Конструкции арочных мостов со сплошными сводами

В арочных мостах применяется цилиндрический свод в виде криволинейной плиты, ширина которой значительно больше ее толщины. Арочные мосты со сводами наиболее просты по конструкции и имеют хороший внешний вид: в зависимости от отношения основных размеров и конструктивных решений подсводного строения они могут быть ажурными как металлические, монументальными как каменные. Мосты со сводами могут быть только с ездой поверху.

Своды могут иметь прямоугольное (рис. 19.3, а), ребристое (рис. 19.3, б) и коробчатое (рис. 19.3, б) поперечное сечение.

В конструктивном отношении наиболее просты сплошные прямоугольные своды. Их применяют при пролетах 60-80 м, толщина свода в ключе (1/60-1/70)l.

В бесшарнирных сводах их толщина плавно возрастает к пятам на 30—40%. Ширина свода по условиям поперечной жесткости посередине пролета должна быть не менее 1/15 пролета. При переменной ширине свода в ключе она принимается равной 1/20 пролета, а у пят не менее 1/10—1/12 пролета. При устройстве нескольких параллельных сводов, не связанных между собой, ширина каждого из них должна быть не менее 1/20 пролета и меньше 3 м.

Своды армируют криволинейными продольными рабочими стержнями в нижней и верхней их зонах. Перпендикулярно рабочим стержням ставят распределительную арматуру. Верхнюю и нижнюю арматуру связывают хомутами. Процент армирования сплошных прямоугольных сводов принимают в пределах 0,2-0,4%. Надсводное строение при таких сводах принимают в виде поперечных стенок (рис. 19.4, а), поддерживающих проезжую часть.

Ребристые своды требуют меньших расходов бетона, но сложнее в производстве. Положение плитной части свода приходится переводить из верхней части свода в нижнюю в соответствии с объемлющей эпюрой изгибающих моментов из расчета, чтобы она находилась в сжатой зоне свода. Процент армирования ребристых сводов в связи с меньшей площадью бетонного сечения несколько больший, чем в сплошных, и составляет 0,8-1,2%.

При больших пролетах целесообразно применять своды коробчатого сечения (рис. 19.4, б). Благодаря сосредоточению материала по верхней и нижней плитам коробчатый свод значительно рациональнее сплошного прямоугольного. Пустоты в коробчатых сводах составляют 30-50% поперечного сечения свода. Относительная высота коробчатых сводов несколько больше, чем сплошных, и составляет 1/40-1/60 пролета. Процент армирования коробчатых сводов составляет 0,5-0,8%.

При ребристых и коробчатых сводах надсводное строение состоит из надсводных стоек, поддерживающих проезжую часть.

Стойки опираются на ребра сводов и поддерживают плиту проезжей части с помощью продольных и поперечных балок (см. рис.19.4,б).

В широких мостах применяются два (или несколько) параллельных свода, которые могут соединяться для совместной работы диафрагмами.

Проезжую часть над проемами между сводами устраивают монолитной или сборной. В первом случае она принимает участие вместе с диафрагмами в поперечном распределении временной нагрузки.

Конструкции мостов с арками

Переход от сплошного свода к системе параллельных сводов, а от них к параллельным аркам — пример целесообразной концентрации материала в более мощных и более эффективных элементах. Поперечное сечение арок принимают при небольших пролетах прямоугольным, а при больших пролетах – двутавровым и коробчатым. Высоту прямоугольного сечения арки принимают в 1,5-2 ширины его, отношение высоты сечения к пролету — от 1/40 до 1/60. При высоте арки более 1 м применяют двутавровые сечения, а при высоте более 1,5 м — коробчатые сечения арок.

Коробчатые арки наиболее целесообразны, но по технологическим и эксплуатационным соображениям они могут применяться только при больших их высотах, когда обеспечивается свободный доступ во внутреннюю их полость. Отношение высоты к пролету для двутавровых и коробчатых арок несколько больше, чем для прямоугольных, и составляет 1/30-1/50.

В соответствии с огибающей эпюрой изгибающих моментов высоту арок иногда проектируют переменной: в бесшарнирных арках увеличивают от ключа к опорам, а в трехшарнирных—увеличивают от шарниров к четвертям пролетов.

В мостах с ездой поверху количество арок в поперечном сечении зависит от ширины моста. Расстояние между арками обычно колеблется от 2 – 3 до 5 – 6 м. В узких местах принимают две арки, в широких количество арок увеличивают и принимают его обычно четным. Арки связывают между собой распорками для обеспечения их устойчивости и пространственной работы. Для обеспечения жесткости пролетного строения в поперечном направлении расстояние между осями крайних арок принимают не менее 1/20 пролета. При езде понизу и пониженной езде пролетное строение по конструктивным соображениям имеет только две арки, расстояние между которыми определяется шириной ездового полотна.

Арки армируют продольными стержнями по верхней и нижней зонам сечения. Продольную арматуру охватывают хомутами. В бесшарнирных арках рабочую арматуру заанкеривают в теле опоры.

В двухшарнирных арках небольших пролетов (до 50 м) могут быть применены простейшие шарниры с применением стальных или свинцовых прокладок и продольного стержня, воспринимающего действие поперечных сил (рис. 19.6, б).

При больших пролетах шарниры обычно выполняют стальными с цилиндрическими опорными поверхностями (рис. 19.6, г).

В местах передачи усилий от шарниров бетон усиливают сетками.

Надарочная конструкция в мостах с арками аналогична надсводной конструкции в мостах с параллельными сводами. Она включает стойки (рис. 19.6, а, в), опирающиеся на арки и поддерживающие проезжую часть с помощью системы продольных и поперечных балок.

Конструкцию проезжей части в мостах с арками отделяют от арок швами (см. рис. 19.6, а), чтобы предотвратить появление дополнительных усилий в ней и в надарочных стойках от совместной работы с арками. Значительные дополнительные усилия от температурных деформаций могут возникать в коротких стойках, относительная жесткость которых больше, чем в длинных. На концах этих стоек поэтому устраивают шарниры, что исключает возникновение в них изгибающих моментов.

Пролетные строения мостов с арками сооружают монолитными, сборными или устраивают сборное надарочное строение с монолитными арками. В полностью сборных арочных мостах арки монтируют из двух полуарок (рис. 19.7, а) или из более мелких блоков (рис. 19.7, б).

Монтаж полуарок подъемными механизмами возможен при пролетах до 40-60 м, при доставке полуарок на плаву такие конструкции применялись при пролетах до 150 м. Монтаж арок из мелких блоков позволил обеспечить строительство арочного моста с рекордным пролетом 390 м.

Надарочное строение возводят сборным из стоек, поперечных стенок или рам, поддерживающих элементы проезжей части.

По стойкам укладывают ригели, на которые опирают плитные или ребристые элементы проезжей части (рис. 19.7, б). Стойки и ригели надарочной части могут быть объединены в рамные блоки (см. рис. 19.7, а). Над арками вместо стоек могут быть применены стенки (см. рис. 19.7, б). По стенкам укладывают ригель, на который опираются блоки проезжей части. Применяют также надарочную конструкцию, в которой по стойкам монтируют продольные балки (рис. 19.7, г), а по ним блоки проезжей части из типовых элементов балочных пролетных строений.

Пролетные строения из арочных дисков

Арочным диском называют элемент пролетного строения, в котором арка выполнена в монолите с надарочным строением, нижний его пояс криволинеен, а верхний прямолинеен. Из двух дисков монтируется арочное трехшарнирное пролетное строение (рис. 19.8), поперечное сечение которого может быть ребристым (рис. 19.8 а) или коробчатым (рис. 19.8. б). Часть стенок вблизи опор иногда заменяют стойками, к которым монолитно присоединена проезжая часть. Арочные диски до настоящего времени обеспечивали перекрытие пролетов до 120 м только в мостах с ездой поверху.

Пролетные строения из арочных дисков могут быть монолитными и сборными. При благоприятных грунтовых условиях и возможности доставки дисков в пролет на плаву при применении арочных дисков может быть обеспечена максимальная степень сборности пролетного строения (только из двух элементов).