Применение и виды железобетонных мостов
Мощные сооружения, которые продолжают путь через препятствия — неровность местности, река, дорога представляют прогресс технической мысли. Железобетонные мосты долговечны, красивы, обладают различными эксплуатационными характеристиками, экономически выгодны. Такое архитектурное творение сделано из комплексного материала, где успешно объединили свои свойства бетон и арматура из стали (до 4-х %).
Материалы для изготовления
Для конструкционных элементов мостов используют тяжелый бетон с плотностью до 2500 кг/м3, классов В20—60 с высокой морозостойкостью и водонепроницаемостью. Арматура делится на рабочую и конструктивную. Первая обеспечивает сопротивление к действию внешних усилий. Вторая включает монтажную составляющую, что ужесточает каркас, и распределительную — для рассредоточения нагрузок по стержням. В едином монолите бетон и арматура выдерживают высокие нагрузки на сжатие и растяжение.
Преимущества и недостатки
Железобетонные мосты обладают массой достоинств, которые стимулируют к дальнейшему их строительству. Основными из них являются:
Первым и основным преимуществом является низкий расход металла.
Возможно будущее проявит строгость, но в реальном времени к недостаткам такого вида путепроводов относят:
Виды мостов
Из множества вариантов часто применяются балочные разрезные пролетные строения. В таблице представлена упрощенная классификация:
| Классификационный признак | Виды |
| По особенностям сборки | Монолитные |
| Сборные | |
| Комбинированные | |
| По типу пролетных систем | Балочные (разрезные, неразрезные, консольные) |
| Рамные | |
| Арочные | |
| Комбинированные | |
| По напряженному состоянию, что создается в его элементах при возведении | Предварительно напряженные |
| Без него | |
| По типу несущих элементов | Балки |
| Плиты | |
| Фермы | |
| Диафрагмы | |
| Особой технологии | Висячие |
| Вантовые |
Проектирование железобетонных мостов
Работы по возведению моста включают 2 этапа:
Проектирование железобетонного моста требует творческого подхода. Инженерам в своей работе предстоит учесть условия производства монтажных блоков, их транспортировки, возведения и соединения. С финансовой точки зрения, необходимо обеспечить максимальный срок эксплуатации моста при возможно минимальной стоимости, трудо- и энергозатратах. Основные проблемы, которые надо решить, создавая проект балочного строения с пролетами:
Этапы конструирования
Опорные сваи
Мосты составляются из пролетных секций и опор. Первые принимают нагрузки и передают их опорным структурам, а те переносят усилия на основу моста. Возведение опоры — первый и самый дорогой этап, диаметр одной единицы не менее 3-х метров. На него приходится до 50% затрат. В качестве опоры чаще служит свая. Ее забивают с помощью электровибропогружателей, иногда с использованием дизельного молота. После установки опоры для нее делается специальная оболочка, а затем возводят верхние конструкции. Промежуточные опоры носят название «быки», береговые — «устои».
Пролетные элементы
В мостостроении используются мостовые балки в виде разрезных систем для составления пролетов, неразрезные, консольные, рамные, вантовые, арочные и комбинированные составляющие. Они определяют тип моста по конструкции и его статическую схему. Сборные элементы изготавливают поточно в цехах заводов и на полигонах. На опоры устанавливают структурные единицы из предварительно напряженного или простого железобетона. Обычно пролетные системы прямолинейные, но иногда форму усложняют в кольцевую или спиральную.
Сфера применения
Разновидностями железобетонных мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады.
Мостостроение резко увеличило возможности передвижения людей и техники. Мосты — незаменимые звенья коммуникаций, обеспечивающие автодорожные и городские переезды. Согласно строительных норм и правил, для их строительства применяются малошаговые пролеты с монолитными перекрытиями. Путепроводная железобетонная конструкция предлагает перемещение для автомобильного и железнодорожного транспорта. В условиях мегаполисов сложные траектории пересекают эстакады. Для горного рельефа с глубокими ущельями и оврагами решают задачи передвижения виадуки. Переправы через второстепенные водные преграды осуществляются посредством малых мостов, труб и лотков.
Мосты из железобетона
Популярность железобетонных мостов объясняется многочисленными преимуществами. Такие капитальные сооружения наделены всеми достоинствами железобетона, такими как прочность, стойкость к любому типу воздействий, нетребовательностью к уходу в отличие от стальных сооружений. Правильное проектирование и качественное выполнение всех стадий строительства минимизируют расходы по содержанию железобетонной конструкции. Железобетонные мосты имеют одну главную особенность — невысокий расход металла в сравнении со стальными изделиями.
Преимущества и недостатки
Железобетонная конструкция имеет важные плюсы.
Мостам из железобетона свойственна особенность — упрочение и постепенное нарастание прочности бетонного материала. Любому мосту из выше приведенных типов свойственна способность противостоять динамическим нагрузкам и временно увеличивающимся усилиям.
Основными недостатками железобетонного моста является массивность, высокая тепло- и звукопроводность, низкая сопротивляемость к действию растягивающих усилий, риск растрескивания внешних бетонных слоев из-за усадки и напряжений в железобетонном материале, возникающим по технологическим причинам.
По конструкционным особенностям сооружения делят на три типа:
Классическими разновидностями по применению являются:
Сфера применения
Балочные сооружения с малошаговыми пролетами используются для создания автодорожных переездов. Технология их строительства предполагает использование монолитных перекрытий и пролетов на сборных ребрах. На немассивных мостах, трубах и лотках осуществляется переправа через небольшие водотоки и суходолы.
Путеводными железобетонными мостами обеспечиваются переезды для железнодорожного и автомобильного транспорта. Эстакады строятся для пересечения городской территории. Виадуки нужны для перемещения через горные ущелья, глубокие овраги и долины.
Материалы для изготовления
При возведении изделий из преднапряженного железобетона рекомендуется использовать тяжелые классы бетонной смеси не ниже М 300 и соответствующие прочностные категории. Широкое применение нашли такие сорта, как М200, М250, М300, М400, М500, М600, а также соответствующие им классы по морозостойкости. Использовать можно как готовые сухие смеси, так и местного изготовления.
При замесе бетона используются цементы высоких марок, такие как портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый класс. Если нужен облегченный тип обработки бетона, рекомендуется использовать пластифицированную марку портландцемента.
Для сооружения пролетов разной величины, опорных частей мостов применяются доменные отходы после грануляции металлургического шлака. Особенностью этого материала является возможность получения бетона класса М140—200 при активации его прочностных характеристик. Инициируется этот процесс благодаря применению в составе активаторов, таких как цемент с известью, которые после размола во влажном состоянии дают желаемый эффект.
Модернизация технологий строительства переправ из железобетона позволила применять более легкие марки бетонов, масса по объему которых составляет 1,2—1,6 г/л3. Требуемые показатели объемного веса достигнуты за счет примешивания легких натуральных порообразователей, таких как лавы и туфы вулканического и известкового происхождения, а также искусственных заполнителей, например, керамзита.
Легкие бетоны перспективны для строительства сборных мостов. Более низкая масса готовых блоков позволяет экономить время и затраты на их кладку за счет применения меньшего количества строительной техники. Легкие бетоны М100, М150 и выше наиболее приемлемы для использования при сооружении железобетонных несущих элементов.
Для сооружения сварных армирующих сеток или арматурного каркаса применяются металлические гибкие пруты с круглым сечением или пруты периодического профиля. Отдельные элементы укрепляются жесткими стержнями фасонного проката. Использование преднапряженных арматурных прутьев из высокопрочного металла позволяет возводить максимально железобетонные мосты, отличающиеся легкостью и экономичностью.
Вывод
В сравнении с металлическими аналогами железобетонный мост имеет массу преимуществ: производство, эксплуатация и обслуживание обходятся дешевле, не требуется окрашивание и специальная антикоррозионная обработка. Главное, на их сооружение требуется значительно меньше стали.
Технология строительства железобетонного моста
ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)
СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОДОРОЖНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО МОСТА
УСТРОЙСТВО МОНОЛИТНЫХ РИГЕЛЕЙ ОПОР
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Типовая технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) разработана на комплекс работ по сооружению монолитных ригелей стоечных опор.
1.2. Типовая технологическая карта предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), Проектов организации строительства (ПОС), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления рабочих и ИТР с правилами производства работ по устройству монолитных ригелей опор.
1.3. Цель создания представленной ТТК дать рекомендуемую схему технологического процесса по сооружению монолитных ригелей опор.
1.4. На базе ТТК в составе ППР (как обязательные составляющие Проекта производства работ) разрабатываются Рабочие технологические карты на выполнение отдельных видов работ по сооружению опор (устройство монолитных ригелей, и т.д.).
При привязке Типовой технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства уточняются схемы производства, объемы работ, затраты труда, средства механизации, материалы, оборудование и т.п.
1.5. Все Рабочие технологические карты разрабатываются по рабочим чертежам проекта, регламентируют средства технологического обеспечения и правила выполнения технологических процессов при производстве данных работ.
1.6. Нормативной базой для разработки технологических карт являются: СНиП, СН, СП, ГЭСН-2001, ЕНиР, производственные нормы расхода материалов, местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.
1.7. Рабочие технологические карты рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительно-монтажной организации, по согласованию с организацией Заказчика, Технического надзора Заказчика и организациями, в ведении которых будет находиться эксплуатация данного мостового перехода.
1.8. Применение ТТК способствует улучшению организации производства, повышению производительности труда и его научной организации, снижению себестоимости, улучшению качества и сокращению продолжительности строительства, безопасному выполнению работ, организации ритмичной работы, рациональному использованию трудовых ресурсов и машин, а также сокращению сроков разработки ППР и унификации технологических решений.
1.9. В состав работ, последовательно выполняемых при сооружении монолитных ригелей опор, входят:
установка подмостей для устройства опалубки ригеля;
устройство опалубки;
установка арматурного каркаса;
бетонирование монолитного ригеля опоры.
1.10. Работы выполняются круглый год и ведутся в одну смену. Продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:
Рис.1. Автомобильный кран Клинцы КС-45719-3А, грузоподъемностью 20,0 т
Рис.2. График грузоподъемности крана в зависимости от высоты и вылета стрелы
1.12. Работы следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов:
СНиП 12-01-2004. Организация строительства;
СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы;
СНиП 3.06.04-91. Мосты и трубы;
СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве;
СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования;
СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство;
ПБ 10-382-00. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
Рис.3. Схема укладки ж.б. плит ПДН-14 на рабочих площадках
Складирование плит ПДН-14
Строповка плиты ПДН-14
Рис.4. Складирование и строповка плит ПДН-14
2.6. После выполнения работ по устройству, приемке-сдаче площадки, приступают к устройству подмостей и нижней части опалубки из листа фанеры 20 мм (рис.5).
Рис.5. Устройство подмостей
2.6.1. Порядок сборки подмостей представлен на рис.6:
Рис.6. Узел сборки подмостей
— На закладные детали по обе стороны опоры устанавливают двутавры;
— На установленные двутавры укладываются лафеты с шагом 300 мм по всей длине опоры;
— На лафеты перпендикулярно укладывается доска 40х120 мм с шагом 120 мм;
— Устраивают низ опалубки из фанеры 20 мм;
— Устанавливают перильное ограждение из арматуры класса АI 20 или из досок.
2.7. Армирование монолитного ригеля осуществляется пространственным каркасом (смотри рис.7) из стержневой арматуры с соответствующим паспортом. Допускается собирать такие каркасы из отдельных секций в соответствии с проектом производства работ. Номер арматурного каркаса должен фиксироваться в Журнале учета результатов входного контроля.
Рис.7. Арматурный каркас пространственный
2.7.1. До установки каркаса на место необходимо проверить, очищены ли стержни от ржавчины, масла и грунта.
2.7.2. Процесс установки арматурного каркаса см. рис.8.
Рис.8. Установка арматурного каркаса
2.8. Комплект модульной опалубки ригеля собирают из нескольких элементов соединяемых на фланцевых стыках болтами.
Рис.9. Монтаж опалубки
2.8.1. Поверхность опалубки, соприкасающаяся с бетоном, должна быть перед укладкой бетонной смеси покрыта смазкой. Смазку следует наносить тонким слоем на тщательно очищенную поверхность.
Поверхность опалубки после нанесения на нее смазки должна быть защищена от загрязнения, дождя и солнечных лучей. Не допускается попадание смазки на арматуру и закладные детали. Допускается для смазки деревянной опалубки использовать эмульсии ЭКС в чистом виде или с добавкой известковой воды.
Для металлической и фанерной опалубки допускается применять эмульсолы с добавками уайт-спирита или поверхностно активных веществ, а также другие составы смазок, не влияющие отрицательно на свойства бетона и внешний вид изделия и уменьшающие сцепление опалубки с бетоном.
Смазку из отработанных машинных масел случайного состава применять не допускается.
2.8.2. Оформляется «Акт освидетельствования и приемки установленной опалубки и арматурного каркаса». После этого Заказчик дает разрешение на бетонирование ригеля.
2.9. Бетонирование ригеля осуществляется с помощью крана КС-45719-3А (рис.10).
Рис.10. Бетонирование ригеля
2.10. Бетонную смесь необходимо укладывать в соответствии с ППР. При этом бетонную смесь укладывают в опалубку горизонтальными слоями без технологических разрывов с направлением укладки в одну сторону во всех слоях.
2.11. Бетонную смесь можно подавать бетононасосами или пневмонагнетателями во все виды конструкции при интенсивности бетонирования не менее 6 м /ч, а также в стесненных условиях и в местах, не доступных для других средств механизации.
2.12. Перед началом уплотнения каждого укладываемого слоя бетонную смесь следует равномерно распределить по всей площади поперечного сечения бетонируемой конструкции. Высота отдельных выступов над общим уровнем поверхности бетонной смеси перед уплотнением не должна превышать 10 см. Запрещается использовать вибраторы для перераспределения и разравнивания в укладываемом слое бетонной смеси, поданной в опалубку. Бетонную смесь в уложенном слое уплотнять только после окончания распределения и разравнивания на бетонируемой площади.
2.13. Бетонная смесь, потерявшая к моменту укладки заданную удобоукладываемость, подаче в бетонируемую конструкцию не подлежит. Восстанавливать удобоукладываемость бетонной смеси добавлением воды на месте укладки запрещается.
2.14. Следующий слой бетонной смеси необходимо укладывать до начала схватывания бетона в предыдущем уложенном слое. Если перерыв в бетонировании превысил время начала схватывания бетона в уложенном слое (бетон потерял способность к тиксотропному разжижению при имеющихся средствах виброуплотнения), необходимо устроить рабочий шов. В этом случае бетон в уложенном слое должен быть выдержан до приобретения прочности, не менее указанной в табл.2 СНиП 3.03.01-87 (в зависимости от способа очистки от цементной пленки). Срок возобновления укладки бетона после перерыва определяется лабораторией.
Положение рабочих швов должно быть, как правило, указано в ППР. При отсутствии специального указания в проекте толщина слоя бетона, уложенного после рабочего шва, должна быть не менее 25 см. Рабочие швы не следует располагать на участках переменного горизонта воды и на участках, омываемых агрессивной водой.
2.15. Бетонную смесь в каждом уложенном слое или на каждой позиции перестановки наконечника вибратора уплотняют до прекращения оседания и появления на поверхности и в местах соприкосновения с опалубкой блеска цементного теста.
2.16. Виброрейки, вибробрусья или площадочные вибраторы могут быть использованы для уплотнения только бетонных конструкций; толщина каждого укладываемого и уплотняемого слоя бетонной смеси не должна превышать 25 см.
При бетонировании железобетонных конструкций поверхностное вибрирование может быть применено для уплотнения верхнего слоя бетона и отделки поверхности.
2.17. Открытые поверхности свежеуложенного бетона немедленно после окончания бетонирования (в том числе и при перерывах в укладке) следует надежно предохранить от испарения воды. Свежеуложенный бетон должен быть также защищен от попадания атмосферных осадков. Защита открытых поверхностей бетона должна быть обеспечена в течение срока, обеспечивающего приобретение бетоном прочности не менее 70%.
2.18. В процессе укладки бетонной смеси необходимо постоянно следить за состоянием форм, опалубки и поддерживающих подмостей. При обнаружении деформаций или смещений отдельных элементов опалубки, подмостей или креплений следует принять немедленные меры к их устранению и, в случае необходимости, прекратить работы на этом участке.
3. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ
3.1. Контроль и оценку качества при производстве работ по монтажу пролетных строений следует выполнять в соответствии с требованиями нормативных документов:
— СНиП 12-01-2004. Организация строительства;
— СНиП 3.06.04-91. Мосты и трубы.
3.2. Контроль качества выполняемых работ должен осуществляться специалистами или специальными службами, оснащенными техническими средствами, обеспечивающими необходимое качество, достоверность и полноту контроля, и возлагается на руководителя производственного подразделения (прораба, мастера), выполняющего работы.
3.3. Инструментальный контроль при монтаже конструкций должен осуществляться систематически от начала до полного его завершения.
В процессе монтажа проверяются: правильность положения установленных секций или блоков, совпадение фиксаторов, закладных деталей, отверстий, каналов и элементов конструкций в стыках и соединениях.
3.4. Общая схема операционного контроля качества при установке опалубки монолитных конструкций приведена в таблице 1.
Общая схема операционного контроля