Сталежелезобетонные пролетные строения

Особенностью сталежелезобетонных пролетных строений является жесткое объединение железобетонной плиты проезжей части со стальными главными балками, которое обеспечивает их совместную работу. Эффект заключается в том, что при жестком их объединении возникает сжатие железобетонной плиты при изгибе балок. Это приводит к уменьшению сжатой зоны сечения верхних поясов стальных балок, повышению горизонтальной жесткости пролетных строений, снижению расхода стали на 12–18 % [11] (рис. 6.8).

Применяют два типа сталежелезобетонных пролетных строений – с ездой на балласте и по железобетонной плите. Железобетонную плиту выполняют монолитной и сборной. В современных железнодорожных сталежелезобетонных пролетных строениях широкое распространение получили сборные железобетонные плиты с поперечными швами.

Рис. 6.8. Конструкция сталежелезобетонного пролетного строения: а – план;
б – фасад пролетного строения; в – план нижних продольных связей; г, д – поперечный разрез на опоре и в пролете

Мостовое полотно с ездой на балласте сталежелезобетонных пролетных строений имеет преимущество, заключающееся в том, что обеспечивает благоприятные условия при движении поездов при однородности пути на мосту и подходах, а также упрощает содержание и ремонт пути. К числу недостатков данного пролетного строения относят большой собственный вес; сложность устройства, ремонта гидроизоляции и водоотвода.

Железобетонную плиту объединяют со стальными балками с помощью упоров различной конструкции и гибких анкеров, прикрепляемых к поясам балок преимущественно сваркой, что вызывает концентрацию напряжений (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Упоры и анкеры сталежелезобетонных пролетных строений: а, б – гибкие анкеры; в, г, д, е – жесткие анкеры из уголка, тавра, кольца и подковы; ж – закладная деталь с гибкими анкерами и горизонтальным листом для прикрепления высокопрочными болтами (на плане анкеры не показаны); 1 – верхний лист стальной балки; 2 – гибкий петлевой анкер; 3, 4 – вертикальный, гори­зонтальный листы; 5 – отверстия для высокопрочных болтов

Анкеры и упоры воспринимают сдвигающие силы, возникающие при изгибе сталежелезобетонных балок, от разницы температур балки и плиты, от усадки ползучести бетона.

В современных железнодорожных пролетных строениях железобетонные плиты прикрепляют к стальным балкам высокопрочными болтами с помощью закладных деталей (рис. 6.10) [23].

Рис. 6.10. Объединение сборной железобетонной плиты со стальной балкой закладными деталями упоров, прикрепляемых высокопрочными болтами: ВОТ – водоотводная трубка

В железнодорожных мостах находит применение объединение сборной железобетонной плиты и верхнего пояса балки высокопрочными болтами, обжимающими плиту (рис. 6.11) [23].

Блоки железобетонных плит соединяют между собой сваркой выпусков арматуры с заполнением швов бетоном и последующим устройством гидроизоляции и защитного слоя, а также эпоксидным клеем с обжатием стыков домкратами.

Главные балки сталежелезобетонных пролетных строений имеют составное двутавровое сечение с высотой (1/13¸1/15)l_р, толщиной стенок 12–14 мм. Для устойчивости стенки балок укрепляют вертикальными ребрами жесткости, а при пролетах 45 м и более еще и продольными ребрами жесткости в сжатой зоне (см. рис. 6.8). Верхние пояса балок состоят из одного горизонтального листа, а нижние – из одного или двух листов разной толщины и ширины для уменьшения площади сечения поясов от середины пролета к опорам. Балки объединяют продольными и поперечными связями с крестовой решеткой (см. рис. 6.8).

Балки типовых сталежелезобетонных пролетных строений (типовой проект серии 3.501-49, инв. № 739, ГТМ,1976 г.) изготовляют из сталей марок 10Г2С1Д и 15ХСНД, плиты – из бетона классов В40 и F300. Проект разработан под один железнодорожный путь с ездой на балласте полной длиной пролетов 18,8; 23,6; 27,6; 34,2; 45,8; 55,8 м.

В 1989 г. разработаны конструкции сталежелезобетонных пролетных строений высокой заводской готовности с полной длиной 18,2; 23,0;27,0; 33,6 и 45 м (типовой проект серии 3.501.9-151, ГТМ, 1989 г. для однопутных и многопутных железнодорожных мостов, на прямых и кривых участках радиусом 300 м, а также в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью до 9 баллов). Сплошные балки пролетных строений изготовляют из стали марок 15ХСНД-2 (обычное и северное исполнение А) и 10ХСНД-3 (северное исполнение Б), а железобетонные плиты – из бетона классов В35 и В40 (рис. 6.12) [23].

Рис. 6.12. Конструкция сталежелезобетонного пролетного строения высокой заводской готовности: а – поперечное сечение в пролете; б – то же на опоре; t – толщина элемента; H – высота балки

Применение сталежелезобетонных конструкций в железнодорожных мостах приводит к существенной экономии стали, особенно в пролетных строениях высокой заводской готовности. Однако применение данных типовых решений в настоящее время имеет ограничения.