Балочные пролетные строения с решетчатыми фермами. Балочные мосты со сквозными фермами Мосты со сквозными фермами

Хотя Москва не Санкт-Петербург и не Венеция, но ее мосты также заслуживают внимания.
Вообще мост (а это также и путепроводы, эстакады, виадуки) - одно из древнейших инженерных изобретений человечества. Мосты играли важную роль в развитии торговли и градостроения. Иногда от них зависели даже отношения между странами. Рекорды на самый длинный, широкий, высокий или оживленный мост уже неоднократно побиты. А началось все с обычного бревна, перекинутого через реку…

По большому счету, не имеет значения, из какого материала построен мост, если с инженерной точки зрения он точно спланирован. Однако очень долго в мостостроении использовался камень как долговечный и прочный материал. Затем на смену ему пришел кирпич. При этом в любой части света можно найти легкие и экономичные деревянные мосты, а в теплых краях - мосты из растительных материалов. Но нужно отметить, что эти материалы плохо справляются с большими нагрузками и со временем разрушаются.
Промышленная революция принесла в мостостроение чугун и сталь, которые начали использоваться практически везде. Эти материалы были не только прочными, но и позволяли в процессе литья получить сложные формы и изысканные декоративные элементы. Это стало их визитной карточкой. А вторая половина XIX и XX век стали временем активного использования железобетона. Кстати, сам материал был изобретен в 1849 году французским садоводом Жозефом Монье. Подготавливая горшки для растений он, эксперимента ради, опустил в бетон металлическую сетку. Это и стало рождением железобетона. Сейчас это материал номер один в строительной индустрии, хотя другие материалы, даже такие экстравагантные, как стекло, также используются в мостостроении для создания необычных художественных эффектов.

С инженерной точки зрения можно выделить шесть типов мостов.
Балочный мост - самый древний тип мостов. Его прообразом было бревно, перекинутое через водный поток. По своей конструкции балочный мост - это горизонтальное строение (балка), покоящееся на опорах с двух сторон. Если мост достаточно длинный, то для создания прочной конструкции балка может опираться на несколько опор. Промежуточные опоры называются быками, береговые - устоями. Также могут использоваться «свободно опертые балки»: несколько продолжающих друг друга балок, которые обеими концами лежат на опорах.


Арочный мост имеет в своей основе арку. При этом мостовое полотно может идти сверху арки, под аркой или пересекать арку насквозь. Нужно отметить, что это очень прочная конструкция, выдерживающая большие нагрузки. Обеспечивается это за счет того, что вертикальная нагрузка передается по кривой с каждой стороны арки на ее опору (пяту) и далее в почву. Мост из нескольких небольших арочных пролетов, проходящих над землей, называется виадук (не нужно путать с акведуком – мостом для подачи воды).




Балочные мосты со сквозными фермами имеют решетчатый вид и используют прочность треугольной конструкции. Здесь балки размещаются также и над пролетом моста.


Консольный мост часто путают с арочным, ведь нередко его консольная рука имеет форму арки. Но в консольной конструкции пролет свешивается за пределами опор. Он состоит из двух типов балок: анкерной, находящейся между опорами, и подвесной, свешивающейся от опоры до конца консоли. Поэтому по центру пролета или рядом с ним можно увидеть соединение двух консолей (тогда как две арки соединяются друг с другом рядом с пилоном).


Висячий (подвесной) мост известен с глубокой древности, и сейчас переживает второй рождение. В висячих мостах полотно подвешивается на тросах - поддерживается вертикальными тросами (подвесками), прикрепленными к основным несущим тросам. Поэтому с инженерной точки зрения Крымский мост - висячий, а не вантовый.


Вантовый мост объединяет в себе особенности висячего и консольного моста. Каждая ванта (многожильный трос) крепится на пилон или мачту (столб), возвышающийся над мостовым полотном. При этом ванты могут расходиться веером от мачты или имитировать «арфу» - располагаться параллельными ярусами, восходящими к мачте.


Передвижные мосты могут в своей основе иметь любую конструкцию. Главная из особенностей – подвижные элементы, освобождающие акваторию для прохода судов. Они могут быть подъемными, затопляемыми, поворотными, наклонными, складывающимися и даже скручивающимися. Пока в Москве передвижных мостов нет.

Очень часто сходу сложно определить, к какому типу относится тот или иной мост. И это неудивительно, ведь нередко они соединяют в себе черты нескольких типов (это так называемые гибридные мосты). А если мост со временем перестраивался, укреплялся или реставрировался, то, скорее всего, использование конструкций другого типа стало результатом инженерных расчетов.

Пролетные строения со сквозными фермами применяются главным образом для перекрытия средних и больших пролетов, где балки со сплошными стенками получаются тяжелыми и сложными.

Стержневая ферма является как бы скелетом балки - вместо сплошного вертикального листа стенки здесь поставлена стержневая решетка, элементы которой вместе с поясами образуют геометрически неизменяемую систему. В стержневых фермах при узловой нагрузке все элементы работают на центральные осевые силы, что позволяет рационально использовать рабочие площади их сечений.

Однако при небольших пролетах экономия металла не достигается или получается незначительной из-за неизбежных излишков в площадях сечений стержней, обусловленных ограничениями в использовании малых номеров профильного проката, необходимостью выдерживать нормируемую гибкость стержней и т. п. Трудоемкость изготовления и общая стоимость сквозных ферм малых пролетов оказываются выше, чем балок со сплошной стенкой.

Точно установить границы целесообразного применения сквозных ферм не представляется возможным, так как они зависят от многих условий: состояния техники изготовления на заводах, условий перевозки и монтажа, строительной высоты, системы моста, качества стали. Решение вопроса каждый раз определяется конкретными условиями проектирования моста.

В мостах используются сквозные пролетные строения с разрезными, неразрезными и консольными фермами при езде поверху и понизу (рис. 95).

Простейшее пролетное строение с ездой поверху (рис. 96) состоит из двух главных ферм, соединенных верхними и нижними продольными связями, а также опорными и промежуточными поперечными связями. Продольные связи формируются как горизонтальные фермы: их поясами служат пояса главных ферм.

Поперечные связи размещаются в плоскостях крайних и промежуточных стоек главных ферм. Расстояние между смежными узлами пояса фермы называют панелью.

Геометрическая неизменяемость пролетного строения, представляющего собой пространственную конструкцию, обеспечивается неизменяемостью шести его плоских граней: главных ферм, систем верхних и нижних продольных и опорных поперечных связей.

Полученную горизонтальную нагрузку ферма верхних продольных связей передает опорным поперечным связям, а последние - через опорные части на опоры моста. Горизонтальная нагрузка от нижних продольных связей передается непосредственно на опорные части пролетного строения.

Промежуточные поперечные связи предназначены выравнивать вертикальную нагрузку между главными фермами при неодинаковом их загружении и повышать сопротивление пролетного строения кручению. Кроме того, при современной технологии сборки больших пролетных строений без устройства поддерживающих подмостей (навесным или полунавесным способами) промежуточные поперечные связи должны обеспечивать геометрическую неизменяемость пролетного строения в процессе его сборки, когда одна из систем опорных поперечных связей отсутствует.

К основным размерам пролетного строения относятся: расчетный пролет l , высота ферм h , измеряемая между осями верхнего и нижнего поясов, расстояние между фермами В , длина панели d и угол наклона раскосов к вертикали а (рис. 97, а).

Высота главных ферм h при езде поверху определяется, как правило, требованиями вертикальной жесткости и экономичности. Показателем достаточной жесткости является величина прогиба ферм от нормативной временной вертикальной нагрузки. Для железнодорожных мостов прогиб не должен превышать 1/800 l , а для автодорожных мостов - 1/400 l .

Многолетняя практика проектирования показала, что наиболее экономичными по расходу металла фермы железнодорожных мостов получаются при высоте их h , равной (1/5 - 1/7) l .

В автодорожных мостах это отношение колеблется в пределах (1/5 - 1/10) l .

В ряде случаев высота ферм при езде поверху может быть назначена и меньшей с целью сокращения высоты и стоимости насыпи на подходах к мосту.

Назначение высоты ферм может быть также подчинено удобствам заводского изготовления. Например, для ферм разных пролетов высота может быть принята одинаковой с целью использования одних и тех же заводских обустройств (кондукторов, шаблонов и т. д.) для изготовления их элементов.

В городских условиях высота ферм пролетных строений, входящих в комплекс мостового перехода, иногда определяется архитектурными соображениями.

Расстояние между осями ферм В в пролетных строениях с ездой поверху зависит от числа путей (у железнодорожных мостов), ширины проезжей части и тротуаров (у автодорожных и городских мостов), конструкции проезжей части, а также от требований, предъявляемых к устойчивости пролетных строений и жесткости в горизонтальной плоскости.

При небольших пролетах мостов под однопутную железную дорогу (до 30-35 м) и при езде на деревянных, мостовых брусьях стандартных размеров, уложенных непосредственно на пояса ферм, минимальное расстояние между фермами может быть назначено таким же, как и у пролетных строений со сплошными стенками, т. е. 2,0-2,2 м.

Однако верхние пояса ферм при этом будут работать в трудных условиях на сжатие и местный изгиб в связи с внеузловым приложением нагрузки.

Длину панели d при опирании мостовых брусьев на пояса ферм стараются назначать по возможности меньшей, чтобы уменьшить изгибающий момент в поясах, а высоту верхних поясов развивают до (1/5 - 1/7) l , учитывая работу поясов на сжатие с изгибом.

При пролетах более 35-40 м приходится увеличивать расстояние между фермами для обеспечения устойчивости пролетного строения и создания достаточной жесткости в горизонтальной плоскости. Обеспечить устойчивость можно, расположив, например, опорные части на более высоком уровне (рис. 97, б) или применив опорные части, способные воспринимать отрицательные реакции.

По требованиям жесткости пролетного строения в горизонтальной плоскости, основанным на опыте эксплуатации пролетных строений с ездой поверху, рекомендуется назначать расстояние между фермами не менее (1/16 - 1/20) l .

При расстоянии между фермами до 2,5 м можно применить деревянные мостовые брусья с увеличенной высотой. При большем расстоянии между фермами сечения деревянных брусьев оказываются непомерно большими.

В этом случае пролетное строение снабжают балочной клеткой, состоящей из поперечных балок, прикрепленных в узлах главных ферм, и продольных балок, опирающихся на поперечные (рис. 98). Стандартные мостовые брусья укладываются на продольные балки, расстояние между которыми 1,9-2 м. В таком пролетном строении обеспечивается узловая передача вертикальной нагрузки на главные фермы, и пояса работают на осевые усилия.

Угол наклона раскосов к вертикали а в фермах зависит от длины панели и высоты ферм, поэтому при назначении этих размеров ферм приходится обращать внимание на получаемый наклон раскоса. При очень остром угле усилия в раскосах и их длина уменьшаются, но число раскосов и их суммарная длина возрастают; с увеличением угла растут усилия в раскосах и их длина, что приводит к увеличению сечений раскосов, однако при этом количество и общая протяженность раскосов сокращаются.

Наиболее выгодным по расходу металла и удобным для конструирования узлов является угол, близкий к 40°. Допустимыми являются углы в пределах от 30 до 50°. При иных значениях угла слишком высокими или широкими получаются узловые фасонки, неконструктивными оказываются прикрепления элементов й повышается расход металла на раскосы и в целом на фермы.

В условиях нашей страны с преобладающим равнинным характером рек для перекрытия русловых судоходных пролетов редко применяются пролетные строения с ездой поверху из-за их большой строительной высоты, от которой зависит общая высота моста и подходов к нему. Чаще используются пролетные строения с ездой понизу, отличающиеся малой строительной высотой.

У ферм этих пролетных строений целесообразно исключить концевые стойки и примыкающие к ним элементы верхних поясов, так как они не работают на вертикальную нагрузку. Очертание контура ферм в этом случае приобретает форму трапеции.

Пролетное строение с ездой понизу под однопутную железную дорогу формируется из двух главных ферм, соединенных верхними и нижними продольными связями, промежуточными и опорными поперечными связями (рис. 99). Расстояние между осями ферм здесь приходится увеличивать до 5,6-5,8 м, чтобы фермы размещались вне пределов габарита приближения строений. При больших пролетах это расстояние также определяется требованиями обеспечения поперечной устойчивости и горизонтальной жесткости.

Наименьшая высота главных ферм определяется из условий размещения верхних продольных и поперечных связей за пределами габарита приближения строений и составляет 7,5-8,0 м.

В пролетном строении с ездой понизу увеличиваются длины элементов продольных связей и усложняется устройство поперечных связей. Опорные псщеречные связи обычно размещают в плоскостях крайних раскосов и формируют в виде жестких рам, называемых портальными.

Промежуточные поперечные связи устраивают в плоскостях стоек или подвесок также в виде рам со сквозными или сплошными ригелями, расположенными выше габарита приближения строений.

Продольные и поперечные балки проезжей части для сокращения строительной высоты обычно располагают в одном уровне.

Продольные балки в пределах каждой панели представляют собой как бы небольшие пролетные строения. Они объединяются верхними продольными и промежуточными поперечными связями.

Затрата металла на проезжую часть (продольные и поперечные балки) составляет существенную часть общего расхода металла на пролетное строение. Наименьший расход металла на балочную клетку с ездой на деревянных мостовых брусьях достигается при длине панели 5-6 м.

В редких случаях, при небольших пролетах, высота главных ферм принималась менее 7,5-8,0 м. При этом исключается возможность установки верхних продольных связей.

Для обеспечения поперечной жесткости открытых пролетных строений (рис. 100) поперечные балки объединяют со стойками ферм в жесткие полурамы, ригелями которых служат поперечные балки.

Верхние пояса ферм таких пролетных строений работают в очень неблагоприятных условиях как сжатые стержни, упруго закрепленные в местах установки полурам. При недостаточной жесткости полурам случались аварии подобных конструкций вследствие потери верхними поясами устойчивости.

Пролетные строения железнодорожных мостов подвержены воздействию значительных тормозных сил. Тормозные силы приложены к продольным балкам и если балки не закрепить в продольном направлении, то они будут смещаться вдоль пролета, изгибая поперечные балки в горизонтальной плоскости. Во избежание этого ставят специальные тормозные связи (рис. 101), прикрепляющие продольные балки к поясам главных ферм и передающие тормозные усилия с продольных балок в узлы главных ферм. Далее тормозные силы с поясов передаются на опоры через неподвижные опорные части.

В многопролетных мостах на каждой промежуточной опоре под одно из пролетных строений обычно устанавливают неподвижные опорные части, а под другое - подвижные, чтобы равномернее распределить между опорами нагрузку от тормозных сил.

Страница 1 из 10

Пролетные строения со сквозными фермами применяются главным образом для перекрытия средних и больших пролетов, где балки со сплошными стенками получаются тяжелыми и сложными.

Стержневая ферма является как бы скелетом балки - вместо сплошного вертикального листа стенки здесь поставлена стержневая решетка, элементы которой вместе с поясами образуют геометрически неизменяемую систему. В стержневых фермах при узловой нагрузке все элементы работают на центральные осевые силы, что позволяет рационально использовать рабочие площади их сечений.

Однако при небольших пролетах экономия металла не достигается или получается незначительной из-за неизбежных излишков в площадях сечений стержней, обусловленных ограничениями в использовании малых номеров профильного проката, необходимостью выдерживать нормируемую гибкость стержней и т. п. Трудоемкость изготовления и общая стоимость сквозных ферм малых пролетов оказываются выше, чем балок со сплошной стенкой.

Точно установить границы целесообразного применения сквозных ферм не представляется возможным, так как они зависят от многих условий: состояния техники изготовления на заводах, условий перевозки и монтажа, строительной высоты, системы моста, качества стали. Решение вопроса каждый раз определяется конкретными условиями проектирования моста.

В мостах используются сквозные пролетные строения с разрезными, неразрезными и консольными фермами при езде поверху и понизу (рис. 1).

Рис. 1 - Схемы мостов со сквозными фермами

Простейшее пролетное строение с ездой поверху (рис. 2) состоит из двух главных ферм, соединенных верхними и нижними продольными связями, а также опорными и промежуточными поперечными связями. Продольные связи формируются как горизонтальные фермы: их поясами служат пояса главных ферм.

Рис. 2 - Схема пролетного строения с ездой поверху: 1 - элементы опорных поперечных связей; 2 - решетка верхних продольных связей; 3 - элементы главной фермы; 4 - решетка нижних продольных связей; 5 - элементы промежуточных поперечных связей

Поперечные связи размещаются в плоскостях крайних и промежуточных стоек главных ферм. Расстояние между смежными узлами пояса фермы называют панелью.

Геометрическая неизменяемость пролетного строения, представляющего собой пространственную конструкцию, обеспечивается неизменяемостью шести его плоских граней: главных ферм, систем верхних и нижних продольных и опорных поперечных связей.

Полученную горизонтальную нагрузку ферма верхних продольных связей передает опорным поперечным связям, а последние - через опорные части на опоры моста. Горизонтальная нагрузка от нижних продольных связей передается непосредственно на опорные части пролетного строения.

Промежуточные поперечные связи предназначены выравнивать вертикальную нагрузку между главными фермами при неодинаковом их загружении и повышать сопротивление пролетного строения кручению. Кроме того, при современной технологии сборки больших пролетных строений без устройства поддерживающих подмостей (навесным или полунавесным способами) промежуточные поперечные связи должны обеспечивать геометрическую неизменяемость пролетного строения в процессе его сборки, когда одна из систем опорных поперечных связей отсутствует.

К основным размерам пролетного строения относятся: расчетный пролет l , высота ферм h, измеряемая между осями верхнего и нижнего поясов, расстояние между фермами B, длина панели d и угол наклона раскосов к вертикали α (рис. 3, а).

Рис. 3 - Основные размеры пролетного строения

Высота главных ферм h при езде поверху определяется, как правило, требованиями вертикальной жесткости и экономичности. Показателем достаточной жесткости является величина прогиба ферм от нормативной временной вертикальной нагрузки. Для железнодорожных мостов прогиб не должен превышать 1 / 800 l , а для автодорожных мостов - 1 / 400 l .

Многолетняя практика проектирования показала, что наиболее экономичными по расходу металла фермы железнодорожных мостов получаются при высоте их h, равной (1 / 5 - 1 / 7)l .

В автодорожных мостах это отношение колеблется в пределах (1 / 5 - 1 / 10)l .

В ряде случаев высота ферм при езде поверху может быть назначена и меньшей с целью сокращения высоты и стоимости насыпи на подходах к мосту.

Назначение высоты ферм может быть также подчинено удобствам заводского изготовления. Например, для ферм разных пролетов высота может быть принята одинаковой с целью использования одних и тех же заводских обустройств (кондукторов, шаблонов и т. д.) для изготовления их элементов.

В городских условиях высота ферм пролетных строений, входящих в комплекс мостового перехода, иногда определяется архитектурными соображениями.

Расстояние между осями ферм B в пролетных строениях с ездой поверху зависит от числа путей (у железнодорожных мостов), ширины проезжей части и тротуаров (у автодорожных и городских мостов), конструкции проезжей части, а также от требований, предъявляемых к устойчивости пролетных строений и жесткости в горизонтальной плоскости.

При небольших пролетах мостов под однопутную железную дорогу (до 30-35 м) и при езде на деревянных, мостовых брусьях стандартных размеров, уложенных непосредственно на пояса ферм, минимальное расстояние между фермами может быть назначено таким же, как и у пролетных строений со сплошными стенками, т. е. 2,0-2,2 м.

Однако верхние пояса ферм при этом будут работать в трудных условиях на сжатие и местный изгиб в связи с внеузловым приложением нагрузки.

Длину панели d при опирании мостовых брусьев на пояса ферм стараются назначать по возможности меньшей, чтобы уменьшить изгибающий момент в поясах, а высоту верхних поясов развивают до (1 / 5 - 1 / 7)l , учитывая работу поясов на сжатие с изгибом.

При пролетах более 35-40 м приходится увеличивать расстояние между фермами для обеспечения устойчивости пролетного строения и создания достаточной жесткости в горизонтальной плоскости. Обеспечить устойчивость можно, расположив, например, опорные части на более высоком уровне (рис. 3, б) или применив опорные части, способные воспринимать отрицательные реакции.

По требованиям жесткости пролетного строения в горизонтальной плоскости, основанным на опыте эксплуатации пролетных строений с ездой поверху, рекомендуется назначать расстояние между фермами не менее (1 / 16 - 1 / 20)l .

При расстоянии между фермами до 2,5 м можно применить деревянные мостовые брусья с увеличенной высотой. При большем расстоянии между фермами сечения деревянных брусьев оказываются непомерно большими.

В этом случае пролетное строение снабжают балочной клеткой, состоящей из поперечных балок, прикрепленных в узлах главных ферм, и продольных балок, опирающихся на поперечные (рис. 4). Стандартные мостовые брусья укладываются на продольные балки, расстояние между которыми 1,9-2 м. В таком пролетном строении обеспечивается узловая передача вертикальной нагрузки на главные фермы, и пояса работают на осевые усилия.

Рис. 4 - Схема пролетного строения балочной клеткой

Угол наклона раскосов к вертикали α в фермах зависит от длины панели и высоты ферм, поэтому при назначении этих размеров ферм приходится обращать внимание на получаемый наклон раскоса. При очень остром угле усилия в раскосах и их длина уменьшаются, но число раскосов и их суммарная длина возрастают; с увеличением угла растут усилия в раскосах и их длина, что приводит к увеличению сечений раскосов, однако при этом количество и общая протяженность раскосов сокращаются.

Наиболее выгодным по расходу металла и удобным для конструирования узлов является угол, близкий к 40°. Допустимыми являются углы в пределах от 30 до 50°. При иных значениях угла слишком высокими или широкими получаются узловые фасонки, неконструктивными оказываются прикрепления элементов и повышается расход металла на раскосы и в целом на фермы.

В условиях нашей страны с преобладающим равнинным характером рек для перекрытия русловых судоходных пролетов редко применяются пролетные строения с ездой поверху из-за их большой строительной высоты, от которой зависит общая высота моста и подходов к нему. Чаще используются пролетные строения с ездой понизу, отличающиеся малой строительной высотой.

У ферм этих пролетных строений целесообразно исключить концевые стойки и примыкающие к ним элементы верхних поясов, так как они не работают на вертикальную нагрузку. Очертание контура ферм в этом случае приобретает форму трапеции.

Пролетное строение с ездой понизу под однопутную железную дорогу формируется из двух главных ферм, соединенных верхними и нижними продольными связями, промежуточными и опорными поперечными связями (рис. 5). Расстояние между осями ферм здесь приходится увеличивать до 5,6-5,8 м, чтобы фермы размещались вне пределов габарита приближения строений. При больших пролетах это расстояние также определяется требованиями обеспечения поперечной устойчивости и горизонтальной жесткости.

Рис. 5 - Пролетное строение с ездой понизу: 1 - портальная рама; 2 - диагонали продольных связей; 3 - распорка продольных связей; 4 - верхний пояс фермы; 5 - промежуточные поперечные связи; 6 - нижний пояс фермы; 7 - поперечная балка; 8 - продольная балка; 9 - подвеска; 10 - раскос; 11 - стойка; 12 - продольные связи продольных балок

Наименьшая высота главных ферм определяется из условий размещения верхних продольных и поперечных связей за пределами габарита приближения строений и составляет 7,5-8,0 м.

В пролетном строении с ездой понизу увеличиваются длины элементов продольных связей и усложняется устройство поперечных связей. Опорные поперечные связи обычно размещают в плоскостях крайних раскосов и формируют в виде жестких рам, называемых портальными.

Промежуточные поперечные связи устраивают в плоскостях стоек или подвесок также в виде рам со сквозными или сплошными ригелями, расположенными выше габарита приближения строений.

Продольные и поперечные балки проезжей части для сокращения строительной высоты обычно располагают в одном уровне.

Продольные балки в пределах каждой панели представляют собой как бы небольшие пролетные строения. Они объединяются верхними продольными и промежуточными поперечными связями. Затрата металла на проезжую часть (продольные и поперечные балки) составляет существенную часть общего расхода металла на пролетное строение. Наименьший расход металла на балочную клетку с ездой на деревянных мостовых брусьях достигается при длине панели 5-6 м.

В редких случаях, при небольших пролетах, высота главных ферм принималась менее 7,5-8,0 м. При этом исключается возможность установки верхних продольных связей.

Для обеспечения поперечной жесткости открытых пролетных строений (рис. 6) поперечные балки объединяют со стойками ферм в жесткие полурамы, ригелями которых служат поперечные балки.

Рис. 6 - Пролетное строение с ездой понизу открытого типа

Верхние пояса ферм таких пролетных строений работают в очень неблагоприятных условиях как сжатые стержни, упруго закрепленные в местах установки полурам. При недостаточной жесткости полурам случались аварии подобных конструкций вследствие потери верхними поясами устойчивости.

Пролетные строения железнодорожных мостов подвержены воздействию значительных тормозных сил. Тормозные силы приложены к продольным балкам и если балки не закрепить в продольном направлении, то они будут смещаться вдоль пролета, изгибая поперечные балки в горизонтальной плоскости. Во избежание этого ставят специальные тормозные связи (рис. 7), прикрепляющие продольные балки к поясам главных ферм и передающие тормозные усилия с продольных балок в узлы главных ферм. Далее тормозные силы с поясов передаются на опоры через неподвижные опорные части.

Рис. 7 - Тормозные связи: 1 - пояс фермы; 2 - элементы тормозных связей; 3 - продольные балки; 4 - поперечная балка

В многопролетных мостах на каждой промежуточной опоре под одно из пролетных строений обычно устанавливают неподвижные опорные части, а под другое - подвижные, чтобы равномернее распределить между опорами нагрузку от тормозных сил.

Мосты с железобетонными сборными сквозными фермами рамно-подвес­ной системы построены через р. Дон у села Верхний Мамой (длина около 600 м.) и Северный Донец у г. Каменска (длина 380 м). Монтаж ферм выполнен навесным методом.

Конструктивными особенностями мостов являются железобетонная сборная предварительно напряженная часть опор выше горизонта ледохода и железобетонные пролетные строения рамно-подвесной системы со сквозным ригелем рамы, собираемым в пролете навесным способом из плоских сквозных элементов, и подвесными пролетами из типовых балок таврового сечения с диафрагмами.

Отличаются мосты только числом пролетов, конструкцией и способом сооружения фундаментов. Мост через р. Северный Донец имеет три пролета по 88 м, мост через р. Дон - пять пролетов по 88 м.

Рамно-подвесные пролетные строения состоят из Т-образных сквозных рам с подвесками из типовых предварительно напряженных пролетных строений длиной 22,16 м.
Высота фермы у опоры по осям поясов 10, у конца консоли - 1,95 м. Нижний пояс фермы очерчен по параболе.

Конструкция железобетонной фермы

Фермы имеют треугольную решетку с восходящими раскосами. Каждая консоль ригеля имеет пять панелей, четыре из которых сквозные, а конце­вая выполнена в виде коробчатой конструкции со сплошной стенкой. В поперечном сечении ригель пролетного строения состоит из двух ферм, объединенных в уровне верхнего пояса рамками, плитами проезжей части и блоками концевой панели. В уровне нижнего пояса фермы объединены распорками, расположенными в узлах, а в пределах концевой панели - горизонтальной плитой и поперечной балкой для опирания подвесных пролетных строений.

Схема сквозного ригеля

1. распорка;
2. поперечная вертикальная связь;
3. треугольник;
4. рамка верхнего пояса;
5. плита проезжей части;
6. поперечная балка для опирания подвесных пролетных строений;
7. блок концевой панели;
8. тангенциальная опорная часть;
9. пучки плиты;
10. пучки верхнего пояса.

Основные монтажные элементы ферм представляют собой плоские сквоз­ные треугольники с постоянной шириной 80 см. На всех стадиях монтажа ферм ригеля до установки подвесных пролетных строений треугольники в уровне нижнего пояса соединяются между собой и опорой шарнирными узлами, для чего на торцах треугольников и выступах опорного пояса опор установлены стальные шарниры, рассчитанные на восприятие нагру­зок от собственного веса элементов ферм, плит проезжей части и бетона подготовительного слоя. Наличие стальных шарниров по нижнему поясу ферм позволяет вести монтаж в холодное время года и сократить объем работ по омоноличиванию. Шарнирные узлы омоноличиваются только после натяжения пучков ригеля и их обетонирования.

В узлах верхнего пояса ферм треугольники объединяются с рамками на мокрых стыках толщиной 3-5 см. Стыки обжимаются пучками высоко­прочной проволоки, рассчитанной на восприятие нагрузок от собственного веса монтируемых элементов. Для этого в верхних узлах треугольников имелись закрытые каналы и анкерные устройства. Железобетонные рамки, однотипные для всех панелей, имеют три корытообразных продольных пояса, обтюдиненных по торцам поперечными балками. Торцевые элементы рамок имеют закрытые каналы, размещенные соответственно каналам в верхних узлах треугольников.

Стыкование блока концевой панели (Б-1) с треугольником четвертой панели (Т-4) осуществлено зубчатым стыком на эпоксидном клее. Блок концевой панели имеет двутавровое сечепие переменной высоты. В верх­нем поясе концевой панели расположены закрытые по всей длине капалы для пропуска пучков.

Все рамки, головы треугольников и верх блоков концевой панели имеют выпуски арматуры для объединения их с плитами проезжей части. Плиты проезжей части имеют однотипное поперечное сечение по всей длине ригеля.

Для обеспечения совместной работы верхний пояс ферм и плиты объединяли с помощью железобетонных «шпонок», которые образовывались путем заполнения бетоном марки 400 специальных сквозных окон-прорезей в плитах проезжей части, армированных вертикальными выпусками арма­туры периодического профиля из верхнего пояса ферм. Для уменьшения горизонтальных усилий среза в шпонках пучки анкеровались в четырех плитах. В анкерных плитах шпонки имели увеличенные размеры и арми­ровались более мощными арматурными выпусками. Две концевые плиты, расположенные в пределах четвертой панели, имели закрытые каналы для пропуска пучков.

Принятый метод навесного уравновешенного монтажа ригеля определил порядок установки и предварительного напряжения пучков высокопрочной арматуры. Рабочие пучки изготовляли из 24 проволок диаметром по 5 мм. Пучки натягивали домкратами двойного действия ДП-60/315. При монтаже «птички» (ригельной части пролетного строения) предва­рительное напряжение верхнего пояса ферм осуществляли в два этапа общим усилием в 5130 т.

На первом этапе каждую пару панелей фермы обжимали 6 — 8 пучками, проходящими в корытообразных каналах рамок и закрытых каналах верха треугольников. Всего на первом этапе до укладки плит устанавливали 52 пучка и напрягали их с общим усилием, равным 2660 т. Этого усилия достаточно для восприятия растягивающих напряжений в верхнем поясе пространственной фермы на монтажной стадии от постоянных нагрузок — веса треугольников, связей, рамок, плит проезжей части и бетона омоноличивания.

На втором этане натягивали пучки, уложенные в открытые каналы плиты проезжей части, в два приема: сначала натягивали 31 пучок и анкеровали в конце четвертой панели, затем устанавливали и напрягали 20 пучков, пропущенных по всей длине «птички» с анкеровкой в концевых плитах. Суммарное усилие обжатия плиты - 2470 т.

«Птичка» собирается из 69 сборных железобетонных элементов (16 ти­поразмеров), из них 16 элементов - негабаритные.

В зависимости от местных гидрогеологических условий были приняты три типа фундаментов опор моста: массивные, сооружаемые в шпунтовом ограждении, опускные колодцы и железобетонные сваи сечением 35X35 см, длиной 14-18 м.

Строительство промежуточной опоры моста

Промежуточная опора моста, являющаяся стойкой Т-образной рамы, состоит из двух частей: монолитной (ниже уровня высоких вод) и верхней из сборных железобетонных блоков.

Особый интерес представляет верхняя часть, сборная, преднапряженная из тонкостенных блоков с пучками, проходящими свободно вдоль внутрен­них стенок блоков (за исключением тех, в которых происходит заапкеривание того или иного типа пучков).

Сборная часть опоры из железобетона марки 400 состоит по высоте из десяти тонкостенных блоков и одного массивного опорного, объединенных предварительно напряженной арматурой, с сухими стыками между ними. После сборки всей опоры стыки инъецировали эпоксидным клеем.

Всего на одну опору предусмотрено шесть типов блоков. Все блоки имеют коробчатое сечение, кроме блока опорного пояса. Толщина стенок блоков,вдоль которых арматура проходит свободно,- 30 см. Блоки с каналами дли пропуска арматуры (Б-4 и Б-6) имеют толщину стенок 55 см, в попе­речном сечении они имеют следующие размеры: вдоль моста 3,2 м, поперек моста 7,4 м. Высота блока 1,25 м.

Для придания блокам жесткости имеется диафрагма, разделяющая блок пополам. Высота диафрагмы несколько меньше размера стенок блока и в работу опоры не включается. Монтажный вес тонкостенного основного блока 21,3 т.

В блоке Б-4 устраиваются каналы для пропуска пучковой преднапряженной арматуры диаметром 7 см через 17 см, всего 100 каналов. Монтажный вес блока около 40 т. Блок опорного пояса Б-5 и верхний блок опоры Б-6 по своей конфигу­рации существенно отличаются от основных блоков опоры.

Блок Б-5 служит для опирания нижнего пояса фермы и имеет соответ­ствующую форму. Он пустотелый, по с более толстыми стенками. Так же, как и блок Б-4, по всему периметру имеет каналы для пропуска арматуры. На плоскости примыкания нижнего пояса установлены металлические опорные части. Ввиду большого монтажного веса блок Б-5 разделен на два полублока, омоноличиваемых после установки их в проектное положение. Вес одного полублока равен 32,5 т.

На верхний блок сборной части опоры Б-6 опираются рамки верхнего пояса, для чего устроены специальные консольные выступы. В верхнюю часть блока вставляются продольные балки корытообразного сечения для пропуска пучковой арматуры верхнего пояса. Блок Б-6 состоит из 2 полублоков весом по 28,6 т. После установки в проектное положение полублоки омоноличиваются. Для пропуска пучковой арматуры в блоке устраиваются каналы диаметром 7 см через 17 см, всего 52 канала. Все блоки армированы сетками. С внутренней стороны стенок блоков для удобств сборки устроены фиксаторы из уголкового железа. Первый блок опоры устанавливается на раствор, все последующие стыки сухие.

Блоки опоры обжимаются тремя типами пучков преднапряженной арма­туры. Пучки состоят из 24 проволок диаметром 5 мм с пределом проч­ности 17000 кг 1см 2 . Пучки свободные, организованные только при подходе к анкеру. Анкеры конусные. Пучки 1-го типа (48 шт.) длиной 13 м за­крепляли в камере и па блоках опорного пояса, 2-го типа длиной для всех опор 11 м (36 шт.) - в блоках опорного пояса и в блоке Б-6 верхней части опоры. Пучки 3-го типа (16 шт.) проходят по всей высоте опоры от анкер­ной камеры массивной части до блока Б-6 сборной части опоры. Длина их 18 м.

После натяжения пучков анкерную камеру заполняли монолитным бето­ном. Пучки обетонировали цементным раствором марки 250 с армированием слоя омоноличивания металлической сеткой из проволоки диаметром 8 мм. Толщина слоя омоноличивания 20 см. Затем шахты опор заполняли бе­тонными блоками двух типов: размером 185X190X46 и 190X265X46 см.

Пространство между внутренними стенками опор и блоками заполнения оставляли свободным. Для выхода внутренней влаги в опорах па высоте опорного пояса устраивали водоотводные отверстия. Верх опоры закрывали плитами из железобетона.

Высота надфундаментной части опор моста через р. Дон 20-22 м, опор моста через р. Северный Донец - 25,4 м.

Небольшая глубина воды в р. Северный Донец и незначительное судо­ходство по ней позволили построить через все русло реки временный рабо­чий мост, по которому перемещались два козловых крана К-451, обеспечив­ших механизацию работ при сооружении опор и пролетных строений.

Изготовление блоков сборных опор моста было организовано на правом берегу в зоне действия козлового крана. Блоки рамно-подвесных пролетных строений изготовляли на централизованном полигоне, расположенном в 130 км от мостового перехода. Предварительно напряженные железобе­тонные балки длиной 22,16 м для подвесных пролетных строений изготов­ляли на заводе МЖБК.

Строительство моста через реку Дон

При строительстве моста через р. Дон по условиям судоходства в навига­ционный период необходимо было обеспечить судоходный пролет величиной нс менее 45 м. В этих условиях оказалось наиболее целесообразным вести сооружение опор и пролетных строений русловой части моста краном ДК-45, смонтированным на плашкоуте из 33 понтонов КС-3 с обстройкой из элементов УИКМ. Большая часть моста перекрывала русло реки со сторо­ны правого берега, где глубина воды при межени не превышала 2 м. Эту часть моста строили с применением двух козловых кранов К-451, передви­гающихся по отсыпанной дамбе длиной около 170 м. Откосы дамбы были укреплены каменной наброской в плетнях.

Дамба заканчивалась причалом из двух пролетных строений длиной по 32 м, между которыми могла свободно заходить баржа грузоподъемностью 300 т с грузами. Один из кранов К-451, смонтированный на дамбе, обслужи­вал причал.

На левом берегу у оси моста был установлен стационарный кран ДК-45, которым выгружали конструкции, прибывавшие автотранспортом из г. Во­ронежа, погружали сборные элементы на плавсредства и собирали часть левобережного пролета моста.

Для сооружения опор и пролетных строений использовали смонтирован­ный на плашкоуте кран ГМК-12/20 со стрелой, удлиненной до 36 м, при ограничении его грузоподъемности до 3 г. Блоки сборных опор изготовляли на специальной площадке на правом берегу в зоне действия козловых кранов. Элементы «птичек» изготовляли на полигоне строительной организации.

Блоки опор изготовляли у моста на специальных площадках, оборудо­ванных деревянными поддонами. Площадки имели бетонное покрытие и обслуживались козловым краном К-451 грузоподъемностью 45 т. Длина площадки соответствовала высоте сборной части опоры. При бетонирова­нии блоков сборная часть опоры была как бы положена горизонтально на площадку. Каждый блок имел определенное место, размеченное и закреп­ленное на поддоне. Блоки опоры бетонировали последовательно через один, при этом торцы ранее забетонированных блоков служили опалубкой для блоков, бетонируемых во вторую очередь.

Блоки опирания фермы (Б-5) и верхний блок опоры (Б-6) расчленены на два полублока весом до 40 т каждый. Для сокращения продолжитель­ности работ эти два блока изготовляли отдельно. Готовые блоки укладывали на площадку изготовления на размеченные для них места и в торец к ним бетонировали примыкающие блоки, что позволило сократить про­должительность изготовления блоков одной опоры примерно в 1,5 раза по сравнению с последовательным бетонированием всех блоков.

Арматурный каркас каждого последующего блока до бетонирования соединялся с предыдущим блоком с помощью разъемных фиксаторов. В зимних условиях поддон обогревался паром, подаваемым по регистру из труб, уложенных по бетонному полу. Блоки бетонировали в съемном тепляке.

Готовые блоки вынимали из опалубки краном К-451. Горизонтальное усилие для разъединения блоков создавали лебедкой грузоподъемностью 5 т или реечными домкратами. Блоки опор подавали на монтаж при достижении бетоном 100%-ной прочности, предусмотренной расчетом.

Изготовления элементов плоских ферм на полигонах

Для изготовления элементов плоских ферм на полигонах были устроены поточно — технологические линии, состоящие из пяти постов - стоянок передвижной платформы.
Элементы плоских ферм изготовляли па 5 передвижных платформах раз­мерами 7,4X11,4 м, перемещающихся по рельсовому пути технологической линии.

Схема поточной линии изготовления элементов сквозных ферм:

1. лебедка для передвижки платформ;
2. передвижная платформа;
3. пропарочная камера;
4. козловый кран K-451;
5. склад готовой продукции;
6. площадка для контрольной сборки ферм.

На первом посту устанавливали опалубку и арматурные каркасы эле­ментов. Металлическая раскрывающаяся опалубка обеспечивала высокое качество изготовления конструкций. Щиты опалубки прикрепляли к поддону на поворотных устройствах.

Торцевые щиты в головах треугольников были съемными, через них про­пускали каналообразователи из труб. Последние извлекали после бетони­рования через 4-5 ч. Торцевой щит опалубки служил кондуктором для фиксирования положения закладной плиты шарнирных узлов. Арматур­ные каркасы краном К-451 устанавливали в опалубку. На втором посту вели бетонирование сборных элементов.

На третьем и четвертом постах, которые являются секциями пропароч­ной камеры тоннельного типа, элементы ферм последовательно пропарива­лись в течение 24 ч.

На пятом посту распалубливали конструкции и передавали на склад готовой продукции. Освободившуюся платформу краном К-451 перестав­ляли на первый пост технологической линии. Цикл оборота передвижной платформы - 5 суток.