АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ МАЛЫХ МОСТОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННА

Аннотация. Статья посвящена определению рациональных конструктивных решений малых металлических мостов, обладающих повышенной прочностью, жесткостью и долговечностью. Рассмотрены системы одно, двух и трех пролетных неразрезных мостов. В качестве главных балок пролетного строения предлагается применение прокатных широкополочных двутавровых балок, жестко объединенных с монолитной железобетонной плитой проезжей части. Рассматривается численное решение МКЭ с использованием программного комплекса «ЛИРА». Произведены расчеты по двум группам предельных состояний на прочность и жесткость конструкций по нормам проектирования мостовых сооружений. Приведены рекомендации по конструированию малых металлических неразрезных мостов, обладающих повышенной прочностью, жесткостью и долговечностью.

С течением времени под действием эксплуатационных факторов происходит прогрессирующее ухудшение состояния строительных конструкций мостовых сооружений, в том числе конструктивных элементов пролетного строения. На малых мостах, вследствие недостаточного финансирования затрат на их содержания, возникающие повреждения носят массовый характер: расстройство гидроизоляции и деформационных швов, коррозия бетона и арматуры, размывы опор и устоев, выход из строя опорных частей и так далее.

Анализ состояния мостов, эксплуатируемых в Республике Татарстан показывает, что из более, чем тысячи автодорожных мостов 56,5 % пролетные строения выполнены из металлических конструкций. Динамика сооружения мостов в республике Татарстан с пролетными строениями (ПС) из разных материалов приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Анализ состояния мостового парка Республики Татарстан

Для быстрого и менее затратного проектирования и строительства мостовых сооружений, целесообразно использовать ряд упрощенных методов подбора их конструктивных решений. ПС редко выполняют в виде плиты из монолитного железобетона с не напряженной арматурой. Однако такое проектное решение может быть весьма экономично и удобно.

Целью настоящей работы является составление ряда приемов по оптимизации проектирования малых мостов, чтобы дальнейшие затраты на их содержание были минимальными.

Рисунок 2. Конструкция ПС с прокатными балками и монолитной плитой проезжей части

В рамках настоящей работы рассмотрены методы оптимизации проектирования конструкций монолитных плит ПС для малых мостов. В качестве методов исследования были приняты численные методы расчета плоской модели ПС, применяя программные комплексы Excel и Lira.

Были приняты различные комбинации длин пролетов, высоты главных балок из прокатных двутавров и их шаг поперек моста на примере габарита моста Г8 с одиночным техническим тротуаром шириной 0.75 м. Были рассмотрены возможности рационального применения широкополочных двутавровых балок марок: 30Ш1, 35Ш1 и 40Ш1 при длине пролетов от 6 до 8 метров. В программном комплексе Лира были получены усилия от постоянных и временных нагрузок. Путем расчета на прочность по методу предельных состояний была подобрана арматура при минимальном классе бетона по прочности на сжатие B30 и марке по морозостойкости F300.

Проверка жесткости ПС для продольной схемы 6мх3 и поперечной схемы К1.30+1.80х4+К1.30

Статическая жесткость принятой конструкции ПС проверяется по удовлетворению требований к относительному прогибу от временной нагрузки.

Рисунок 3. Картина прогибов плиты ПС

где:  - расчетный прогиб ПС,  - нормативный прогиб ПС.

Таблица 1

Результаты расчёта моста 6х3

В работе были рассмотрены 3 варианта ПС с пролетами от 6 до 8м с различным номерами и шагом балок по ширине моста: монолитные плиты 6х3, 7х3, 8х3 с прокатными балками 30Ш1, 35Ш1,40Ш1.

2. Результаты расчетов были объединены и систематизированы в сводные таблицы.

Рисунок 5. Диаграмма перемещений по оси Z

Заключение

Установлено, что наиболее рациональными и менее трудоёмкими расчетными схемами мостов для всех вариантов при средней толщине плиты 20 см, для пролётов 6, 7 и 8 метров являются:

- 6мх3 необходимо применять двутавровую балку 35Ш1 в количестве 5 шт. и шагом: К1.30+1.80х4+К1.30;

- 7мх3м необходимо применять двутавровую балку 35Ш1 в количестве 6 шт. и шагом: К1.15+1.50х5+К1.15;

- 8х3м необходимо применять двутавровую балку 40Ш1 в количестве 5 шт. и шагом: К0.90+2.00х4+К0.90.

При конструировании малых мостов из сталежелезобетона ПС следует применять:

- класс бетона не менее B30 из условий морозостойкости F300 и водостойкости не менее W8;

- класс арматуры А-400 диаметрами до 18 мм;

- средняя толщина плиты должна быть не менее 20 см.

- применение трещиностойких покрытий для защиты от коррозии металлических балок и железобетонной плиты ПС;

Список литературы:

1. В.М. Картопольцев, А.В. Картопольцев, Е.В. Балашов, А.Г. Боровиков Повышение долговечности автодорожных мостов. Под редакцией доктора технических наук, профессора В.П. Кожушко 2013. – с.35-57
2. ГОСТ Р 52748-2007. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения. – М.: Стандартинформ, 2008. – 8 с.
3. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Госстрой России, - ГУП ЦПП, М.;1998, - 119 с.