8. Вспомогательные сооружения и устройства для монтажа пролетных строений
Временные вспомогательные сооружения и устройства для монтажа пролетных строений должны проектироваться преимущественно с использованием инвентарных конструкций заводского изготовления (прил. 4–7). Применение индивидуальных конструкций (включая деревянные) допускается в особых случаях при невозможности использования инвентарных.
Схемы подмостей, конструкций оснований и надстройки для сборки пролетных строений выбирают с учетом конструкции пролетного строения, принятого способа монтажа и местных условий мостового перехода (гидрологических, геологических, судоходных и др.).
При проектировании причалов и плавучих опор, предназначенных для перевозки пролетных строений, надлежит учитывать наинизший возможный в период перевозки уровень воды вероятностью понижения 10 %.
Проектирование ВВСУ при различных схемах монтажа пролетных строений сопровождается: проверкой прочности и устойчивости элементов главных ферм на монтажные нагрузки; усилением элементов нижнего пояса ферм в примыкающих к опорным узлам панелях при навесном монтаже; усилением подвесок пролетного строения при его надвижке; проверкой прочности соединительных элементов при навесном монтаже; проектированием анкерных устройств или пригрузов, выносных опор и аванбеков при полунавесном и навесном монтаже; проектированием и расчетом тяговых приспособлений, якорных устройств и накаточных устройств при надвижке пролетных строений и т.п.
8.1. Конструирование
Промежуточные опоры и сборочные подмости для полунавесной сборки пролетного строения, их конструкции, количество, места размещения в пролете и конструкции их элементов назначают с учетом следующих условий:
– для сборки пролетных строений со сквозными фермами временные опоры следует располагать под основными узлами;
– обеспечение устойчивости положения и прочности собираемых элементов и элементов собранной части пролетного строения в момент перед опиранием его переднего конца на последующую опору или приемную консоль; в течение всего времени монтажа пролетных строений обеспечивается свобода температурных деформаций;
– обеспечение прочности и устойчивости положение промежуточной опоры при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок в их невыгодном сочетании;
– отметка верха опор должна назначаться с учетом установки под нижними поясами пролетного строения домкратов, сборочных и страховочных клеток высотой, обеспечивающей удобство работ по установке соединений (обычно 80 см).
При полунавесном монтаже пролетных строений на временных опорах сборочные и страховочные клетки и домкраты для выверки строительного подъема, а также регулирования напряжений, устанавливаются в местах, где исключены потеря местной устойчивости или повреждения монтируемой и поддерживающей конструкции (в противном случае конструкции усиливаются по расчету).
Опирание домкратов на металлическое основание (клетки, оголовок) следует производить через фанерные прокладки, а на деревянное основание – через стальную распределительную плиту (например, рельсовый пакет). Опирание пролетного строения на домкраты допускается только через распределительную стальную плиту. Во всех случаях на верхнюю часть домкрата и под него укладывается фанерная прокладка.
На оголовках промежуточных опор должны быть предусмотрены домкратные батареи с опорными (страховочными) клетками для регулирования положения монтируемого пролетного строения, например, при просадках опор. Отметки верха оголовков опор следует назначать из условия обеспечения проектного положения опорных узлов пролетного строения с учетом возможных деформаций опоры и прогиба монтируемой консоли.
В случаях, когда прогиб монтируемой консоли велик, для опирания конца пролетного строения на опору предусматривают монтаж в повышенном уровне, устраивают столики, аванбеки, подъемные приспособления на конце консоли и т.п.
Оголовки опор и опорные устройства должны быть оборудованы рабочими площадками, отвечающими общим требованиям техники безопасности, в том числе при работе на высоте.
На реках с карчеходом и в судовых ходах надстройка опор и нижний ростверк следует объединить для предотвращения сдвига опор.
Для защиты одиночных стоек от повреждений при навале бревен рекомендуется устраивать защитные стенки треугольного очертания в плане.
Стойки опор должны быть связаны в неизменяемую пространственную конструкцию поперечными, продольными, а в необходимых случаях диагональными и горизонтальными связями.
Опоры для надвижки (перекатки) пролетных строений, их количество и взаимное расположение в пролетах моста и на насыпи подхода, количество, размеры опор и стапелей назначают из условий:
прочности и устойчивости против опрокидывания надвигаемого пролетного строения в момент перед накаткой его переднего конца или аванбека на очередную промежуточную или капитальную опору (обстройку опоры);
прочности и устойчивости против опрокидывания опоры под действием вертикальных и горизонтальных нагрузок в их невыгодном сочетании;
возможности размещения устройств скольжения, накаточных путей и опорных площадок для установки домкратов на оголовке опоры.
В местах сопряжения опор (стапеля) с капитальными опорами для обеспечения плавного перехода перекаточных устройств подмостям (стапелю) необходимо придать строительный подъем, учитывающий упругие и остаточные деформации их под нагрузкой.
При расположении сборочного стапеля на насыпи подхода следует обеспечивать достаточную жесткость основания за счет заблаговременной отсыпки насыпи с послойным уплотнением или за счет устройства жесткого лежневого или свайного основания.
Стапели для сборки надвигаемой конструкции выполняют из шпальных клеток, бетона или временных опор, обстроенных перекаточными устройствами.
Конструкция опор и нижних накаточных путей, укладываемых на насыпи, должна обеспечивать возможность регулирования их положения по высоте в пределах до 1/100 высоты насыпи, в связи с возможными просадками насыпи.
На оголовках опор предусматриваются распределительные ростверки, обеспечивающие восприятие и передачу возникающих при надвижке горизонтальных и вертикальных сил. Конструкция их должна предусматривать возможность размещения на них устройств скольжения, устройств для поддомкрачивания и ограничения боковых смещений пролетного строения. Отметки их назначают с учетом принятого уровня надвижки пролетного строения, прогиба его консоли в момент перед накаткой её на промежуточную или капитальную опору и упругих и остаточных деформаций опор под нагрузкой.
При расположении накаточных путей (устройств скольжения) под продольными балками проезжей части с целью предотвращения поперечного опрокидывания пролетного строения на распределительных ростверках временных опор под поясами главных ферм предусматриваются страховочные клетки с зазорами не более 3 см.
Пирсы для поперечной перекатки на опоры пролетных строений, смонтированных в пролете на параллельной оси моста, следует располагать по продольной оси опор с низовой их стороны.
Также с низовой стороны моста устраивают плавучие пирсы и подмости для сборки пролетных строений, располагают их под опорными узлами перпендикулярно оси собираемого пролетного строения.
Накаточные пути, устройства скольжения, перекаточные устройства, тяговые и тормозные устройства, применяемые при надвижке (перекатке) пролетных строений, должны обеспечивать плавное, без рывков и перекосов движение перемещаемых конструкций, надежность их закрепления и безопасность работ.
Конструкции устройств скольжения и накаточных путей должны обеспечивать:
– возможность поворота опорных сечений пролетных строений;
– исключение смещения надвигаемой конструкции поперек направления надвижки;
– контроль горизонтальных усилий, передающихся на опоры, с автоматическим выключением (например, концевым выключателем) механизмов надвижки при превышении заданных значений деформаций.
Конструкция накаточных путей (устройств скольжения) должна обеспечивать возможность размещения домкратов для установки пролетного строения на накаточные пути и опорные части.
Накаточные пути для надвижки пролетных строений, расположенные на насыпи подходов, преимущественно из старогодных рельсов на деревянных поперечинах, укладываются на щебеночный или крупнозернистый песчаный балласт, толщина которого под подошвой шпалы должна быть не менее 25 см.
Накаточные пути в виде различного количества рельсов с каретками и роликовыми тележками используют в последние годы редко и преимущественно для поперечной перекатки пролетных строений.
Для продольной надвижки пролетных строений чаще применяют различные схемы устройств скольжения с применением антифрикционных полимерных прокладок (рис. 8.1). Антифрикционные прокладки изготовляют из фторопласта, полиэтилена или нафтленовой ткани.
Рис. 8.1. Схема устройства скольжения с переставными полимерными прокладками: 1 – путь скольжения; 2 – контртело; 3 – полимерная прокладка; 4 – резиновый шарнир; 5 – надвигаемая конструкция
Размер прокладок в плане должен быть не менее 2020 см. Контртело (элемент, по которому перемещается антифрикционная прокладка) изготовляют из полированных листов нержавеющей стали, конструкционной, хромированной, полированной или покрытой эмалью стали.
Упругую прокладку между фторопластом (нафтленом) и нижней поверхностью пролетного строения выполняют из пятислойной фанеры или доски из древесины твердых пород, на которую наклеивают полимерную прокладку.
Проектное положение пролетных строений в плане в процессе их надвижки может быть обеспечено специальными направляющими устройствами (рис. 8.2), рассчитанными на восприятие бокового усилия при надвижке. Они располагаются не менее чем на трети опор, в том числе на первой по ходу надвижки промежуточной опоре.
При применении полимерных устройств скольжения необходимо заземлять надвигаемую конструкцию на всех стадиях сборки и надвижки.
Тяговые (толкающие) устройства должны обеспечивать плавную надвижку конструкций и иметь тормозные и стопорные приспособления и ограничители грузоподъемности.
Тормозные устройства предусматривают в случаях:
– надвижки по уклону, тангенс угла которого превышает половину коэффициента трения в накаточных устройствах;
– надвижки с помощью тяговых лебедок;
– если ветровая нагрузка вдоль надвижки более 0,5 нормативного усилия трения в устройствах скольжения.
Рис. 8.2. Направляющее устройство: 1 – домкрат винтовой; 2 – обрезиненный направляющий ролик; 3 – устройство скольжения; 4 – опорная конструкция
В остальных случаях ограничиваются стопорными устройствами, ограничивающими возвратные движения надвигаемой конструкции.
Для перемещения пролетных строений применяют лебедки с достаточной канатоемкостью барабана и систему полиспастов. В настоящее время чаще используют домкраты (гидроцилинды с большим ходом поршня) и домкратные установки (батареи) с тяговой системой. Для размещения домкратных установок в пойменном пролете сооружают специальную анкерную временную опору. Тяговый трос от домкратной системы крепится за хвостовую часть надвигаемого пролетного строения.
При надвижке пролетных строений с помощью домкратов, упираемых в хвостовую часть пролетного строения, устраивают передвижные упоры и съемные вставки, устанавливаемые между домкратами и торцом пролетного строения.
Плавучие опоры и устройства для перевозки и монтажа пролетных строений проектируют с учетом данных о режиме реки в районе перевозки (глубина воды, скорость и направление течения, высота волны, отметка уровня воды в период перевозки вероятностью превышения и понижения 10 %, сроки ледостава, образование размывов и отмелей), режиме судоходства и лесосплава, о преимущественном направлении и скорости ветра (роза ветров) и температурном режиме.
Размеры и водоизмещение плашкоутов, и их взаимное расположение принимают исходя из условия обеспечения необходимой грузоподъемности и остойчивости в продольном и поперечном направлениях как отдельных плавучих опор, так и плавучей системы в целом.
При этом необходимо соблюдать зазоры между бортами плавучих опор, пирсами и постоянными опорами не менее 0,5 м при выводе плавучей системы из ковша и 1 м при установке её в пролете.
Запас глубины воды под днищем плавучих опор должен быть не менее 0,2 м, с учетом возможного колебания горизонта воды вероятностью повышения и понижения 10 %.
Плашкоуты плавучих опор проектируют (комплектуют) преимущественно с использованием универсальных металлических понтонов закрытого типа КС (прил. 5), допускающих балластировку через донные отверстия, а сброс водного балласта – подачей сжатого воздуха в балластируемые понтоны. В условиях возможного резкого подъема воды в результате нагона её ветром использование указанных понтонов закрытого типа является обязательным.
Плашкоуты плавучих опор из понтонов следует компоновать прямоугольного очертания в плане, располагая понтоны симметрично оси опорного давления и продольной стороной в направлении действия наибольшего изгибающего момента. Допускается объединение понтонов типа КС высотой борта как 1,80 м, так и 3,60 м (при достаточной глубине воды)
Для плашкоутов могут быть использованы металлические палубные баржи при достаточной прочности и жесткости их корпуса или при его усилении. Допускается использование сухогрузных и наливных барж с продольной и поперечными переборками.
Кроме того, необходимо руководствоваться следующими условиями:
максимальную длину барж рекомендуется принимать не более 50 м;
грузоподъемность барж – не менее чем на 25 % больше расчетной нагрузки на них;
при образовании плавучей опоры из нескольких барж последние должны быть однотипные и одинаковой грузоподъемности, они жестко соединяются между собой в поперечном направлении.
Плавучие опоры прямоугольного в плане очертания, имеющие значительную ширину и осадку, перемещаемые при скорости течения более 1 м/с, следует оборудовать обтекателями, преимущественно закрытого типа, а в носовой и кормовой частях должны иметь фальшборта. Высота фальшборта должна быть не более hф = 1,5 hв – hб, где hв – расчетная высота волны, возможная во время перевозки пролетных строений, вероятностью превышения 10 %; hб – высота сухого борта при крене плавучей системы на нос или корму от действия расчетной ветровой нагрузки.
При значительных сосредоточенных нагрузках на плавучую опору от веса перевозимого пролетного строения для распределения усилий в плашкоуте плавучей опоры рекомендуется (рис. 8.3):
применение металлических ферм усиления, включаемых в совместную с плашкоутом работу;
создание предварительного напряжения в плавучей опоре путем придания плашкоуту обратного выгиба посредством балластировки его концевых частей, объединения обстройки с плашкоутом в единую конструкцию и последующего сбрасывания балласта.
Пролетное строение при этом должно быть раскреплено тросовыми расчалками за носовую и кормовую части плашкоутов. В составе этих расчалок применяются натяжные устройства.
Высоту обстройки плавучих опор назначают исходя из возможного максимального уровня воды в период перевозки, с учетом длительных и суточных колебаний его.
Плавучие опоры оборудуют средствами для регулирования и контроля находящегося в них водного балласта, положения пролетного строения по высоте, перемещения плавучей системы, раскрепления пролетного строения к постоянным опорам при заводке в пролет моста, раскрепления плавучих опор между собой и с пролетным строением и раскрепления на якорях при сильном ветре.
Плашкоуты из понтонов КС используют для установки различных сухопутных кранов и копров, а также для перевозки строительных конструкций и материалов с учетом конструктивных особенностей таких систем и при обеспечении плавучести, остойчивости и дифферента.
Рис. 8.3. Схема установки для перевозки и монтажа пролетного строения длиной 110 м на плавучих опорах (плашкоутах) из понтонов КС