Конструкция пролетных строений со сквозными фермами. Конструкция железобетонной фермы

Тема 7.4. Конструкция пролетных строений со сквозными балочными фермами.

Для перекрытия пролетов, превышающих 50-60 м, сквозные фермы обычно требуют меньшей затраты металла, чем балки со сплошной стенкой, однако изготовление и сборка сквозных ферм сложнее и дороже, чем сплошных балок, поэтому пролетные строе­ния со сквозными фермами экономически целесообразны для про­летов более 60-80 м, преимущественно в мостах с ездой понизу.

Основные схемы главных ферм. В автодорожных мостах метал-. лические пролетные строения со сквозными фермами в большинст­ве случаев устраивают балочно-разрезной или балочно-неразрезной системы. Реже применяют консольные пролетные строения.

Главные фермы мостов с ездой поверху, как правило, де­лают с параллельными поясами и треугольной решеткой. Фермы с параллельными поясами просты по конструкции, имеют одинаковые длины элементы поясов и решетки, а также однотипные узловые соединения. Высоту Ь, разрезных ферм (рис. 18.12, а) автодорож­ных мостов с ездой поверху принимают в пределах 1 / 8 - 1 / 10 , а не­разрезных (рис. 18.12, б) до 1 / 12 от пролета l. Лишь при пролетах более 80-100 м в неразрезных пролетных строениях целесообразно увеличивать высоту ферм над промежуточными опорами на 20- 50% по отношению к их высоте в пролетах.

Главные фермы пролетных строений с ездой понизу при пролетах до 80-100 м имеют параллельные пояса (рис. 18.12, в, г). При больших пролетах для экономии металла выгоднее увеличи­вать высоту главных ферм к середине -пролета, придавая верхнему поясу полигональное очертание (рис. 18.12, д). Если при этом рас­положить узлы верхнего пояса по круговой кривой, то его элемен­ты можно сделать равными по длине 5 с одинаковыми углами пе­релома в.узлах, что упрощает изготовление конструкции.

Решетка главных ферм в современных автодорожных мостах обычно треугольная, которая, как правило, экономичнее ранее при­менявшейся раскосной. Треугольная решетка может иметь допол­нительные стойки (см. рис. 18.12, в). Стойки, примыкающие к верх­нему поясу, служат для уменьшения свободной длины его элемен­тов, работающих на сжатие, а примыкающие к нижнему поясу (подвески) уменьшают длину панели проезжей части. Нагрузку на сквозные фермы обычно передают в их узлах. В этом случае все элементы работают на продольные усилия. Тогда для поддержания конструкции проезжей части устраивают поперечные балки, опи­рающиеся в узлах главных ферм (см. рис. 18.12, в, е), и панель про­езжей части с1 0 оказывается равной панели главных ферм. Одна­ко наивыгоднейшая длина панели проезжей части обычно зна­чительно меньше панели главных ферм. Если расположить попереч­ные балки проезжей части с наивыгоднейшим для нее шагом d 0 (см. рис. 18.12, д), то опорные давления поперечных балок, попа­дая в пределы длины панелей главных ферм, вызовут поперечный изгиб пояса. В этом случае необходимо значительное увеличение момента инерции его сечения в вертикальной плоскости и пояс тог­да будет жестким (см. рис. 18.12, г - ж). Фермы с жестким по­ясом дают возможность применять как в главных фермах, так и в проезжей части наивыгоднейшие длины панелей. Наличие жестко­го нижнего пояса облегчает установку пролетного строения про­дольной надвижкой при строительстве моста.

Неразрезные пролетные строения с ездой понизу при пролетах до 100-120 м обычно имеют фермы с параллельными поясами. При больших пролетах высоту ферм над промежуточными опора­ми увеличивают примерно на 20-50%.

Сквозные металлические фермы в недалеком прошлом были це­ликом клепаными. В настоящее время их изготавливают, как пра­вило, из сварных элементов с монтажными стыковыми соединения­ми и прикреплениями на заклепках или высокопрочных болтах. Применение сварки для монтажных соединений в сквозных фермах сильно затруднено из-за сложности прикреплений элементов в узлах и сопряжений, делающей практически невозможной сварку автоматами и обеспечение высокого качества швов.

Конструкция элементов сквозных ферм. В металлических мостах с полностью клепаной конструкцией элементы состоят в основном из листов и уголков. Раньше в мостах применяли пояса коробчатого (рис. 18.13, а) двойного швеллерного (рис. 18.13, б) или Н-образного (рис. 18.13, д) сечения с использованием уголкового металла крупных профилей (рис. 18.13, в). Элементы решетки (раскосы и стойки) клепаных ферм имеют двутавровое (рис. 18.13, в), двух-швеллерное (рис. 18.13, г), Н-образное (рис. 18.13, з) или трубча­тое (рис. 18.13, ж) сечения. Расстояние между ветвями сечений эле­ментов решетки всегда соответствует ширине поясов между их вер­тикальными стенками. Это необходимо для сопряжения поясов и решетки в узлах.

В современных металлических мостах элементы сквозных ферм изготавливают преимущественно сварными. Наиболее распростра­нены элементы коробчатого (рис. 18.13, и, л) и Н-образного (рис. 18.13, к) сечения, сваренные из листовой стали. Элементы Н-образ­ного сечения, простые по конструкции и удобные для изготовления, .широко применяют в мостовых фермах как для поясов, так и для решетки. В последнее время большее распространение получают элементы коробчатого сечения, обладающие большой жесткостью и потому особо целесообразные для сжатых элементов ферм. Изготов­ление коробчатых элементов значительно упростилось с примене­нием двухдуговых автоматов, приспособленных для одновременной сварки двух швов внутри (рис. 18.13, м) или снаружи (рис. 18.13, н) коробчатого сечения. Для возможности осмотра, очистки и окраски внутренних поверхностей коробчатых элементов нижний их лист делают перфорированным, т. е. с овальными отверстиями (см. рис. 18.13, и, л).

Так как усилия в элементах поясов по длине ферм меняются, то в панелях с большими усилиями сечения увеличивают за счет до­бавления листов в вертикальных пакетах при клепаных сечениях и путем утолщения листов в сварных элементах.

Гибкость элементов сквозных ферм, т. е. отношение их свобод­ной длины к радиусу инерции сечения, не должна превышать опре­деленных пределов, установленных нормами. Это необходимо, что­бы элементы фермы не погнулись при перевозке и сборке, а также не вибрировали при проходе по мосту временной нагрузки.

Элементы, состоящие из двух ветвей, не связанных между собой (сплошным листом, должны иметь соединительные элементы для объединения ветвей в один жесткий стержень. Особое значение име­ют соединительные элементы в сжатом стержне, где их применяют в виде решеток (рис. 18.14, а) или планок (рис. 18.14, б). В совре­менных коробчатых сечениях соединительным элементом служит перфорированный лист (рис. 18.14, в), который обеспечивает наи­более жесткое соединение. Соединительные решетки тоже дают хо­рошую связь, и их можно применять в сжатых элементах. Относи­тельно слабое соединение дают планки, поэтому их применяют только в растянутых или слабо работающих сжатых элементах.

Кроме соединительных решеток, планок или перфорированных ли­стов, ветви стержней связывают поперечными диафрагмами (рис. 18.14, г, д), предохраняющими сечение от перекосов.

В стержнях Н-образного сечения не требуется постановка ни соединительных элементов, ни диафрагм.

Узловые соединения сквозных ферм. Элементы фермы, сходящи­еся в узле, соединяют между собой с помощью листов фасонной формы - фасовками. Наиболее характерны для мостовых ферм два вида конструкции узлов: с фасонными накладками и с фасонным и приставкам и. В узловом соединении с фа­сонными накладками (рис. 18.15, 0) элементы, сходящиеся в узле, прикрепляют к фасонному листу, наложенному на элементы пояса. Этот лист используется не только для прикрепления раскосов и стоек, но и для перекрытия стыка элементов пояса. В узловом со­единении с фасонными приставками (рис. 18.15, г) их прикрепляют к непрерывно проходящему поясу. Конструкция узлов мостовых ферм должна отвечать требованиям удобства сборки конструкции. Раскосы и стойки ферм прикрепляют к узлам на месте сборки монтажными соединениями, или же один из элементов соединяют с фасонками на заводе, и тогда этот пояс вместе с фасонками об­разует один монтажный элемент.

Конструкция узла на фасонных накладках нижнего пояса кле­паного пролетного строения приведена на рис. 18.15, а. Элементы фермы имеют клепаные Н-образные сечения. Пояса образованы из уголков крупного сортамента. Все элементы, сходящиеся в узле, прикреплены к фасонкам внахлестку и передают свои усилия через примыкающие к фасонкам полки уголков. Стык элементов по­яса перекрыт фасонными накладками, а также дополнительными вертикальными накладками Я, Яг и Я 3 установленными с наруж­ной и с внутренней стороны каждой ветви пояса.

В фермах с жестким нижним поясом конструкция этого пояса, аналогична балкам со сплошной стенкой. Его двутавровое сечение обычно сварное. Для уменьшения размеров фасонной приставки раскосы к жесткому поясу прикрепляют, как правило, эксцентрично (рис. 18.15, б). Эксцентриситет прикрепления раскосов учитывают при расчете ферм. Фасонные приставки прикрепляют к поясу свар­ными швами или заклепками (см. рис. 18.15, б). В месте примыка­ния раскосов пояс укрепляют ребрами жесткости.

Балочные пролетные строения со сквозными фермами находят применение в больших и внеклассных мостах. В фермах при узловой передаче нагрузки все элементы работают преимущественно на осевые силы, что позволяет полнее использовать прочностные свойства материала. Балочные пролетные строения со сквозными фермами подразделяют на разрезные, неразрезные и консольные, с ездой понизу и поверху.

Балочно-разрезное пролетное строение с ездой понизу однопутного железнодорожного моста состоит из двух главных ферм, объединенных в пространственную конструкцию системой продольных и поперечных связей (рис. 6.18, 6.19) .

Главные фермы металлических пролетных строений состоят из элементов верхнего и нижнего поясов и решетки: раскосов, стоек и подвесок (рис. 6.18).

Сквозные фермы имеют различные очертания поясов и системы решеток (рис. 6.19) . Фермы с полигональными поясами при езде понизу имеют верхний полигональный пояс (рис. 6.19, а ), а при езде поверху – нижний (рис. 6.19, б ). Фермы с параллельными поясами (рис. 6.19, в, г ) более рациональны, имеют меньшую трудоемкость и стоимость изготовления и монтажа, но на 2–5 % большую массу стали, чем предыдущие фермы.

Рис. 6.18. Пролетное строение с ездой понизу: 1 – портальная рама; 2 – верхние продольные связи; 3 – поперечные связи; 4 – верхний пояс фермы; 5 – распорка верхних продольных связей; 6 – подвеска; 7 – нижний пояс фермы; 8 – раскос;
9 – стойка; 10 – продольная балка проезжей части; 11 – поперечная балка; 12 – продольные связи проезжей части; 13 – нижние продольные связи фермы

Рис. 6.19. Схемы главных ферм: а, б – с полигональными поясами; в, г – с параллельными поясами

Решетка ферм состоит из раскосов, стоек и подвесок (рис. 6.18). Главные фермы имеют раскосную, ромбическую, треугольную, шпренгельную решетки (рис. 6.20) .

Рис. 6.20. Схемы решеток ферм: а, б – раскосная с нисходящими и восходящими раскосами; в – полураскосная; г – многораскосная; д – ромбическая; е, ж – ромбическая с полуподвескамии полустойками; и, т – шпренгельная;
к – треугольная с восходящими раскосами; л, м – треугольная со стойками и подвесками; н – многорешетчатая; п – двухрешетчатая; р – крестовая; с – двойная треугольная с полуподвесками и полустойками

Основные параметры фермы указаны на рис. 6.21 .

В современных конструкциях пролетных строений железнодорожных мостов расчетная длина пролета составляет от 33 до 110 м, кратная 11 м, а также 127,4; 144,8 и 158,4 м. Высота главной фермы составляет
= (1/5¸1/7) l р , но не менее 8,5 м, которую устанавливают из условий минимального расхода стали, требуемой жесткости фермы и габарита приближения строений. Длину панели принимают = 5,5¸11 м. Расстояние между осями главных ферм принимают с = (1/20¸1/25) l р из условий обеспечения горизонтальной жесткости и устойчивости против опрокидывания пролетного строения. По условиям габаритности для однопутных железнодорожных пролетных строений с 5,7 м.

Рис. 6.21. Основные параметры фермы: а – вид вдоль оси моста; б – план;
в – вид поперек оси моста; – расчетный пролет; – длина панели; – высота фермы; – расстояние между осями главных ферм; – расстояние между осями продольных балок проезжей части

Элементы ферм. В современных конструкциях пролетных строений находят применение два типа сечений: коробчатое и Н-образной формы (рис. 6.22) .

Рис. 6.22. Сечения элементов главной фермы: а–ж – коробчатой формы;
и – Н-образной формы

Размеры сечений элементов назначают в соответствии с действующими усилиями, маркой стали, требованиями технологии изготовления, монтажа и эксплуатации. Высоту сечений элементов принимают не более 1/15 их длины, а ширину – из условия примерно равной гибкости в плоскости и из плоскости фермы.

Проезжая часть состоит из продольных и поперечных балок, связей между продольными балками и мостового полотна. Расположение балок проезжей части бывает в одном и разных уровнях. Продольные балки применяют в современных фермах сварные двутаврового сечения высотой (1/5¸1/7) их пролета (рис. 6.23) .

Рис. 6.23. Конструкция продольной балки проезжей части фермы: а – вид вдоль оси пролета; б – план балки; в – план горизонтальных связей; 1 – поперечное сечение балки; 2 – уголок крепления связей; 3 – фасонка поперечных связей; 4 – ребро жесткости; 5 – уголок прикрепления продольной балки к поперечной; 6 , 10 – «рыбка»; 7 – отверстия для болтов; 8 – распорка; 9 – отверстия; 11 – диагональ

Поперечные балки прикрепляют к элементам главных ферм высокопрочными болтами при помощи вертикальных уголков и треугольных фасонок (рис. 6.24) .

Мостовое полотно железнодорожных пролетных строений с фермами применяют на деревянных или металлических поперечинах, железобетонных безбалластных плитах (рис. 6.25) . Нагрузки от мостового полотна передаются на продольные балки, а затем на поперечные балки и главные фермы. Балки работают на изгиб. Деформация поясов главных ферм вызывает в продольных балках растяжение при езде понизу и сжатие при езде поверху, а в поперечных балках – изгиб в горизонтальной плоскости.

Рис. 6.24. Конструкция прикрепления поперечной балки к элементам главной фермы: 1 – отверстия для крепления продольной балки; 2 – вертикальный уголок прикрепления; 3 – фасонка («топорик») прикрепления уголка к поперечной балке; ГЛ – горизонтальный лист; ВЛ – вертикальный лист; Ф – фасонка; ВН – вертикальная накладка; – толщина элемента

Рис. 6.25. Мостовое полотно с безбалластной железобетонной плитой:
1 – перила; 2 – убежище; 3 – тротуар; 4 – рельс; 5 – контруголок; 6 – железобетонная плита; 7 – консоль

Узлы главных ферм с болтовыми стыками устраивают различным способом (рис. 6.26) . В железнодорожных мостах применяют, как правило, узлы на фасонных накладках. Парные фасонки охватывают снаружи все элементы фермы и центрируют оси сходящихся в узле элементов (рис. 6.26).

Рис. 6.26. Виды узлов главной фермы: а – нижние (Н), верхние (В) и средние (С);
б – с фасонками-накладками; в – с фасонками-вставками; 1 – узловой фасонный лист; 2 – стыковая накладка

Типовые пролетные строения с ездой понизу имеют расчетные пролеты 33,0; 44,0; 55,0; 66,0; 77,0 88,0; 110,0 м и разбиты на три серии (ГТМ, 1989 г.). Типовые пролетные строения с ездой поверху имеют расчетные пролеты 44,0; 55,0 и 66,0 м.

6.6. Балочно-неразрезные пролетные
строения с фермами

Неразрезные балочные пролетные строения отличаются от разрезных меньшими положительными изгибающими моментами и прогибами. В неразрезных пролетных строениях применяют те же типы решеток, что и в простых разрезных фермах. Используют обычно двухпролетные и трехпролетные конструкции.

К достоинствам балочно-неразрезных пролетных строений по сравнению с разрезными относят: экономию металла при больших пролетах; большую вертикальную и горизонтальную жесткость; возможность обеспечения высоких скоростей движения; уменьшение объема кладки опор; применение навесной сборки. К основным их недостаткам можно отнести значительные перемещения конца пролетного строения при изменении температурного режима и увеличение тормозной силы.

Типовые пролетные строения с неразрезными фермами под один железнодорожный путь с ездой понизу имеют пролеты: 2´110; 2´132; 2´159 (рис. 6.27) , 110+132+110 и 132+154+132 м, а с ездой поверху – 2´55 и 2´65 м. Они запроектированы из термически упрочненной стали марки 10ХСНД и могут применяться в обычных и северных условиях.

Рис. 6.27. Схемы неразрезных пролетных строений со сквозными главными фермами и ездой понизу: а – двухпролетные; б – трехпролетные; в – со шпренгельной решеткой

Преимущество типовых неразрезных пролетных строений состоит в том, что элементы главных ферм и связей, а также балки проезжей части изготовляют на заводе с максимальным использованием имеющегося оборудования и кондукторов типовых разрезных пролетных строений. При этом заводские соединения выполняют электросваркой, а монтажные – высокопрочными болтами .

Лекция №9.

Балочные пролетные строения с решетчатыми фермами.

Различают фермы по роду езды – поверху и понизу. Фермы в основном применяются при строительстве железнодорожных мостов, гораздо реже – при строительстве автодорожных.

Границы рационального применения ферм установить сложно, т.к. это зависит от многих факторов (строительная высота, архитектурные требования, способ монтажа и т.п.). Однако в малых пролетах (до 30…40 м) решетчатые фермы нецелесообразны, т.к. трудоемкость и стоимость их изготовления существенно выше, чем балок со сплошной стенкой.

Для балочных ж.д. мостов от 44 до 132 м существуют типовые проекты пролетных строений в виде ферм с ездой понизу.

Для балочных автодорожных мостов фермы целесообразны при пролетах более 150…200 м, т.к. до этих длин решетчатые пролетные строения почти полностью вытеснены сплошностенчатыми балками.

В решетчатых пролетных строениях вместо листа стенки устроена дискретная решетка, элементы которой вместе с поясами должны образовывать геометрически-неизменяемую конструкцию

Конструктивные элементы фермы представлены на рисунке.

В фермах при узловой передаче нагрузки все элементы работают преимущественно на осевые силы, что позволяет полнее использовать прочностные свойства материала. В этом их основное достоинство.

В мостах всех назначений балочные решетчатые пролетные строения могут быть разрезными, неразрезными и балочно-консольными.

Основными параметрами решетчатого пролетного строения являются:

Расчетный пролет lр (расстояние между точками опирания);

Высота фермы h1 (расстояние между геометрическими осями поясов);

Панель фермы d (расстояние между центрами смежных узлов ездового пояса);

Угол наклона раскосов к вертикали α (tg α=d/h1);

Расстояние между осями главных ферм В.

В нашей стране длину расчетного пролета фермы lр назначают, как правило, кратной длине панели d. При этом d=11 м в железнодорожных мостах и d=21 (10,5) м – в автодорожных мостах.

Длина панели d может быть выбрана произвольной, желательно иметь только регулярную решетку. Необходимо учитывать, что компоновочные параметры фермы (d и h1) взаимосвязаны и при заданной высоте фермы длина панели должна быть такой, чтобы обеспечить угол α в пределах 30⁰…50⁰.

Высота фермы при езде поверху определяется требованиями обеспечения вертикальной жесткости и экономичности. Наименьшая металлоемкость фермы в ж.д. мостах достигается при высоте ферм h1=(1/5…1/7)lр, однако при езде поверху фермы обычно делают более низкими – h1=(1/7…1/9)lр.

В автодорожных мостах принимают высоту ферм h1=(1/8…1/12)lp для разрезных пролетных строений. Для неразрезных ферм h1=(1/10…1/14)lp.

В городских условиях высота и конфигурация ферм подчиняются архитектурным требованиям. Назначение высоты ферм также должно учитывать унификацию, стандартизацию при заводском изготовлении, а также условия транспортировки и монтажа конструкций.

Расстояние В между осями главных ферм поперек моста, подобно сплошностенчатым конструкциям, определяется конструкцией мостового полотна, поперечной устойчивостью пролетного строения, его горизонтальной жесткостью и экономическими соображениями.

Поперечная устойчивость может быть увеличена снижением высоты фермы над опорами, или устройством опорных частей, воспринимающих отрицательные опорные реакции.

По требованиям горизонтальной жесткости рекомендуется назначать расстояние между фермами с ездой поверху не менее (1/16…1/20)lp. Как правило, для однопутных пролетных строений с ездой поверху назначается расстояние между фермами 2…2,2 м. При безбалластном мостовом полотне устраивают балочную клетку проезжей части. В этом случае нагрузка от подвижного состава передается через мостовое полотно на продольные балки, которые передают нагрузку через поперечные балки на узлы ездового пояса.

Пролетное строение с ездой поверху без балочной клетки проще и легче, чем с клеткой, но его верхние ездовые пояса работают на осевое сжатие с местным изгибом при внеузловом приложении нагрузки, что требует увеличить сечения верхних поясов и массу главных ферм, либо снизить длину панели.

При езде поверху существенно снижается объем кладки опор, но большая строительная высота при перекрытии судоходных пролетов является существенным недостатком. Поэтому в судоходных пролетах чаще всего используют пролетные строения с ездой понизу.

В пролетных строениях с ездой понизу обычно исключают концевые стойки и примыкающие к ним элементы верхних поясов, т.к. они не работают на вертикальную нагрузку. Очертание контура фермы с ездой понизу по фасаду имеет форму трапеции.

Расстояние между осями ферм с ездой понизу приходится увеличивать. Для однопутных мостов оно составляет 5,6…5,8 м, чтобы фермы располагались вне габарита приближения строений. При больших пролетах это расстояние также определяется поперечной устойчивостью и горизонтальной жесткостью, которые в большинстве случаев удовлетворяются при расстоянии между фермами (1/20…1/25)lр.

Экономически выгодная высота ферм данного типа (1/5…1/7)lр в железнодорожных мостах и (1/6…1/10)lр в автодорожных.

По условиям расположения поперечных связей и верхних продольных связей за пределами габарита приближения строений минимальная высота ферм составляет 8…8,5 м.

Высота может быть увеличена, исходя из условий обеспечения вертикальной жесткости, унификации размеров серии пролетных строений и эстетических соображений.

В случае, когда экономически выгодная высота главных ферм оказывается недостаточной для установки верхних продольных связей, применяют пролетные строения открытого типа, подобные сплошностенчатым пролетным строениям с ездой понизу (ТП 563). В них отсутствующие продольные связи заменяются жесткими полурамами, формируемыми из поперечных балок, стоек и подвесок главных ферм.

Верхние пояса открытых пролетных строений работают в неблагоприятных условиях – как сжатые стержни, закрепленные от поперечных смещений упруго-податливыми связями в местах установки полурам.

При недостаточной жесткости полурам случались обрушения пролетных строений в результате потери устойчивости сжатыми поясами ферм.

В пролетных строениях с ездой понизу увеличиваются длины элементов продольных связей, т.к. больше расстояние между фермами, и усложняется устройство поперечных связей, выполняемых в виде рам со сквозными или сплошностенчатыми ригелями. Горизонтальную нагрузку ферма верхних продольных связей передает через опорные поперечные связи (портальные рамы) на опорные части. Поэтому портальные рамы несут значительно большую нагрузку, чем промежуточные поперечные связи и выполняются достаточно жесткими. Портальные рамы размещаются в плоскости опорных раскосов.

Поперечная нагрузка с нижних продольных связей передается непосредственно на опорные части.

При езде понизу также устраивается проезжая часть в виде балочной клетки, в которой продольные балки объединяют в пространственную конструкцию собственной системой связей. Поперечные балки прикрепляют в узлах нижних поясов ферм.

Расположение балок проезжей части возможно выполнить как в одном уровне, так и в разном уровне, так называемое этажное расположение.

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.

В течение четырех циклов общей продолжительностью 20-25 дней изго­товляли все основные сборные элементы для одной «птички».

К поточной технологической линии примыкала площадка для контроль­ной сборки плоских ферм. Во время контрольной сборки устанавливали и приваривали опорные части треугольников. Продолжительность конт­рольной сборки фермы - 5 дней.

На этой же площадке бетонировали блоки концевой панели фермы с зуб­чатым стыком в торец к выставленному в проектное положение треуголь­нику предпоследней панели (Т-4). До бетонирования Т-4 в опалубку закла­дывали специальные монтажные фиксаторы, которые соединяли планками на болтах с фиксаторами концевой панели. При подъеме блока после набора бетоном 100%-ной прочности их разъединяли с помощью домкрата. Параллельно технологической линии в зоне действия козлового крана был проложен подъездной железнодорожный путь и автодорога, исполь­зуемые для отгрузки готовой продукции.

Негабаритные элементы пролетных строений моста через р. Северный Донец на строительную площадку перевозили автотранспортом.

Перевозку элементов на строительную площадку моста через р. Дон в основном осуществляли на плавсредствах по рекам Воронеж и Дон. Пе­ревозка на плавсредствах оказалась более удобной п экономичной.

Сооружение нижней монолитной части опор

При сооружении нижней монолитной части опор оставляли нишу разме­ром (380 X 260X150 см. В консолях ниши устраивали каналы для пропуска пучков высокопрочной арматуры. Пучки заанкеровали снизу, опираясь на металлический лист толщиной 20 мм, заделанный в бетон консоли.

Для образования каналов до бетонирования устанавливали стальные трубы диаметром 76 мм. По мере укладки бетона трубы прокручивали и по окончании твердения бетона их извлекали. Монтаж сборной части опор начинался с установки на раствор первого блока с тщательной выверкой его осей и отметок.

Последующие блоки устанавливали па сухих стыках, необходимую точ­ность монтажа обеспечивали четырьмя фиксаторами, заделанными по углам блоков. При установке блоков их стропили за специально предусмот­ ренные четыре строповочные петли.

Полублоки опор объединяли на мокром стыке после их установки в проектное положение на опоре. Установленные блоки в опоре обжимали натяжением вертикальных пучков из высокопрочной проволоки в два этапа.
Всего на каждой опоре натягивали 100 пучков па усилие 50-56 т каждый:

• на первом этапе - 52 пучка,
• на втором - 48.

Пучки натягивали одновременно по 4 штуки симметрично относительно оси опоры домкратами двойного действия ДП-60/315 от одной насосной станции. Первая партия пучков анкерилась на пятовом блоке Б-4 и в нише монолитной опоры, вторая - на блоке опорного пояса Б-5 и на верхнем блоке Б-6.

По внутреннему периметру опор устанавливали арматурные сетки омоноличивания, которые являлись также ограждением патягиваемых пучков. После натяжения второй очереди пучков бетонировали нишу монолитной части опоры, нагнетали раствор в каналы блоков и бетонировали пучки слоем толщиной 20 см ио периметру опоры. Внутреннюю полость опор заполняли бетонными блоками весом до 3 т.

Стыки между блоками герметизированы эпоксидным клеем. Для этого по периметру шва опоры пробуривали отверстия с шагом 30 см на глубину 60 мм, в отверстия вставляли штуцеры диаметром 10 мм для нагнетания клея, и швы обмазывали цементным раствором. По концам штуцеры имели резьбу для соединения со шлангом инъектора. Клей нагнетали до выхода его из соседних трубок, после отвердения клея через 3-4 ч штуцеры уда­ляли, места их установки штукатурились цементным раствором: на 10 м шва при этом расходовали около 1,5 кг эпоксидной смолы.
Ригель собирали из отдельных элементов уравновешенным навесным спо­собом.

Монтаж элементов железобетонной фермы

Уравновешенный навесной монтаж фермы вели козловым краном К-451 или крапом ДК-45 на плавучей опоре.

Уравновешенный навесной монтаж фермы козловым краном

Элементы пролетных строений - треугольники, рамки, связи - собирали, используя инвентарные монтажные люльки и инвентарные приспособле­ния. По мере монтажа панелей элементы омоноличивали. После достиже­ния бетоном омоноличивания 100% -ной проектной прочности натягивали пучки рабочей арматуры домкратами двойного действия. Короткие пучки фермы натягивали с одной стороны, длинные пучки - с обеих сторон. Монтажные приспособления после сборки одной панели переносили на следующую.
Наиболее ответственным этапом монтажа являлась установка элементов первой панели, так как от точности ее монтажа зависело проектное поло­жение «птички» в целом.

Первые четыре панели ригеля собирали в такой последовательности:

• устанавливали треугольники на опорные части (4 шт.) и приводили их в проектное положение; устанавливали поперечные связи и сваривали вы­пуски арматуры;
• укладывали рамки верхнего пояса (2 шт.);
• омоноличи­вали стыки между рамкой и головками треугольников и стыки с попереч­ными связями;
• заводили и натягивали пучки панели (в каждой панели 6-8 пучков).

До монтажа треугольников первой панели обстраивали каждую опору ниже уровня опирания ферм: на опорах моста через р. Дон укладывали металлические балки с деревянным настилом, на опорах моста через р. Се­верный Донец по всей их ширине подвешивали люльки.

С этих подмостей устанавливали треугольники Т-1 на опорные части, регулировали опорные части, омоноличивали нижние узлы ферм. С земли на обстройку устанавливали лестницы. Треугольники Т-1 на земле в вер­тикальном положении обустраивали монтажными люльками, тягами, за­ крепленными к его головке с помощью переходных серег и шарниров.
По центру тяжести к треугольнику крепили стропы специальной конструкции. Треугольник приподнимали крапом п еще раз выверяли его положение вместе с обустройствами, затем подавали на монтаж.

Треугольник Т-1 устанавливали в нижнем узле на два конусообразных штыря опорной части и фиксировали в проектном положении. Инвентар­ная тяга с помощью переходной серьги и шарниров крепилась к опоре, после чего вес треугольника передавался на опору. Зазор в опорной части между нижней закладной плитой и нижним балансиром заполняли цемент­ным раствором с установкой металлической сетки.

Монтаж фермы вели уравновешенно - симметрично по отношению к оси опоры. Положение установленных треугольников в плане выверяли при монтаже, исправление его выполняли с помощью полиспастов и рычажных ручных лебедок грузоподъемностью 3 т, установленных на смонтированной части. Между треугольниками устанавливали связи, которые крепили к ферме с помощью закладных деталей, после чего сваривали арматуру в стыках. При установке рамок, образующих верхний пояс фермы как в первой, так и в последующих панелях, особо тщательно совмещали их каналы с каналами в головах треугольников. Стыки между рамой и головой треугольника омоноличивали бетоном марки 500. Каналы в местах омоноличивания образовывали извлекаемыми каналообразователями.

Рабочие пучки из высокопрочной проволоки заводили в каналы верхне­го пояса с иомощыо челнока и электролебедки грузоподъемностью 0,5 г. К натяжению пучков приступали после получения результатов лаборатор­ных испытаний образцов бетона омоноличивания.

Монтаж второй, третьей и четвертой панели выполняли в такой же после­довательности, как и первой. Исключалось только регулирование положе­ния опорных частей благодаря контрольной сборке ферм на полигонах.

Монтажные инвентарные тяги переносили в каждую следующую панель, а навесные люльки были заготовлены для каждого типа треугольников по одному комплекту, что позволяло вести одновременно работы на четырех «птичках». По мере монтажа «птички» по верху ее устраивали рабочие на­стилы.

Перед началом монтажа четвертой панели с третьей панели на первую натягивали четыре монтажных наружных пучка, необходимых по расчету для удержания четвертой панели. Монтажные пучки срезали после натя­жения рабочей арматуры четвертой панели.

Торец четвертого треугольника имел зубчатый стык для соединения с концевой панелью. Концевая панель фермы - опорная для подвесных пролетных строений длиной 22,16 м - состояла из пяти монтажных элемен­тов. Перед монтажом блоков Б-1, образующих зубчатый стык, поверхность стыка очищали металлическими щетками и обезжиривали 3%-ным раство­ром соляной кислоты. На подготовленные поверхности наносили слой эпоксидного клея. Проектное положение блоков Б-1 и Т-4 закрепляли четырьмя фиксаторами.

Для обжатия клееного стыка блок Б-1 притяги­вался к треугольнику Т-4 с помощью четырех монтажных пучков, натяну­тых усилием по 50 т. Пучки обрезали после натяжения основной арматуры концевой панели. Остальные элементы концевой напели при сборке закреп­ляли к блокам Б-1 путем сварки выпусков арматуры. Монтаж вели с под­вешенных на блоках Б-1 и Т-4 подвесных подмостей.

Два блока Б-1 на одном конце фермы объединяли опорной поперечной балкой, служащей для опирания подвесных пролетных строений. Выпуски арматуры из блоков с арматурой поперечной балки сваривали ванным способом. Поперечную балку бетонировали на подвесных подмостях в де­ревянной опалубке. После достижения бетоном омоноличивания 100%-ной прочности натягивали пучки рабочей арматуры.

Перед укладкой плит по верхнему поясу фермы нивелировали и опреде­ляли среднюю толщину выравнивающего слоя по всей ферме. В корытах выставляли маяки, по которым укладывали бетон для заполнения. Корыта смазывали цементно-коллоидным клеем для лучшего сцепления бетона рамок с бетоном заполнения.

Плиты размерами 2,65X10 м в плане весом 12 т устанавливали краном К-451 или ДК-45 на уложенные по верхнему поясу металлические под­кладки. По линии примыкания плит к верхнему поясу фермы подвешивали треугольные рейки, которые служили опалубкой при подливке раствора под плиты.

После бетонирования шпонок через конусные отверстия плит заполняли все пространство шва под плитой раствором марки 500. Установку, омоноличивание и натяжение плит проводили в три этапа.

На первом этапе устанавливали 21 плиту от опоры к консолям «птички», в стык между плитами устанавливали трубки для пропуска пучков, про­ходящих в закрытых каналах. Стыки плит и прорези до уровня низа закры­тых каналов омоноличивали бетоном марки 400. После отвердения бетона и набора им 100% -ной прочности натягивали пучки (6 пучков на усилие 51.5 т), проходящие в закрытых каналах и прорезях плит.

На втором этапе прорези в плитах омоноличивали на полную высоту вместе с натянутыми на них пучками, каналы плит заполняли цементным раствором марки 400. В открытые каналы плит укладывали 25 пучков и заводили их в анкерные каналы плиты П-2. После достижения бетоном омоноличивания 100%-ной прочности натягивали пучки па усилие 48 — 51.5 т с последующим заполнением каналов плиты П-2.

На третьем этапе устанавливали подмости на деревянных консолях лег­кого типа и устанавливали четыре последние анкерные плиты П-1 (2 шт.) и П-3 (2 шт.), устанавливали опалубку стыков плит, выставляли каналообразователи и омоноличивали плиты раствором марки 500. После дости­жения бетоном омоноличивания 100%-ной прочности натягивали 20 пучков на усилие 44-51,5 т с анкеровкой их на концевой плите П-3.
Натягивали пучки симметрично относительно оси плиты. Общее усилие натяжения в плите составляло 2470 т.

После натяжения пучков по верху плиты в открытые каналы укладыва­ли арматурные сетки, корыта обмазывали цементно-коллоидным раствором и заполняли их бетонной смесью марки 400, закрытые каналы плит П-3 инъецировали раствором марки 400.
В процессе монтажа конструкции непрерывно вели контроль за усилием в пучках. Общий вид «птички», смонтированной козловым краном, показан на рис. 65. После натяжения всех пучков бетонирования сточного треуголь­ника сваривали арматуру и омоноличивали временные шарнирные узлы нижних поясов ферм.

Общий вид «птички», смонтированной плавучим краном

Блоки подвесных пролетных строений длиной 22,16 м устанавливали обычным способом краном ДК-45 на плаву с применением строповочной траверсы.

За восемь суток (с учетом времени набора прочности бетона омоноличивания) монтировали две симметрично расположенные папели.

Монтаж пролетных строений моста через р. Северный Донец был выпол­нен за 9 месяцев, моста через р. Дон - за 11 месяцев. Достигнутые на строительстве мостов технико-экономические показатели приведены в таблице.

Технико-экономические показатели железобетонных сборных пролетных строений

Технико-экономические показатели железобетонных сборных пролетных строений
рамно-подвесной системы со сквозными фермами (на 1 м 2 проезжей части)

Наименование показателей	Единица измерения	Мост через р. Дон	Мост через р. Северный Донец
Расход бетона на 1 м 2 проезжей части	м 3 /м 2	0,55	0,555
Расход конструктивного металла (с учетом закладных частей) на 1 м 2 проезжей части	кг/м 2	131	131
в том числе:
сталь 5 и сталь 3		102	102
высокопрочная проволока		21,3	21,4
анкеры и закладные части		7,5	7,5
Расход металла на вспомогательные сооружения		79	215
в том числе:
инвентарный металл УИКМ, пролетных строений эстакад, рабочих мостов и т. п.		27,8	136,4
неинвентарный металл на монтажное обустройство ферм		31,6	39,7
неинвентарный металл на оборудование эстакад, рабочих мостиков, опалубки элементов ферм		20,1	38,9
Стоимость 1 м 2 пролетного строения	руб/м 2	193	231
Стоимость сооружения опор и пролетных строений моста		291	347

Затраты, связанные с устройством рабочего моста через все русло реки и по правой пойме, привели к значительному увеличению удельного рас­хода вспомогательного металла и увеличению стоимости 1 м2 моста через р. Северный Донец по сравнению с мостом через р. Дон, где монтаж пролет­ных строений был осуществлен плавучим крапом.

На строительстве мостов через р. Дон и Северный Донец была отрабо­тана технология навесного монтажа рамно-подвесных пролетных строений решетчатой системы при помощи кранов двух типов: козлового и стрело­вого плавучего.

Опыт строительства мостов через р. Дон и Северный Донец показал, что совершенствование конструкции железобетонных предварительно напря­женных пролетных строений со сквозными фермами улучшит технико­ экономические показатели.

Путем укрупнения блоков число монтажных элементов пролетного строе­ния может быть сокращено с 69 до 38, а количество типоразмеров блоков — с 16 до 10. При этом число стыков сократится вдвое. Такое улучшение конструкции пролетных строений возможно за счет объединения рамок верхнего пояса ригеля с плитами проезжей части в один монтажный элемент; упразднения отдельных тротуарных блоков и размещения тротуаров непосредственно на консолях плит; увеличения мощности напрягаемой арматуры с 24 до 48 проволок в пучке.

В металлических мостах средних и больших пролетов, как правило, применяют пролетные строения со сквозными фермами и массивные опоры. Конструктивно сквозная ферма имеет главные фермы, продоль­ные и поперечные связи. Проезжая часть может располагаться понизу или поверху пролетного строения. Главные фермы из линейных элемен­тов имеют различные очертания. Они изготавливаются из высокопроч­ных низколегированных сталей с болтосварными соединениями.

Главные фермы стальных пролетных строений представляют собой плоские геометрически неизменяемые стержневые конструкции, состо­ящие из элементов нижнего и верхнего поясов и элементов решетки: рас-166

косов, стоек, подвесок. Пояса и раскосы являются основными конструк­тивными элементами фермы; стойки, подвески, шпренгели, работаю­щие только на местную нагрузку, называются дополнительными. Пере­сечения раскосов, стоек, и подвесок с поясами ферм называются узлами ферм, а горизонтальное расстояние между центрами смежных узлов на­зывается панелью (рис. 7.21).

По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с полигональным верхним поясом. В мостах наибольшее распрост­ранение получили фермы с параллельными поясами и простой тре­угольной решеткой. Применяются также фермы с полигональным верх­ним поясом и треугольной решеткой. Для уменьшения длины панели в фермах больших пролетов используются шпренгели (понизу). Для больших пролетов используются двухрешетчатые (ромбические) фер­мы.

Фермы с параллельными поясами имеют большую на 2-5 % массу стали, чем фермы с полигональными поясами, но меньшую трудоем­кость и стоимость изготовления и монтажа. Решетка ферм состоит из наклонных элементов - раскосов, работающих на растяжение и сжа­тие, вертикальных элементов - стоек, работающих на сжатие, и подве­сок, работающих на растяжение; для уменьшения длины элементов при­меняются стяжки и распорки.

Рис. 7.21. Основные конструктивные элементы фермы: 1 - нижний пояс; 2 - верхний пояс; 3 - сжатый (восходящий) раскос; 4 - растянутый (нисходящий) раскос; 5 - стойка; 6 - подвеска; 7 - панель ниж­него пояса; 8 - панель верхнего пояса; А - узел верхнего пояса фермы; Б - узел нижнего пояса фермы; а - длина панели; п - количество панелей; l - длина пролетного строения; h - высота фермы

Главные фермы имеют раскосную, ромбическую, треугольную, шпренгельную и другие решетки (рис. 7.22, 7.23). Раскосные решетки состоят из нисходящих, растянутых раскосов и сжатых стоек или вос­ходящих преимущественно сжатых раскосов и растянутых подвесок, для больших пролетов применяется полураскосная и многораскосная решетки. Ромбическая решетка состоит из перекрещивающихся раско­сов и одного горизонтального или вертикального элемента, обеспечи­вающего геометрическую неизменяемость фермы. Треугольная решетка представляет собой восходящие и нисходящие раскосы со стойками или со стойками и подвесками. Шпренгельная решетка состоит из основной раскосной или треугольной решетки и шпренгелей, расположенных у верхнего или нижнего пояса. Могут применяться фермы безраскосные, имеющие между поясами только вертикальные элементы - стойки. Выбор вида решетки фермы производиться путем сравнения расхода стали, количества элементов и узлов, трудоемкости, стоимости и других технико-экономических показателей.

В старых мостах применялись многорешетчатые и многораскосные фермы, фермы с крестовой решеткой, полураскосные с параболическим верхним поясом, раскосные фермы со шпренгелями поверху.

Под воздействием вертикальной нагрузки в балочных разрезных сквозных фермах верхние пояса работают на сжатие, а нижние на растя­жение. Величина этих усилий возрастает с увеличением расчетного про­лета и уменьшается с увеличением высоты фермы. Раскосы, восходя­щие от опор к середине пролета, испытывают сжатие, а нисходящие - растяжение. Величина усилий в раскосе зависит от угла наклона раскоса к вертикали (чем меньше угол, тем меньше усилия в раскосе) и от очер-

Рис. 7.22. Решетка ферм в старых мостах: а - четырехрешетчатая; б - двухраскосная; в - крестовая; г - полураско­сная; д - с полигональным верхним поясом и верхними шпренгелями

Рис. 7.23. Схемы решеток ферм: а , б - фермы с раскосными решетками; в - полураскосная решетка; г - мно­гораскосная решетка; д , е , ж - фермы с ромбической решеткой; з - ферма с полигональным верхним поясом и шпренгельной решеткой; и - треугольная решетка; к - треугольная решетка со стойками; л - треугольная решетка со стойками и подвеской; м - многорешетчатая ферма; н - двухрешетчатая фер­ма; о - крестовая решетка; п - двойная треугольная с полуподвесками и полу­стойками; р - ферма с параллельными поясами и шпренгельной решеткой

тания поясов. В фермах с полигональным очертанием усилия в раскосах меньше, чем в ферме с параллельными поясам.

Подвески и стойки служат для уменьшения свободной длины пане­ли. Стойками называются элементы, работающие на сжатие, подвеска­ми - элементы, работающие на растяжение.

Для главных ферм малых пролетов наилучшей является простая тре­угольная решетка.

Для средних пролетов, до 110 м включительно, - треугольная ре­шетка с подвесками и стойками. Для больших пролетов, более 120 м, применяется треугольная решетка с подвесками и шпренгелями у ниж­него пояса, позволяющими сохранить оптимальную длину панели и угол наклона раскосов при большой высоте ферм. Для уменьшения сво­бодной длины сжатых панелей верхнего пояса подвески шпренгеля продолжаются до верхнего пояса, а для уменьшения свободной длины стоек и подвесок ставятся горизонтальные стяжки.

Основными расчетными размерами главных ферм являются: расчет­ный пролет, высота ферм, длина панели.

Расчетным пролетом ферм называется расстояние между центрами опорных узлов по горизонтали. Для пролетных строений железнодо­рожных мостов он принимается от 33 до 110 м, кратным 11 м, а также 127,4; 144,8; 158,4 см. Для возможности установки пролетных строений на существующие опоры необходимый расчетный пролет получается путем изменения длины крайних панелей ферм.

Высота главных ферм - это расстояние между осями горизонталь­ных узлов в сечении нижнего и верхнего пояса по вертикали. Высота главной фермы назначается из условия минимального расхода стали, требуемой жесткости фермы и габарита приближения строений. Высота фермы обычно составляет 1/5-1/7 расчетного пролета. В железнодо­рожных мостах с ездой понизу высота главных ферм принимается не менее 8,5 м для беспрепятственного прохождения подвижного состава.

Длина панели фермы - это расстояние между центрами соседних узлов поясов. Длина панели влияет на расход стали для главных ферм, балок проезжей части и связей между главными фермами. Увеличение длины панели уменьшает количество элементов и узлов фермы, но уве­личивает пролеты продольных балок, массу стали проезжей части. Дли­на панелей принимается 5,5-11 м.

Угол наклона раскосов влияет на конструкцию узлов фермы. Наивы­годнейшим углом наклона раскосов к горизонтали является 40-50°. При

значительном отклонении угла наклона от 45° увеличиваются размеры узловых фасонных листов и расход стали.

Высота ферм, длина панели, угол наклона раскосов взаимно связа­ны. Расстояние между осями ферм диктуется требованиями горизон­тальной жесткости и устойчивости против опрокидывания пролетного строения, а при езде понизу и габаритом приближения строений. По ус­ловию горизонтальной жесткости расстояние между осями ферм долж­но быть не менее 1/20-1/25 пролета при езде понизу и не менее 1/16- 1/20 при езде поверху, при этом горизонтальные колебания пролетных строений под проходящими поездами не опасны. По условию габарита, для однопутных железнодорожных пролетных строений с ездой понизу расстояние между осями ферм должно быть не менее 5,5 м, а для двух­путных - не менее 9,6 м. Для повышения уровня унификации, улуч­шения технологии изготовления и монтажа, снижения трудоемкости и стоимости главные фермы близких пролетов принимаются одинаковых систем, высоты ферм и длины панели.

Так, например, типовые главные фермы пролетами 88 и 110 м имеют параллельные пояса, треугольную решетку с подвесками и стойками, одинаковую высоту 15 м, длину панели 11 м и расстояние между фер­мами 5,8 м.

Элементы ферм представляют собой прямолинейные стержни, вос­принимающие большие продольные усилия и поэтому имеющие значи­тельные площади поперечных сечений. В современных пролетных стро­ениях наиболее применимыми являются сечения коробчатой и Н-образ-ной формы (рис. 7.24, 7.25).

Коробчатые сечения состоят из двух вертикальных и двух горизон­тальных листов, жестко соединенных сварными швами, вертикальные листы являются основными и более толстыми, чем горизонтальные. Ко­робчатые сечения имеют рациональное распределение металла, боль­шую жесткость при изгибе и кручении. Они экономичны по расходу стали, менее подвержены коррозии, но сложны в изготовлении. Короб­чатые сечения применяются как для поясов ферм, так и для сжатых рас­косов.

Коробчатые элементы из сплошных листов герметизируются уста­новкой по их концам сплошных поперечных диафрагм, препятствую­щих проникновению внутрь коробок влаги, снега и грязи. Применение герметичных элементов сокращает площадь окраски и замедляет корро­зию, что снижает эксплуатационные расходы и увеличивает срок служ­бы фермы.

Рис. 7.24. Сечение поясов сквозных ферм: а - швеллерное; б - коробчатое; в - П-образное и швеллерное; г - дву­тавровое Н-образное; д - одностенчатое; е - коробчатое

Н-образные сечения состоят из двух вертикальных и одного го­ризонтального листа, соединенных сваркой. Преимуществом их являет­ся простая открытая конструкция, удобная для изготовления: трудоем­кость их изготовления примерно в 1,5 раза меньше, чем коробчатых.

Недостатки Н-образных сечений состоят в: возможности загрязне­ния и необходимости частой очистки и окраски горизонтальных эле­ментов; опасности быстрой коррозии стали из-за скапливающихся в них

Размеры сечения элемен­тов назначаются в соответ­ствии с действующими усили­ями, маркой стали, требовани-

ями технологии изготовления, монтажа и эксплуатации. Высота сечения элементов принимается не более 1/15 их длин. Все элементы должны иметь одинаковую ширину для простоты соединения их в узлах.

Внутренние размеры коробчатых сечений должны быть не менее 440×460 мм для возможности прохода двухдугового сварочного аппа­рата. Толщина вертикальных листов из углеродистой стали должна быть не более 50 мм, а из низколегированной - не более 40 мм. Гори­зонтальные листы должны иметь толщину не менее 10 мм.

Узлы главных ферм представляют собой соединения концов эле­ментов, оси которых сходятся в одной точке - центре узла (рис. 7.26). К узлам ферм прикрепляются поперечные балки и элементы связей. Концы элементов ферм соединяются при помощи фасонных листов: фа-сонок-накладок, фасонок-вставок, фасонок-приставок. Фасонки должны быть простой формы, минимальных размеров и толщиной не менее 12 мм. Для снижения трудоемкости и повышения качества работ форма

Рис. 7.26. Конструкция узла ферм на высокопрочных болтах: 1 - нижний пояс фермы П-образного сечения; 2 - стойка двутаврового сече­ния; 3 - раскос коробчатого сечения; 4 - раскос двутаврового сечения;

5 - фасонка

и размеры узловых фасонных листов и стыковых накладок, а также рас­положение отверстий для монтажных болтов унифицируются, что дает возможность обеспечивать высокую точность сборки и взаимозаменяе­мость деталей.

Конструкция узлов ферм должна быть простой и удобной для монта­жа, предотвращать возможность скапливания воды и грязи.

Связи между фермами. Главные фермы стальных пролетных строе­ний соединяются в плоскостях верхних и нижних поясов продольными связями, а в плоскостях раскосов, подвесок или стоек - поперечными связями. Продольные связи представляют собой фермы, поясами кото­рых являются пояса главных ферм. Решетка связей может быть тре­угольной, ромбической, крестовой, полураскосной и других систем. Элементы связей устраиваются из прокатных или сварных уголков, тав­ров, двутавров, или швеллеров. Форма и размеры сечений элементов связей принимаются в зависимости от усилий и свободной длины эле­ментов. При небольших усилиях и длине сечения принимают уголковые или тавровые, при больших усилиях и длине сечения двутавровые.

Тормозные рамы, устраиваемые в железнодорожных пролетных строениях, передают продольные тормозные усилия от балок проезжей части на пояса ферм и далее на неподвижные опорные части. Тормоз­ные рамы располагаются посередине пролета. Рамы образуются из диа­гональных связей и распорок между продольными балками или из диа­гональных продольных связей и дополнительных раскосов.

Поперечные связи между главными фермами располагаются в верти­кальных плоскостях стоек и подвесок ферм или в наклонных плоско­стях промежуточных раскосов через 11-12 м.

Портальные рамы передают ветровую и другие поперечные нагрузки с верхних продольных связей на опоры. Они располагаются по концам пролетных строений в плоскостях опорных раскосов или стоек или пер­вых подвесок главных ферм.