ЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ  МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МАЛЫХ И СРЕДНИХ МОСТОВ

Иванова Екатерина Александровна

Студент 4 курса, кафедра Мосты и транспортные тоннели КГАСУ, г. Казань

e-mail:

Галимов Рустем Анасович

Студент 5 курса, кафедра Мосты и транспортные тоннели КГАСУ, г. Казань

Иванов Геннадий Павлович

Научный руководитель, канд. техн. наук, доцент КГАСУ, г. Казань

 В работе рассматриваются конструкции монолитных неразрезных железобетонных плитных пролетных строений (ПС) малых и средних мостов минимальной материалоемкости и трудоемкости их возведения. В качестве аналогов конструктивных решений рассматриваются неразрезные железобетонные плитные ПС постоянной и переменной  толщины плиты сплошного сечения по длине пролетов [1,c.23, 41]. Снижение материалоемкости основано на уменьшении расхода бетона в растянутой зонах сечений плит ПС. Снижение трудоемкости основано на применении облегченной, быстро возводимой конструкции опалубки, когда несущие телескопические стойки устанавливаются с расчетным шагом только по осям главных балок, а съемные щиты опалубки, извлекаемые вниз, с очертанием днища опалубки по круговой кривой с радиусами 250 ÷ 400мм и более в зависимости от толщины плиты ПС, монтируются на Т-образные прогоны, установленные и зафиксированные на телескопических стойках. В качестве съемных «щитов» опалубки рекомендуется применять модульные блоки - объемные элементы с криволинейной палубой из тонколистовой ламинированной фанеры,  армированных сплошных или сотовых листов из поликарбоната. Изготовление съемных щитов возможно также из отрезков тонкостенных стальных труб, разделенных на две половины по плоскости их диаметра. На примере конструкций плит толщиной 400мм показана техническая возможность снижения веса плиты в расчетных сечениях по длине пролета до 30,66%.

 В настоящее время при строительстве малых и средних мостов наибольшее распространение получили конструкции неразрезных  плитных ПС из обычного ненапряженного железобетона двух конструктивных схем:

• монолитная железобетонная плита сплошного сечения постоянной толщины по длине пролетов длиной до 9 ÷ 12м ( рис.1-а ) и
• монолитная железобетонная плита сплошного сечения переменной толщины по длине пролетов до 24м и более ( рис.1-в ).

          В первом случае мы имеем минимальные затраты по трудоемкости монтажа опалубки и максимальный расход материалов: бетона и арматуры на 1 куб.м. железобетона, что связано с расходом бетона в растянутой зоне сечения и постоянством толщины плиты по длине пролета. Во втором случае мы снижаем расход материалов за счет переменной толщины плиты по длине пролета с максимальной ее значением на опорах и минимальным значением в середине пролета. При этом несколько усложняются конструкция и монтаж опалубки.

Общеизвестны [1, с.123-124] также конструкции разрезных монолитно-ребристых пролетных строений с системой главных и поперечных балок (диафрагм жесткости),  монолитно связанных между собой и плитой проезжей части. Такие конструкции в данной работе не рассматриваются, однако некоторая аналогия просматривается при рассмотрении предлагаемых конструкций неразрезных ПС, где также имеются главные балки и скрытые в пределах толщины плиты поперечные балки – диафрагмы жесткости, которые являются также узловыми элементами для соединения главных балок смежных пролетов на опорах и в пролетах, где происходит соединение отличающихся между собой главных балок консольной и плитной частей пролетного строения.

На рис.1 приведены варианты конструкций ПС и их сечения, которые рассматриваются в настоящей работе. Поперечные сечения предлагаемых конструкций неразрезных монолитных плит и принципы их конструирования в работе предлагается рассматривать исходя из критерия минимизации трудоемкости работ по их армированию, рассматривая применение максимально допустимых значений расстояний в осях между стержнями рабочей арматуры плиты сплошного сечения. В этом случае, в зависимости от длины перекрываемого пролета, предварительно назначается толщина плиты, например, 400, 500 или 600мм и расчетный шаг арматуры 150 или 200мм. Назначение толщины плиты возможно и кратными модулю 50мм. Тогда толщина плиты может быть назначена следующей: 400, 450, 500мм и т.д.

В случае применения ПС постоянной толщины по всей длине моста, то снижение веса плиты рекомендуется выполнять в средней части пролета на длине  L₁ = L – 4H, где: L – расстояние в осях между опорами, H – толщина плиты сплошного сечения (рис.1б). В опорных сечениях предусматривается устройство сплошных участков с целью обеспечения жесткости ПС и прочности плиты по наклонному сечению: 2H ≥ C = 2 h₀ , где: С – максимальное расчетное значение проекции наклонной трещины на продольную ось элемента,  h₀ – рабочая высота сечения плиты на приопорном участке.

С увеличением длины перекрываемы пролетов моста конструкцию монолитной плиты ПС рекомендуется принимать согласно схемы, приведенной на рис.1-г. В этом случае ПС выполняется переменной жесткости как по длине пролета, так и по ширине моста. При этом в каждом пролете устраиваются не менее 4-х  поперечных диафрагм жесткости в виде участков плиты сплошного сечения и где армирование выполняется по типу скрытого балочного армирования. Средняя часть пролета в виде «подвески» длиной не более 0.5L жестко опирается на консоли плиты приопорных участков длиной не менее L/4 в узлах расположения поперечных балок-диафрагм жесткости. По длине консолей и «подвесок» поперечные сечения ПС выполняются также согласно рис.1-б (сечение 2-2).

 а) Аналог пролетного строения

б) Предлагаемая конструкция пролетного строения (H=400, 500, 600 мм; R=250, 300, 400 мм)

в) Аналог пролетного строения

г) Предлагаемая конструкция пролетного строения

Рис.1.  Варианты конструктивных схем пролетных строений.

а) Принципы армирования плиты растянутой зоны сечения

б) Фрагмент поперечного сечения плиты (опалубочный чертеж)

в) Фрагмент армирования плиты и главных балок плитного пролетного строения

Рис. 2. Принципы конструирования и армирования монолитных плит толщиной 500 мм

Принцип формирования армирования плиты растянутой зоны сечения приведен на рис.2-а. Рабочее армирование плиты ПС приведено на рис.2-в. Армирование главных балок Т-образного поперечного сечения с полигональным нижним поясом выполняется вязанными пространственными каркасами с  3-4-х срезной поперечной арматурой (хомутами). Рабочее армирование выполняется из условий обеспечения прочности нормальных и наклонных сечений, а также обеспечения условий нормальной эксплуатации ПС.

Список литературы:

1. Поливанов Н.И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических мостов: учебн. пособие. М.: “Транспорт”, 1970.-516 с.