Ребристые пролетные строения с напрягаемой арматурой

Главным недостатком железобетонных пролетных строений является образование в процессе эксплуатации трещин. Их происхождение в бетоне растянутой зоны обусловлено достижением в арматуре напряжений, значения которых приближаются к расчетным сопротивлениям (рис. 4.11).

В целях увеличения трещиностойкости пролетных строений под действующими нагрузками применяют предварительно напрягаемую арматуру. При этом в растянутой зоне бетона от внешней нагрузки возникают напряжения сжатия, а в арматуре – растяжения (рис. 4.11,б).

Рис. 4.11. Схема напряженно-де­формированного состояния железобетонного пролетного строения: а – с ненапрягаемой арматурой в период эксплуатации; б – с напрягаемой арматурой после изготовления; 1 – растягивающие усилия; 2 – сжимающие усилия; 3 – усилия натяжения арматуры; 4 – трещины

Для создания наибольшего эффекта в предварительно на­пряженных пролетных строениях используют высокопрочную арматуру и бетон повышенных классов.

Для создания предварительных напряжений в бетоне применяют способы натяжения на упоры и бетон.

В качестве напрягаемой арматуры применяют высокопрочную сталь. Наибольшее распространение получила арматура в виде пучков из проволоки диаметром 5 мм с числом проволок в пучке от 18 до 60.

Общий вид преднапряженного пролетного строения под железнодорожную нагрузку приведен на рис. 4.12, табл. 4.3. Общая характеристика пролетного строения соответствует типовому проекту «Пролетные строения из предварительно напряженного железобетона длиной 18,7, 23,6
и 27,6 м для железнодорожных мостов в северном исполнении» (серия 3.501–99, инв. № 556) разработки ЛГТМ, 1976 г.

Пролетные строения состоят из двух блоков, объединяемых монтажным стыком поперечных диафрагм (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Ребристое преднапряженное пролетное строение под железнодорожную нагрузку: а – фасад пролета; б – поперечное сечение в середине и на опоре

Таблица 4.3

Общая характеристика ребристых пролетных строений
с напрягаемой арматурой под железнодорожную нагрузку

Расчетный пролет , м	Полная длина , м	Высота балки, м	Строительная высота , м	Материалоемкость	Масса одного блока, т
бетона балок, м3	арматуры, т
18,0 22,9 26,9	18,7 23,6 27,6	1,55 1,85 2,25	2,05 2,35 2,75	45,5 63,4 82,0	7,91 10,60 14,68	60,9 82,9 107,6

Напрягаемую арматуру в железобетонных пролетных строениях располагают по четырем вариантам: рабочую в нижнем растянутом поясе одиночными прямолинейными пучками (рис. 4.13,а), рабочую в нижнем и верхнем поясах (рис. 4.13,б), рабочую в нижнем поясе с отгибами криволинейного или полигонального очертания на опорных участках (рис. 4.13,в), рабочую в нижнем поясе и вертикальные или наклонные хомуты (рис. 4.13,г).

Учитывая, что прямолинейные пучки нижнего пояса не работают на поперечную силу, для уменьшения главных растягивающих напряжений применяют полигональную арматуру. В местах отгиба полигональной арматуры устанавливают оттяжки. Отгиб пучков арматуры производят под углом 15–20^о. В этих же целях применяют преднапряженные хомуты в приопорных сечениях.

Напрягаемую арматуру нижнего пояса в виде прямолинейных или полигональных пучков закрепляют в бетоне с помощью анкеров (рис. 4.13). При натяжении арматуры на упоры применяют каркасно-стежневой анкер (рис. 4.14), а на бетон – анкер конусного типа (рис. 4.15).

Концы пучков выпускают на 60 см за торец балки в целях закрепления их на стенде. После натяжения арматуры эти концы обрезают. По длине балки анкеры размещают в соответствии с эпюрой изгибающих моментов.

Рис. 4.13. Схемы армирования пролетных строений с напрягаемой арматурой

Рис. 4.14. Схема каркасно-стержневого анкера: а – анкер; б – диафрагма; 1 – арматурный пучок; 2 – стержень; 3 – диафрагма с пазами; 4 – скрутка из проволоки

В условиях сурового климата к бетону и арматуре пролетных строений с напрягаемой арматурой предъявляются повышенные требования. Предпочтение отдают высоким классам бетона (В 30 и выше), марке по морозостойкости F300, а при приготовлении бетонной смеси строго регламентируют марки цемента.

В практике эксплуатации нашли применение пролетные строения из преднапряженного железобетона, состоящие из двух блоков коробчатого сечения разработки ЛГТМ (1959 г., инв. № 9578, рис. 4.16, табл. 4.4).

Рис. 4.15. Конусный анкер: 1 – колодка; 2 – конусная пробка; 3 – отверстие для нагнетания

Рис. 4.16. Схема пролетного строения коробчатого сечения

Таблица 4.4

Характеристика пролетных строений (инв. № 9578)

4.2.5. Конструктивные детали железобетонных
пролетных строений

Конструкция мостового полотнас ездой на балласте, устраиваемая на железобетонных пролетных строениях, состоит из рельсов, скреплений, шпал, балласта (рис. 4.17–4.18).

Толщину слоя балласта под шпалой при проектировании и строительстве новых мостов предусматривают h_б 25 см. В качестве балласта на мостах применяют щебень из естественного камня или асбест. Количество шпал на мостах определяется наличием или отсутствием охранных приспособлений. На мостах без охранных приспособлений предусматривают такое же их количество, что и на прилегающих участках пути, а с охранными приспособлениями – на 1 км пути не менее 2000 шпал.

Рис. 4.17. Мостовое полотно с ездой на щебеночном балласте и железобетонных шпалах: а – поперечное сечение; б – план; h – толщина балласта

Рис. 4.18. Мостовое полотно с ездой на щебеночном балласте и деревянных шпалах:
а – поперечное сечение; б – план; h – толщина балласта

К охранным приспособлениям относят контруголки сечением не менее 160´160´16 мм и контррельсы (на один тип меньше путевых рельсов), укладываемые на мостах длиной более 50 м или расположенные в кривых радиусом менее 600 м (рис. 4.17 и 4.18). Их укладывают в пределах между задними гранями береговых опор, концы которых заводят за мост на протяжение не менее 10 м и сводят челноком, который заканчивается башмаком (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Схема расположения контррельсов (контруголков):
1 – береговая опора; 2 – основной рельс; 3 – контррельс; 4 – челнок; 5 – башмак

Контруголки крепят к деревянным шпалам двумя костылями, а к железобетонным – одним шурупом в соответствии с требованиями [15].

На всех мостах длиной более 25 м, а в суровых климатических условиях 10 м и высотой более 3 м предусматривают двусторонние тротуары с перильным ограждением высотой 1,1 м для прохода обслуживающего персонала (рис. 4.20).

Тротуары на железобетонных пролетных строениях индустриального изготовления устраивают в виде съемных конструкций в соответствии с требованиями [15].

На мостах длиной более 50 м, а в суровых климатических условиях 25 м, предусматривают специальные площадки – убежища для размещения людей и материалов при проходе поездов. Размеры убежищ вдоль оси моста должны составлять 3 м, а поперек – 1 м [15].

Для отвода воды из балластного корыта применяют водоотводные трубки диаметром 150 мм (рис. 4.21). Водоотводные трубки располагают в корне внешней консоли плиты балластного корыта с шагом, обеспечивающим сток с уклоном не менее 0,030. При этом должно выполняться условие, при котором на 1 м² поверхности водосбора приходится 5 см² площади поперечного сечения трубки. В местах сопряжения водоотводных трубок с бетоном плиты устраивают гидроизоляцию (рис. 4.21).

Для обеспечения долговечности пролетных строений и предохранения бетона от воздействия воды на поверхности плиты балластного корыта выполняют гидроизоляцию (рис. 4.22, 4.23).

Рис. 4.22. Гидроизоляция балластного корыта: а – поперечное сечение; б, в – заделка изоляции в узлах 1 и 2

Рис. 4.23. Устройство изоляции для условий сурового климата: 1 – защитный слой; 2 – изольная грунтовка;
3 – армирующий материал; 4 – сетчатая ткань; 5 – тиоколовая мастика