Зміст
- 1 Особливість криволенейных мостів у плані
- 2 Конструкція естакади через шлюзи Дніпрогесу в Запоріжжі
- 2.1 Опорні частини прогонової будови
- 2.2 Монтажний стик колон
- 2.3 Напівнавісний монтаж прогонової будови
- 2.3.1 Монтажні стики головних балок
Особливість криволенейных мостів у плані
В останні роки інтенсифікація автомобільного транспорту потребує створення в густонаселених центрах багатоповерхових естакад і транспортних розв’язок з криволінійними в плані мостовими спорудами, побудованих на криві різні обриси.
Численними прикладами таких конструкцій є побудовані в основному в останнє десятиліття транспортні розв’язки і естакади в США, Японії, Німеччини та інших індустріально розвинених країнах. Тому такі споруди стали предметом інтенсивних наукових досліджень.
У містобудівельної практики побудовані криволінійні в плані мостові конструкції, в яких кривизна досягалася вписуванням прямолінійних однопрольотних розрізних балок за хордам зі стикуванням їх на опорах під кутом. При такому вирішенні обмежувалася величина перекриваються прольотів і утяжелялись опори.
Більш доцільним у таких спорудах є застосування криволінійних у плані балок, які дозволяють використовувати нерозрізні системи, приймати оптимальні розміри конструкцій і перекривати великі прольоти.
Крім того, мости з криволінійними балками володіють підвищеними естетичними достоїнствами. Однак розрахунок прогонових будов з криволінійними балками і конструктивне рішення їх вузлів набагато складніше.
Зокрема, значно ускладнюються розподіл навантаження в поздовжньому та поперечному напрямках, проектування опорних частин з тим, щоб забезпечувалось вільне переміщення прогонових будов при температурних впливах і впливах тимчасової навантаження, технологія виготовлення і монтажу прогонових будов. Деякі з цих питань до теперішнього часу не знайшли оптимального рішення.
Конструкція естакади через шлюзи Дніпрогесу в Запоріжжі
Прикладом використання можливостей коробчатих конструкцій прогонових будов, криволінійних у плані, є естакада через шлюзи Дніпрогесу у Запоріжжі. Естакада довжиною 352 м розташована на кривій радіусом 200 м, ширина проїзду 22 м і двох тротуарів — по 2,25 м.
При розробці проекту естакади було проведено великий комплекс проектно-дослідних робіт, що дозволили впровадити при проектуванні сучасні рішення, а також дати нові розробки по конструкції мосту, його статистичної схемою і за технологією виготовлення і монтажу.
Естакада була прийнята у вигляді нерозрізний рамної конструкції за схемою 2 х 56 + 2 х 64 + 2 х 56 м з криволінійними в плані балками. Для естакади була розроблена нова статична схема, що використовує кривизну прогонової будови як позитивний фактор, що підвищує ефект просторової роботи споруди.
Нова статична схема відрізняється тим, що кінці криволінійного в плані прогонової будови закріплюються до підвалин шарнірами, рухомими у вертикальній площині і з обмеженою рухливістю в горизонтальній. Таке закріплення змушує працювати споруду як просторову систему:
- у вертикальній площині —як многопролетную криволінійну раму
- у горизонтальній — як двохшарнірну арку, підтримувану в ортогональній площині стійками.
При такому вирішенні виявилося можливим зробити проміжні стійки гранично гнучкими, так як вони були звільнені від горизонтальних впливів і несли в основному тільки вертикальне навантаження. Горизонтальні сили та крутні моменти передавалися на підвалини.
Температурні деформації такого шарнірно закріпленого прогонової будови могли здійснюватися тільки шляхом зміни його кривизни в плані без поздовжніх переміщень його кінців, що дозволило відмовитися від складних зрівнювальних приладів, розрахованих на великі температурні переміщення, і обмежитися деформаційними швами найпростішого типу.
Велика гнучкість проміжних стійок дозволила виконати вузли кріплення їх до головної балки і фундаментів найпростішого типу з жорсткою закладенням, так як при прийнятих перетинах вони могли вільно слідувати деформацій прогонової будови без виникнення в них істотних додаткових зусиль.
Поперечний переріз естакади прийнято незвичайне — одна несуча балка по поздовжній осі естакади у вигляді трапецеїдальної коробки з шириною низом 6 м і поверху 9 м і проїжджою частиною у вигляді сталевої ортотропної плити.
Коробчата головна балка володіє великою жорсткістю на згин і кручення, працює як єдина просторова оболонка, що відповідає розрахунковим передумовам статичної схеми прогонової будови і передає крутні моменти на крайні опори.
Ортотропна плит проїзної частини складається з листового настилу товщиною 12 мм і приварених до нього кутовими швами поздовжніх ребер з смуги 200 х 12 мм з кроком 0,4 м і поперечних балок таврового перерізу висотою 700 мм через 2 м.
Поздовжні ребра ортотропної плити були пропущені через вирізи в стінках без приварювання до них з передачею поперечних сил від ребер до поперечної балці через настил. Технологічно плита з такими сполуками простіше у виготовленні: зменшується обсяг зварювальних робіт, зокрема, ручного зварювання.
Для мостів естакади Дніпрогесу була прийнята вдосконалена конструкція стику блоків ортотропної плити: поздовжні ребра не доводять до стику і заміняють вставками потовщеного настилу. При монтажі потрібні тільки підгонка протилежних країв потовщених листків та зварювання їх автоматами. Ручне зварювання виключена повністю. Таке рішення особливо доцільно при криволінійній пролетном будову.
Криволінійність прогонової будови в плані досягалася вписуванням вкривую за хордам прямолінійних монтажних блоків довжиною близько 12 м зі стикуванням їх під кутом.
При прийнятої конструкції поперечного монтажного стику ортотропної плити таке рішення не викликало ускладнень, так як поздовжні ребра безпосередньо не стикувалися і необхідно було передбачити косою рез потовщених вставок листового настилу.
При загальноприйнятою конструкції монтажного стику плити рішення такого з’єднання викликало б труднощів. Односторонній поперечний ухил проїзної частини для створення віражу створювався за рахунок різної висоти стінок трапецоидального коробчатого перетину головних балок.
Шарнірне закріплення кінців прольотної будови до опор було здійснено з допомогою ланок з болтами-шарнірами, що з’єднують потужні тяги коробчатого перерізу головною балки і такі ж тяги закладних частин засад.
Ланки розташовувалися по поздовжній осі споруди на рівні центру ваги головної балки, забезпечуючи шарнирность закріплення у вертикальній площині і обмежену рухливість в горизонтальній завдяки пружному їх вигину.
Опорні частини прогонової будови
Опорні частини прогонової будови на крайніх опорах типу «гума в обоймі» мають обмежену рухливість у всіх напрямках і не перешкоджають можливого повороту конструкцій в плані. Опорні частини були широко розсунуті для сприйняття крутних моментів, що передаються на крайні опори з половини довжини мосту. Стійки проміжних опор коробчатого перерізу прийняті розмірами 2Х1М, меншою стороною уздовж поздовжньої осі.
Монтажний стик колон
Монтажний стик колон з коробчатими; головними балками був прийнятий безпосередній їх приварюванням до днища короби швами з повним проваром.
Стінок колон відповідали діафрагми, приварені до внутрішньої сторони днища. Блоки головних балок монтували навісним способом. Монтажний стик головних балок — зварний з автоматичним зварюванням дна, стінок і ортотропної плити.
Поздовжні монтажні стики ортотропної плити, які включають стики поперечних балок, прийняті:
- у сполучення з коробчатої головною балкою — з приварюванням нижнього пояса до монтажного столика;
- стінок — з допомогою накладок до стінок балки.
Настил ортотропної плити і нижні пояси поперечних балок з’єднували стиковим швом з повним проваром. Стінки поперечних балок з’єднували на накладках.
Металоконструкції естакади виготовляли на заводі, розташованому в місті поблизу переходу, що дозволило подавати на будівельний майданчик блоки негабаритних розмірів. Поперечний переріз моста було розбито на шість монтажних блоків: два блоки коробчатої головної балки і чотири блоки консольної ортотропної плити.
Напівнавісний монтаж прогонової будови
Металоконструкції естакади монтували напівнавісний складанням баштовим краном типу БК-1000, вантажопідйомністю на граничному вильоті стріли до 50 т. Кран переміщався по мірі складання пролетному будовою.
Монтажні блоки головної балки попередньо укрупнювали на будівельному майданчику до цілої коробки масою до 50 т. Тут попередньо збирали весь поперечник і попередньо пристыковывали його до наступного блоку.
Укрупнений коробчатий блок подавали до крану на візках по рейкових коліях. Блоки консольних ділянок ортотропної плити монтували автомобільними кранами з попереднім закріпленням відтяжками.
Монтажні стики головних балок
Монтажні стики головних балок зварювали з підтримкою привариваемого блоку на гаку крана без будь-яких риштовання або підтримуючих пристроїв. Положення блоку в горизонтальній і вертикальній площинах фіксували за допомогою упорів, приварених до стінок і поясів.
Нові конструкції монтажних стиків головних балок і ортотропної плити дозволили значно підвищити продуктивність операцій шляхом зниження обсягу робіт на монтажі і майже повного виключення ручної зварки (95% всіх швів виконували автомати).
Зварювання монтажного стику головних балок і ортотропної плити по всій ширині мосту, включаючи підгонку стикуються площин, займала 1,5— 2 доби.
Колони рамного прогонової будови укрупнювали на будівельному майданчику до повної висоти і встановлювали в проектне положення краном типу БК-1000 з тимчасовим закріпленням анкерними болтами достатньої довжини для можливості подальшої підгонки колон до пролетному будовою.
Після установки на тимчасові конструкції надопорного блоку головної балки колони підганяли домкратами до упору в нижній пояс блоку і приварювали. Співвісність стінок коробчатого перерізу колони і листів внутрішніх діафрагм балки контролювали за допомогою спеціально передбачених отворів в днище. Після підварки колон до головних балок підливали їх черевики.
Для обліку температурних деформацій металевої прогонової будови в період монтажу технологією робіт передбачалася почергова перестановка тимчасових проміжних опор з тим, щоб поперечні складові переміщення криволінійного будови обмежувалися лише трьома — чотирма близько розташованими тимчасовими опорами.
Ці опори брали великий поперечної жорсткості, достатньою для сприйняття поперечних вітрових навантажень, і гнучкими у поздовжньому напрямку (крім однієї опори, нерухомо закріплює прогонову будову). Задній по ходу монтажу кінець монтованої будови міг вільно переміщатися. Кінцеві тяги з шарнірами були приварені до підвалин тільки після повного закінчення монтажу та прибирання тимчасових опор.
Конструкція закладних частин на підвалинах передбачала можливість вільного переміщення кінцевих тяг прогонової будови з шарнірами, що дозволило змонтованого пролетному будовою до його замикання вільно переміщатися у відповідності з його температурними деформаціями.
Крім того, таке рішення було необхідно для компенсації допусків виготовлення і монтажу.
Так як при закріпленні решт прогонової будови статична схема споруди принципово перетворювалася і характер температурних деформацій його змінювався (поздовжні переміщення замінювалися поперечними, змінює і кривизну горизонтальній арки), то тяги були приварені одночасно на двох підвалинах у найкоротший термін.
Для приварки було обрано час доби з порівняно постійними температурами повітря і з похмурою погодою, що виключає нерівномірний нагрів прямим опроміненням.