Основные сведения о железобетонных мостах (материалы, основные системы железобетонных мостов)

Материалы, используемые при строительстве мостов.

Железобетон получил большое и разнообразное применение в мостах и других сооружениях. Он одинаково пригоден для различных конструктивных форм и систем. Из него возводят не только сводчатые конструкции, присущие камню и бетону, но и балочные, выполняемые из стали и дерева, а также рамные конструкции.

Высокие механические свойства и отличные строительные качества дают возможность применять железобетон для элементов и конструкций различных размеров.

Доступный для изготовления на строительной площадке и в заводских условиях железобетон позволяет возводить сооружение как полностью на месте, так и более успешным при массовом изготовлении индустриальным методом. В последнем случае элементы и блоки, изготовленные на заводе, доставляют на строительную площадку, где их монтируют в готовую конструкцию. Унификация монтажных элементов вплоть до организации проката стандартных профилей, а также механизация работ приближают железобетонные конструкции к металлическим. А благодаря высокой пластичности при изготовлении и капитальности в службе делают их перспективными.

В настоящее время железобетон в большой мере вытеснил из строительства дерево и сталь. Сборный железобетон составляет основу современного индустриального строительства.

Доброкачественно изготовленные железобетонные сооружения не требуют периодической окраски, как металлические и не нуждаются в регулярной расшивке швов, необходимой для каменных мостов.

Первое применение железобетонных пролетных строений и других конструкций из железобетона, в частности шпал, на отечественных дорогах относится еще к началу текущего столетия. Некоторые из таких пролетных строений, несмотря на применение их, впервые, остаются до сих пор в хорошем состоянии. В 40-е годы было построено немало крупных и оригинальных железобетонных мостов (через р. Днепр у Запорожья с пролетом 220 м, через р. Москву у Химок под четыре железнодорожных пути и т. п.).

Новый этап в развитии железобетонного мостостроения начат изготовлением предварительно напряженного пролетного строения (1946 г.). В применении к отдельным элементам этот прогрессивный метод совершенствования железобетона осуществлялся и ранее.

За шесть десятилетий развития железобетона мостовое хозяйство железных дорог пополнилось тысячами железобетонных сооружений самых разнообразных конструкций. Во многих из них в различные периоды эксплуатации, а нередко еще при изготовлении мостовых конструкций обнаруживались те или иные дефекты, преимущественно трещины.

Наблюдавшиеся в железобетоне трещины, главным образом, снижают долговечность конструкции и, требуя ремонта, удорожают эксплуатацию. В отдельных случаях развитие трещин принимало и угрожающий характер, что приводило к необходимости замены конструкций уже в первое время их эксплуатации.

Стремление предотвратить повторение дефектов, поиски новых, более экономичных и удачных конструкций вызывали изменение, проектов, включая технологию изготовления и монтажа, которая для железобетона имеет особое значение. В отличие от стальных конструкций, являющихся продуктом двух самостоятельных производств — металлургии и строительного производства, железобетонные конструкции (не считая исходного сырья, как и для стали) выполняют в один прием. Получение железобетона как строительного материала и формование конструкции слитны, что требует более сложных мер обеспечения гарантированного качества изделий и повышенного пооперационного контроля. Это в не меньшей мере относится к изготовлению железобетонных изделий силами дистанций пути, строительных и ремонтных формирований.

Различные системы и виды железобетонных мостов.

Среди железобетонных мостов наиболее многочисленны балочные малых и средних пролетов. Наряду с разрезными распространены, хотя и менее, неразрезные и консольные пролетные строения с целью увеличения пролетов при минимальной строительной высоте балок.

Уменьшение строительной высоты достигается также применением рамных мостов. В них опоры составляют одно целое с пролетным строением, благодаря чему уменьшается не только высота пролетного строения, но и толщина опор.

Балочные и рамные мосты с увеличением пролетов получаются все более громоздкими и неэкономичными. Устройство ферм вместо балок сокращает расход материалов и снижает массу пролетных строений, но сложнее. В послевоенные годы разрабатывались проекты различных пролетных строений с фермами для пролетов 33—110 м. Некоторые из них пролетом до 66 м осуществлены и эксплуатируются, но распространения не получили, уступая сталежелезобетонным пролетным строениям.

Большие пролеты до 200 м и более в железобетонных мостах перекрывают арочными пролетными строениями с ездой поверху, понизу и посередине.

Во всех мостах перечисленных видов, исключая рамные, опоры сооружают каменные, бетонные, в том числе с использованием железобетона для подферменников, подферменных плит, свай и ростверков, а также целиком железобетонные. Все эти опоры не отличаются от таких же опор металлических и каменных мостов.

В рамных мостах из железобетона выполнены и самые опоры, поскольку они составляют одно целое с пролетными строениями. Железобетонные опоры широко применяют для путепроводов, где по условиям подмостового проезда, как правило, недопустима большая толщина опор, неизбежная при бетонной и бутовой кладке из-за их малого сопротивления растяжению.

Использование железобетона в опорах мостов снижает объем, ускоряет постройку опор, благодаря применению, в частности, пустотелых, стоечно-рамных сборных конструкций.

Изготовление железобетонных конструкций в монолитном виде, т. е. с бетонированием на месте постройки моста связано с выполнением большого объема трудоемких опалубочных, арматурных и бетонных, а также других работ по устройству подмостей, транспортированию материалов и т. д. Поэтому в дальнейшем для индустриализации возведения железобетонных мостов были созданы цельноперевозимые, блочные и некоторые другие виды конструкций, приспособленных для перевозки и сборного строительства.

Важным фактором, влияющим на выбор таких конструкций, являются транспортные возможности. Транспортирование пролетных строений, элементов опор ограничивается габаритом подвижного состава, а также грузоподъемностью погрузочно-разгрузочных кранов и подвижного состава.

Пролетные строения нормальной ширины (4,9 м) цельноперевозимы лишь при пролетах до 3,4 м (на обращающемся подвижном составе габарита 1-Т поперек платформы).

К условиям перевозки приспособлено пролетное строение с шарнирным прикреплением тротуарных консолей. Консоли на время транспортирования ставят вертикально, а после установки на опоры приводят в горизонтальное положение. Недочет этой конструкции в том, что надо заделывать швы над шарнирами цементным раствором и склеивать гидроизоляцию на месте работ, а не на заводе. Но основной дефект в том, что наблюдается расстройство шарнирных консолей в эксплуатации.

Подобно шарнирным применяли приставные консоли из уголков. Но по действующим ТУ ширина балластного корыта поверху увеличена по крайней мере до 3,6 м, что уже исключает перевозку таких пролетных строений на подвижном составе габарита 1-Т.

Наиболее практична блочная конструкция с расчленением пролетного строения чаще всего на два блока по ширине моста.

Известно членение и по высоте пролетных строений, а также по длине пролета, в частности, сборных ферм и арочных конструкций. Разрезка по длине пролетных строений на блоки выполнима, однако, лишь при устройстве надежных стыков, долговечных и равнопрочных блокам. В конструкциях с предварительным напряжением армированные блоки стягивают при монтаже высокопрочной арматурой, закрепляя ее анкерами обычно с обжатием объединяемых блоков. Арматуру натягивают в такой мере, что и под эксплуатационной нагрузкой блоки не расходится в швах. Предварительно напряженное армирование на монтаже применяют и при объединении элементов в фермах и арках, блоков, проезда с фермами и т. д. Предварительно напряженный железобетон широко распространен при изготовлении элементов, блоков и в целом конструкций. Вместе с тем, как отмечалось, в целесообразных случаях (в частности, для сжатых элементов и частей конструкций) продолжают использовать и обычный железобетон.