Сооружение каменных и бетонных мостов

Работы по сооружению каменных и бетонных мостов включают в себя возведение опор и сводов. Возведение сводов является наиболее сложной работой, требующей устройства кружал и подмостей.

Своды каменных и бетонных мостов возводятся на временных дере­вянных или металлических конструкциях — кружалах (рис. 5.9), под­держивающих кладку сводов до их замыкания и последующего раскру-жаливания. Кружала передают нагрузку от веса свода на подмости, а последние на грунт. Конструкции кружал разнообразны: стоечные, под-косные, ригельно-подкосные, веерные, арочные. Кладка свода произво-

Рис. 5.9. Виды кружал: а — стоечные; б — ригельно-подкосные; в — веерные; г — арочные

дится на сплошном дощатом настиле, который поддерживается попере­чинами, уложенными на косяки кружал. Верхняя часть кружал соответ­ствует очертанию свода и состоит из настила, обрешетки и косяков. Сплошной настил кружал является опалубкой нижней поверхности сво­да и выполняется из досок. Обрешетка, поддерживающая доски насти­ла, делается из брусьев или из бревен, отесанных на два канта. Кружала устраивают из пиленного леса, а подмости — из круглого леса (бревен). Основанием подмостей являются лежни или сваи. Для кладки сводов, кроме деревянных кружал, применяют металлические, инвентарные. Кладка сводов из естественных камней или бетонных блоков выполня­ется с радиальными швами, перпендикулярными внутреннему очерта­нию свода, на всю толщину. Во избежание появления трещин и дефор­маций кружал кладка сводов малых пролетов (до 10 м) ведется от обоих пят к замку на всю толщину и ширину свода. Кладка сводов больших пролетов производится секциями. Освобождение свода от кружал и вклю­чение его в работу ведется плавно при помощи соответствующих при­способлений, устанавливаемых между подмостями и кружалами во время их возведения. Простейшими приспособлениями для раскружаливания сводов малых пролетов служат клинья. Более равномерное опускание

Рис. 5.10. Приспособления для раскружаливания: а — клин; б — колодка; в — песочница; г — схема установки гидравлических домкратов; I-I и II-II — последовательность пропила; 1 — поршень; 2 — ци­линдр; 3 — выпуск песка; 4 — домкрат; 5 — ниша; 6 — пустой шов; 7 — кладка повышенной прочности

кружал обеспечивается использованием колодок, еще более плавное раскружаливание достигается с использованием песочницы (рис. 5.10). Песочница состоит из металлического цилиндра, наполненного сухим и чистым песком, и деревянного или бетонного поршня. Опускание кру­жал производится выпуском песка через 4—5 отверстий диаметром 20—35 мм, расположенных в нижней части цилиндра. Раскружали-вание ведется поэтапно: 4—6 этапов для малых мостов и 8—9 этапов для средних и больших мостов. Между этапами соблюдаются времен­ные интервалы не менее 20—30 мин, необходимые для того, чтобы свод постепенно включался в работу.

Своды больших пролетов раскружаливают при помощи гидравличе­ских домкратов.

Глава 6 ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОСТЫ

Железобетон — материал для искусственных

Сооружений

Железобетон представляет собой искусственный строительный ма­териал, состоящий из бетона и стали, работающих совместно. Необхо­димая прочность бетона, его плотность, морозостойкость и долговеч­ность обеспечиваются соответствующим подбором состава бетона. Прочность и плотность бетона зависят от количества цемента и водоце-ментного отношения В/Ц. Количество цемента на 1 м³ бетона должно быть не менее 250 кг, а водоцементное отношение не выше 0,6—0,65. Бетон в своем составе содержит активные и инертные составляющие. К активным относятся вяжущие вещества (цемент) и вода. Инертными со­ставляющими являются заполнители — песок и щебень или гравий.

По плотности бетоны подразделяются на особо тяжелые — более 2500 кг/м³, тяжелые — 1800—2500 кг/м³, легкие — 500—1800 кг/м³ и особо легкие — менее 500 кг/м³.

По назначению бетоны подразделяются на конструкционные — для бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений; гидро­технические — для сооружений, подверженных непосредственному действию воды; дорожные — для устройства дорожных и аэродромных покрытий; специальные — химически и жаростойкие, декоративные; особо тяжелые — для радиационной защиты и др.

Для несущих конструкций мостов применяется тяжелый бетон клас­сов с В15 по В55. При твердении бетона на воздухе он уменьшается в объеме — испытывает усадку. Особенно сильна усадка в течение перво­го года твердения, далее она постепенно затухает. Наличие арматуры в бетоне задерживает усадку и уменьшает ее примерно в 1,5 раза.

Кроме усадки, бетон обладает ползучестью, т.е. способностью под влиянием длительно действующих нагрузок наращивать деформации; бетон как бы течет. Наличие арматуры в бетоне препятствует развитию

ползучести. В железобетонных конструкциях, работающих на изгиб, верхняя зона поперечного сечения работает на сжатие, а нижняя — на растяжение. В конструкциях с обычной арматурой в стадии эксплуата­ции в растянутой зоне возникают деформации, превышающие предель­ную растяжимость бетона и приводящие к образованию трещин. Это может привести к ускоренной коррозии арматуры. Чтобы этого не допу­стить, размер предельно допустимого раскрытия трещин ограничивает­ся. При этом не удается использовать высокопрочную сталь и получить более экономичную и легкую железобетонную конструкцию. В тех слу­чаях, когда раскрытие трещин оказывается больше предельного значе­ния, следует в проектировании переходить к конструкциям из предвари­тельно напряженного бетона, которые имеют целый ряд преимуществ и дают возможность получать большое разнообразие форм и использо­вать материалы повышенной прочности (рис. 6.1).

Принцип работы предварительно напряженного железобетона отли­чается от принципа работы обычного железобетона. В обычном железо­бетоне бетон растянутой зоны нужен в основном для защиты стальной арматуры. Роль стальной арматуры в конструкциях из предварительно напряженного железобетона заключается в том, чтобы зону растянутого бетона подвергать постоянному сжатию. Второй функцией предваритель­но напряженной арматуры является восприятие растягивающих усилий при нагрузках, близких к разрушающим. В этой стадии предварительно напряженная арматура работает как и в конструкциях из обычного же­лезобетона. Предварительно напряженный железобетон, работающий в эксплуатационной стадии в пределах упругости, — полностью однород­ный материал. Физико-механические свойства бетона не зависят от пред­варительного его обжатия. Вместе с тем применение предварительно на­пряженных конструкций позволяет получить экономию стали и бетона. Экономия металла в 1,5—2,5 раза достигается за счет применения высо­копрочной стали, а экономия бетона — за счет уменьшения главных ра­стягивающих напряжений. Для создания предварительного обжатия бе­тона применяется проволочная или стержневая арматура с высоким вре­менным сопротивлением (до 1000 мПа).

По назначению (рис. 6.2) арматура подразделяется на:

• рабочую, воспринимающую внутренние усилия в элементах;

• распределительную, укладываемую перпендикулярно стержням
рабочей арматуры и обеспечивающую равномерное распределение на­
грузки на рабочие стержни;

• монтажную, служащую для образования жесткого каркаса армату­
ры.

Рис. 6.1. Основные системы современных предварительно напряженных

железобетонных мостов: а — в СССР; б — в Японии; в — в Ливии; г — во Франции; д — в Италии; е — в Австралии (размеры даны для наибольших из перекрытых пролетов дан­ной статической системы моста)

В железобетонных конструкциях используются углеродистые конст­рукционные стали с содержанием углерода не более 0,8 %; они подраз­деляются на обыкновенного качества и качественные стали. В зависи­мости от гарантируемых свойств стали обыкновенного качества подраз-119

Рис. 6.2. Армирование балок: 1 — рабочая арматура; 2 — монтажная арматура; 3 — распределительная арма­тура; 4 — хомут в заготовке; 5 — хомут в конструкции

деляются на три группы (ГОСТ 380—94). Группа А — стали без уточ­нения их химического состава. Они обозначаются буквами Ст и цифра­ми 1, 2, 3, ..., 6 (Ст1, Ст2, Ст3, ..., Ст6).

Группа Б — стали с гарантируемым химическим составом. В обозна­чении марки стали впереди ставится буква «Б» (БСт1кп, БСт2кп, БСт3, БСт6), чем выше число, тем больше в стали углерода.

Группа В — стали повышенного качества, в обозначении марки вво­дится буква «В» (ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт5). Стали группы А исполь­зуются тогда, когда не предполагается последующая обработка давле­нием, сваркой или термообработкой. Стали групп «Б» и «В» применя­ются в тех случаях, когда при производстве изделий используется свар­ка, термическая обработка, горячая формовка.

Арматурная сталь периодического профиля представляет собой круглые профили с двумя продольными ребрами и поперечными вы­ступами, идущими по однозаходной винтовой линии. Для профилей d = 6 мм допускаются выступы, идущие по однозаходной винтовой линии, а для d = 8 мм — по двухзаходной винтовой линии.

Арматурная сталь классов А — I (А240) и А — II (A300) d до 12 мм и класса А — III (А400) диаметром до 10 мм выпускается в мотках или стержнях, больших диаметров — в стержнях. Арматурная сталь классов А — IV (А600), А — V (А800) и А VI (А1000) всех размеров изго­тавливается в стержнях диаметром 6 и 8 мм или в мотках. Стержни из­готавливают длиной от 6 до 12 м, по согласованию с потребителем до­пускается изготовление стержней от 5 до 25 м (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Технические требования

Класс арматурной стали	Диаметр профиля, мм	Марка стали
А — I (240)	6—40	СТ3кп, СТ3пс, СТ3сп
А — II (А300)	10—40 40—80	СТ5сп, СТ5пс 18Г2с
Ас — II (Ас300)	10—32 (36—40)	10 ГТ
А — III (А400)	6—40 6—22	354ГС, 25Г2с 32Г2Рпс
А — IV (А600)	10—18 (6—8) 10—32 (36—40)	80С 20ХГ2ЦЦ
А — V (А800)	(6—8) 10—32 (36—40)	23Х2Г2Т
А —VI (А1000)	10—22	22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г

Для монтажной арматуры допускается применение стали марки ни­же Ст3.

В предварительно напряженных конструкциях для напрягаемой ар­матуры применяют:

мм;

• мощные арматурные пучки из стальной круглой холоднотянутой высокопрочной проволоки диаметром от 3 до 10 мм;

• стальная проволока периодического профиля диаметром от 2 до 8

• семипроволочные стальные пряди диаметром от 6 до 15 мм;

• стержни периодического профиля из низколегированной стали ма­рок 20ХГ2Ц и 30ХГ2С диаметром от 12 до 32 мм.

Ненапрягаемая арматура в растянутой зоне конструкций может раз­мещаться одиночными стержнями, пучками по 2—3 стержня и в несколь­ко рядов по вертикали. Расстояние в свету между одиночными стержнями или пучками стержней должно быть не менее 5 см.

Проволочная арматура делится на арматурную проволоку и прово­лочные изделия. Арматурная проволока может быть класса B-I, холод­нотянутая, низкоуглеродистая для ненапрягаемых конструкций и класса В-II углеродистая для напрягаемой арматуры, диаметром 3—8 мм. Ар­матурные проволочные изделия выпускаются в виде нераскручивающихся стальных прядей стальных арматурных канатов, арматурных сеток и др. Арматурная проволока поставляется в мотках.

Хомуты, устанавливаемые по расчету или по конструктивным сооб­ражениям, вместе с продольными стержнями образуют каркас, обеспе­чивающий проектное положение рабочей арматуры.

Концы хомутов закрепляют на рабочей или монтажной арматуре. В из­гибаемых элементах расстояние между хомутами не должно быть более 50 см. Каждый хомут в изгибаемых элементах должен охватывать в одном ряду не более пяти растянутых стержней и не более трех сжатых стерж­ней.

При анкеровке арматуры в конструкциях из обычного железобетона все рабочие стержни гладкой растянутой арматуры снабжаются кон­цевыми полукруглыми крюками с внутренним диаметром не менее 2,5 диаметра стержня. Концы отогнутых гладких стержней, заведенные в сжатую зону конструкции, а также концы сжатых стержней и концы стержней периодического профиля, обрываемых в растянутой зоне, до­пускается снабжать прямым крюком, отгиб прямого участка крюка дол­жен быть не менее трех диаметров стержня.

Защитный слой бетона ненапрягаемой рабочей арматуры со стороны каждой из наружных поверхностей должен быть не менее 3 и не более 5 см (в свету). Хомуты и нерабочая арматура отставляются от поверхности конструкции не менее чем на 1,5 см.