проведения сварочных работ были изготовлены два сварочных поезда, передвигаемые по путям, уложенным по обеим сторонам пролетного строения.

В вагонах сварочных поездов были размещены сварочные преобразователи, аппаратные ящики сварочных автоматов, печь для сушки флюса, станок для намотки электродной проволоки в кассеты, устройства для подачи охлаждающей жидкости в формирующие подкладки и ползуны аппаратов для сварки вертикальных швов и др.

Всего при строительстве моста сварено 224 монтажных стыка главных ферм, т. е. 672 стыка поясов шириной 600—1000 мм при толщине 32— 40 мм и более 1600 вертикальных стыковых швов.

Сопряжения вутов и надвутовых блоков

Следует особо остановиться на сварке монтажного сопряжения вутов и надвутовых блоков шестипролетной фермы.

Надопорный участок русловых пролетов с вутами - stroyone.com

В этих узлах с помощью двух угловых швов необходимо было соединить вертикальный лист надвутовой балки длиной 28 м и горизонтальный пояс вута такой же длины. Контрольная сборка вутов и надвутовых участков выполнялась на заводе с индивидуальной подгонкой кромки надвутового блока к поясу вута. Подгонка считалась приемлемой, если зазор между собранными элементами не превышал 4 мм для крайних участков и 6 мм посередине.

Однако, на монтаже такие зазоры получить не всегда удавалось. Уменьшение зазоров достигалось путем того, что в первую очередь сваривали участки, где зазоры не превышали 3 мм. Накладывавшиеся швы вследствие усадки наплавленного металла стягивали свариваемые элементы. Сварка угловых швов в сопряжении вутов и надвутовых блоков выполнялась шланговым полуавтоматом под флюсом. У опорного узла участок сопряжения длиной 2,5 м сваривали вручную.

Качество сварки монтажных соединений контролировала специальная инспекция. Велся пооперационный контроль сборки и сварки монтажных соединений, контролировались материалы, применявшиеся для сварки, квалификация сварщиков и др.

При монтаже пролетных строений сварено 10668 м швов. При этом автоматической сваркой выполнено 56,5% всего объема работ, полуавтоматической —  12, ручной — 31,5%. Основная часть работ, выполненная ручной сваркой, приходилась на долю связей и поперечных балок.

В монтажных соединениях главных ферм автоматами сварено 81,7% швов, полуавтоматами —8,6 и ручной сваркой — 9,7%. Монтажные соединения сваривали в течение всего года, прекращали работу только при температуре воздуха ниже — 20° С.

Проектно-исследовательские работы, проведенные при проектировании и строительстве моста им. Е. О. Патона в Киеве, и практическое решение ряда сложных технических задач, включая разработку сложных сварных узлов, а также индустриальных методов изготовления и монтажа, легли в основу дальнейшего проектирования и строительства стальных мостов.

 

Поделиться:
1 Комментарий

Добавить комментарий

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