Зміст
- 1 Конструкція мосту Патона
- 1.1 Монтажні стики головних балок
- 2 Монтаж прогонової будови
- 3 Сполучення вутов і надвутовых блоків
Багаторічна робота вчених та інженерів в області зварного мостобудування знайшла своє втілення при проектуванні і будівництві першого в світі по довжині і по досконалості конструктивних і технологічних рішень суцільнозварного міського мосту через р. Дніпро у Києві
Конструкція мосту Патона
Будівництво цього мосту — результат співдружності проектувальників, вчених і будівельників Укрпроектстальконструкции, Київського мостобудівного треста Минтрансстроя, Інституту електрозварювання ім. Е. О. Патона та Дніпропетровського ЗМК їм. Бабушкіна.
Новий міст був відкритий в 1953 р. Враховуючи великі заслуги академіка Е. О. Патона в області электросварного мостобудування, Рада Міністрів УРСР присвоїв київському міському мосту через річку Дніпро ім’я Е. О. Патона. Загальна довжина мосту 1543 м, ширина проїзду 21 м і двох тротуарів по 3 м. Прогонові будови нерозрізні з суцільними балками прольотами 58 і 87 м.
В основу проекту мосту були покладені крупноблочность і максимальне використання автоматичного і напівавтоматичного зварювання на заводі і при монтажі.
У поперечному розрізі мосту прийнято чотири головні балки одностенчатого двотаврового перерізу висотою 3,6 м, посилені на опорах судноплавних прольотів вутами, доводять висоту балки до 6,1 м. Відстань між осями головних балок 7,6 м. Проїжджа частина сталежелезобетонная, складена з металевих поперечних балок з прокатних двотаврових балок № 45 з кроком 2,9 м і монолітної залізобетонної плити, конструктивно об’єднана з металевими поперечними балками для спільної роботи.
При проектуванні прогонових будов моста було звернуто особливу увагу на можливе зниження концентрації напружень в зварних з’єднаннях і на технологічність виготовлення і монтажу їх з максимальним застосуванням автоматичного зварювання.
Сталежелезобетонная проїжджа частина мосту була розроблена і здійснена за принципом «балок з перерваними зв’язками». Упори, які об’єднують залізобетонну плиту з нерозрізними поперечними балками, приваривались тільки в межах ділянок позитивних моментів, а на опорних ділянках спеціальними бітумними обмазками плиту від металу відділяли.
При такому вирішенні плита надопорных ділянок перетворювалася у своєрідний залізобетонний шпренгель, розвантажувальний поперечну балку, але зі значно меншими розтягувальними зусиллями, ніж при звичайній конструкції зі сполучниками упорами по всій довжині.
Поверхова розташування поперечних балок дозволило максимально знизити кількість зварних швів їх прикріплення. Проїжджа частина була розбита деформаційними швами в плиті, над опорами і серединами прольотів головних балок на відсіки довжиною 29 м; у кожному відсіку до верхнім поясам головних ферм приваривались тільки три поперечні балки — крайні і середня.
Решта вісім балок відсіку встановлювали на центрирующие підкладки без прикріплення. Таке рішення дозволило гранично знизити обсяг монтажної зварювання і місць можливих концентрацій напруг. Крім того, покращилися умови роботи залізобетонної плити, яка частково була розвантажена від великих нормальних напружень при спільній роботі з головними балками.
Для гранично можливого збільшення обсягу автоматичного зварювання (за рахунок скорочення ручної) при заводському виготовленні головних балок ребра жорсткості вертикальних стінок прийняті горизонтальними з пропуском їх без розриву по всій довжині монтажного блоку.
Вертикальні ребра ставили тільки в місцях кріплення вертикальних зв’язків через 7,25 м. Ці ребра по висоті розрізані і приварені до горизонтальних елементів жорсткості. Таке рішення дозволило приварювати автоматами не тільки поясні шви стінок, але і всі горизонтальні ребра жорсткості.
Прогонові будови моста складаються з 264 однотипних великих монтажних блоків довжиною 29 м. Для максимальної стандартизації елементів головних балок висота їх прийнята постійною по всій довжині мосту — 3,6 м. Зміна перерізу головних балок досягалося шляхом застосування різної ширини поясних аркушів. Уніфікація монтажних блоків дозволила організувати на заводі-виробнику їх масове виробництво.
Монтажні стики головних балок
Монтажні стики головних балок були передбачені зі вставками вертикальних стінок і верхнього поясу, що дозволило всі зварні з’єднання виконувати автоматами, розробленими Інститутом електрозварювання ім. Е. О. Патона спеціально для прогонових будов розглянутого мосту.
Збільшення висоти головних балок на опорах судноплавних прольотів досягнуто шляхом приварки вутовых елементів. Вертикальні листи стикуються через горизонтальні прокладання-ребра. У місці з’єднання верхній монтажний елемент знизу окаймляется куточком 150 x 12 мм, а нижній — листом 360 x 12 мм
Це поліпшує умови транспортування монтажних блоків. Безпосередньо над опорою на висоті вута з товщиною вертикальної стінки 16 мм передбачені потужні вертикальні ребра жорсткості з листів товщиною 36 мм
При розробці проекту мосту були застосовані уточнені методи розрахунку, дозволили врахувати просторову роботу прогонової будови. Більш повне використання резервів міцності і застосування нових конструктивних рішень дозволили знизити витрати сталі на спорудження. За показниками витрати металу (250 кг/м2) міст їм Е. О. Патона і зараз не поступається іншим сучасним пролетным будівель такого ж класу.
Нові форми прогонових будов зробили можливим застосування індустріальних методів при їх виготовленні та монтажі. На заводі була прийнята потокова технологія. Велика кількість однотипних елементів і обмежену кількість операцій дозволили розробити спеціальну оснастку (кондуктори, кантователі і зварювальну апаратуру) і майже повністю виключити ручну зварку.
В результаті застосування нових індустріальних методів при виготовленні конструкцій мосту була знижена на 5% трудомісткість робіт порівняно з виготовленням клепаних прогонових будов. Автоматами та напівавтоматами було зварено 97% всіх зварних швів. Потоковий метод виробництва було запроваджено також на монтажі.
Монтаж прогонової будови
Прогонові будови моста монтували на тимчасових інвентарних опорах за допомогою жорсткого спареного повноповоротного дерик-крана вантажопідйомністю 40 т кожній стріли. Інвентарні тимчасові опори розміщували в місцях розташування монтажних стиків головних ферм.
У початковий період монтажу кран був встановлений на берегової опори. Блоки головних балок і інші елементи подавали до крану на платформах по залізничному у шляху, укладываемому по осі моста в міру просування. Після встановлення перших чотирьох блоків і зв’язків між ними кран переміщали в нове положення. Розкладку поперечних балок, що зварюються на береговій базі, виробляли тим же деррік-краном після його пересування.
Прийнятий спосіб монтажу визначив необхідність виконання всієї монтажної зварювання в прольоті. Для проведення зварювальних робіт були виготовлені два зварювальних поїзда, що пересуваються по шляхах, покладеним по обидва боки прогонової будови.
У вагонах зварювальних потягів були розміщені зварювальні перетворювачі, апаратні ящики зварювальних автоматів, піч для сушіння флюсу, верстат для намотування електродного дроту в касети, пристрої для подачі охолоджуючої рідини у формують підкладки і повзуни апаратів для зварювання вертикальних швів і ін
Всього при будівництві моста зварено 224 монтажних стику головних ферм, тобто 672 стику поясів шириною 600-1000 мм при товщині 32— 40 мм і більше 1600 вертикальних стикових швів.
Сполучення вутов і надвутовых блоків
Слід особливо зупинитися на зварюванні монтажного сполучення вутов і надвутовых блоків шестипролетной ферми.
В цих вузлах за допомогою двох кутових швів необхідно було з’єднати вертикальний лист надвутовой балки довжиною 28 м і горизонтальний пояс вута такої ж довжини. Контрольна збірка вутов і надвутовых ділянок виконувалася на заводі з індивідуальною підгонкою кромки надвутового блоку до поясу вута. Підгонка вважалася прийнятною, якщо зазор між зібраними елементами не перевищував 4 мм для крайніх ділянок та 6 мм посередині.
Однак, на монтажі такі зазори отримати не завжди вдавалося. Зменшення зазорів досягалося шляхом того, що в першу чергу зварювали ділянки, де зазори не перевищували 3 мм Накладывавшиеся шви внаслідок усадки наплавленого металу стягували зварювані елементи. Зварювання кутових швів в сполученні вутов і надвутовых блоків виконувалася шланговим напівавтоматом під флюсом. У опорного вузла ділянку сполучення довжиною 2,5 м зварювали вручну.
Якість зварювання монтажних з’єднань контролювала спеціальна інспекція. Вівся поопераційний контроль складання та зварювання монтажних з’єднань, контролювалися матеріали, що застосовувалися для зварювання, кваліфікація зварників та ін.
При монтажі прогонових будов зварено 10668 м швів. При цьому автоматичної зварюванням виконано 56,5% всього обсягу робіт, напівавтоматичного — 12, ручний — 31,5%. Основна частина робіт виконана ручним зварюванням, припадала на частку зв’язків і поперечних балок.
В монтажних з’єднаннях головних ферм зварено автоматами 81,7% швів, напівавтоматами -8,6 та ручним зварюванням — 9,7%. Монтажні з’єднання зварювали протягом усього року, припиняли роботу тільки при температурі повітря нижче — 20° С.
Проектно-дослідницькі роботи, проведені при проектуванні і будівництві мосту ім. Е. О. Патона в Києві, і практичне вирішення низки складних технічних завдань, включаючи розроблення складних зварних вузлів, а також індустріальних методів виготовлення і монтажу, лягли в основу подальшого проектування та будівництва сталевих мостів.