CC BY
88
УДК 624.21
ВАРИАНТЫ ПРИМЕНЕНИЯ СБОРНЫХ ВРЕМЕННЫХ МОСТОВ В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Кандидаты техн. наук ГУСЕВ Д. Е., ГУЛИЦКАЯЛ. В., ШИМАНСКАЯ О. С.
Белорусский национальный технический университет
Современные экономические условия, характеризующиеся дефицитом материально-технических ресурсов, диктуют необходимость наиболее полного и эффективного целевого использования имеющихся в наличии мостовых конструкций. С целью повышения экономической эффективности и оптимизации инвестиций в транспортные коммуникации была изучена возможность использования секций металлических пролетных строений наплавных железнодорожных мостов НЖМ-56 в качестве пролетных строений пешеходных, коммуникационных и автодорожных мостов. Кроме того, конструкции НЖМ-56 могут быть использованы для возведения в короткие сроки временных сооружений при купировании аварийных ситуаций для восстановления перемещения транспортных потоков. При этом теоретическими расчетами были определены оптимальные параметры для их применения.
Номинально металлические конструкции НЖМ-56 предназначены для наведения временных наплавных железнодорожных мостов. Однако в связи с незначительной востребованностью сооружений подобного типа возникла необходимость поиска вариантов рационального целевого применения конструкций. Секции пролетного строения НЖМ-56 представляют собой пространственную металлическую конструкцию длиной 6,25 м со сварными стыками. Между собой секции соединяются при помощи болтового соединения по торцевому фланцу и поясами балки жесткости. Длина получаемого пролетного строения кратна 6,25 м. В поперечном сечении секций - две главные балки двутаврового сечения высотой 1225 мм. Толщина верхнего и нижнего поясов составляет 20 мм, ширина - 520 мм; толщина стенки балки -8 мм. К верхним поясам балок для повышения их устойчивости и жесткости приварены четы-
ре металлических швеллера № 20. По верху швеллеров уложен металлический лист из рифленой стали толщиной 8 мм. Между главными балками секций устроены связи.
При изучении были рассмотрены различные варианты конструкций проезжей (прохожей) части для более гибкой привязки проектных решений к местным условиям в зависимости от возможностей использования:
1) с металлической прохожей частью шириной 2 м из рифленой стали (рис. 1а);
2) с деревянной прохожей частью шириной 3 м (рис. 1б);
3) с железобетонной плитой прохожей части шириной 2 м, включенной в совместную работу с металлической балкой (сталежелезобетонное сечение) (рис. 1в);
4) с железобетонной плитой прохожей части шириной 3 м, включенной в совместную работу с металлической балкой (сталежелезобетонное сечение) (рис. 1г);
5) с железобетонной плитой прохожей части шириной 4 м, включенной в совместную работу с металлической балкой (сталежелезобетонное сечение) (рис. 1д).
Длины пролетов при изучении выбирались кратными длине секции - 6,25 м. Рассматривались пролетные строения со следующими схемами:
1) разрезное пролетное строение длиной 37,5 м;
2) разрезное пролетное строение длиной 43,75 м;
3) разрезное пролетное строение длиной 50,0 м;
4) неразрезное пролетное строение по схеме 31,25 + 43,75 + 31,25 м;
5) неразрезное пролетное строение по схеме 37,5 + 50 + 37,5 м.
а
б
3000 мм
Дощатый настил
Деревянные прокладки
Поперечный брус
В
2000 мм
Г
Железобетонная плита толщиной 150 мм
Рис. 1. Варианты прохожей (проезжей) части предлагаемых проектных решений: а - из металлического рифленого листа с шириной прохода 2 м; б - из деревянного настила на поперечинах с шириной прохода 3 м; в - прохожая часть с железобетонной плитой, включенной в совместную работу с главными балками, с шириной прохода 2 м; г - то же с шириной прохода 3 м; д - то же с шириной прохода (проезда) 4 м
Определение усилий от временных и постоянных нагрузок, а также значений прогибов осуществлялось с использованием программного комплекса «Лира 9.6» (г. Киев). В качестве главного усилия выбран изгибающий момент в наиболее нагруженных сечениях. Для разрезных пролетных строений определялось усилие
в середине пролета. Для неразрезных - в наиболее загруженном сечении крайнего пролета,
в середине среднего пролета и в сечении над промежуточной опорой. Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Значения усилий и прогибов от временных и постоянных нагрузок разрезных пролетных строений
д
Конструкция проезжей части Длина пролета, м М, тс Прогиб, м
Без регулирования С регулированием От толпы
Металлическая шириной 2 м 31,25 156 0,056 0,023
37,5 225 0,069 0,046
43,75 295 0,208 0,082
Деревянная шириной 3 м 31,25 216 0,077 0,034
37,5 304 0,089 0,069
43,75 409 0,286 0,123
Железобетонная шириной 2 м 31,25 258 0,079 0,047 0,011
37,5 398 0,165 0,098 0,023
43,75 496 0,302 0,178 0,041
Окончание табл. 1
Конструкция проезжей части Длина пролета, м М, тс Прогиб, м
Без регулирования С регулированием От толпы
Железобетонная шириной 3 м 31,25 337 0,097 0,055 0,016
37,5 525 0,202 0,113 0,031
43,75 646 0,370 0,207 0,055
Железобетонная шириной 4 м 31,25 416 0,114 0,061 0,019
37,5 652 0,237 0,126 0,038
43,75 797 0,434 0,230 0,067
Расчет несущей способности стального и ста-лежелезобетонных сечений производился в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84*.
При анализе вариантов применения рассматривались предельные значения параметров для каждого типа проезжей (прохожей) части и для каждой длины (схемы) пролетных строений. Выводы по результатам исследования воз-
можности применения разрезных пролетных строений приведены в табл. 2.
При применении неразрезных пролетных строений особенности конструкций такие же, как для разрезных пролетов. Рекомендуемые расчетные схемы неразрезных пролетных строений приведены в табл. 3.
Таблица 2
Возможности использования конструкций НЖМ-56 для разрезных пролетных строений
Конструкция проезжей части Максимальный допускаемый пролет, м Особенности конструкции Достоинство конструкции Качество применения
1 2 3 4 5
Металлическая 37,5 Может оказаться дороже других вариантов Простота изготовления, сравнительно небольшой вес Сборно-разборные и постоянные пешеходные мосты
Деревянная 37,5 Низкая долговечность (5-7 лет) Простота изготовления, сравнительно небольшой вес Временные сборно-разборные пешеходные мосты при реконструкции существующих объектов
Железобетонная шириной 2 м Без регулирования усилий -31,25 Для регулирования усилий у становить в середине пролета временную опору, которую при наборе бетоном прочности 80 % можно снять. Рекомендуется устроить строительный подъем 0,01 м Простота изготовления, высокая долговечность Постоянные сооружения
С регулированием усилий -37,5 Для объединения плиты с металлической балкой устроить упоры из уголков 150х 15 мм. Для повышения долговечности устроить гидроизоляцию по плите
Железобетонная шириной 3 м Аналогично предыдущему варианту. Однако необходимы специальные приспособления для армирования и бетонирования консолей плиты по фасадам пролетного строения Постоянные сооружения с высокой интенсивностью пешеходного движения
Таблица 3
Возможности использования конструкций НЖМ-56 для неразрезных пролетных строений
Железобетонная шириной 4 м Без и с применением регулирования усилий -31,25 Аналогично предыдущему варианту. При планировании пропуска автотехники по сооружению устроить совместное барьерно-перильное ограждение Постоянные сооружения с высокой интенсивностью пешеходного движения. Возможен пропуск автомобилей, автобусов, легких грузовых и снегоуборочных машин весом не более 5 т
Конструкция проезжей части Максимальная допускаемая расчетная схема Дополнительные условия
Металлическая 37,5 + 50 + 37,5, м
Деревянная 31,25 + 43,75 + 31,25, м
Железобетонная шириной 2 м 31,25 + 43,75 + 31,25, м Для уменьшения прогибов рекомендуется применить регулирование усилий путем установки в середине пролета временной опоры, которую при наборе бетоном прочности 80 % можно снять. Рекомендуется устроить строительный подъем 0,01 м
Железобетонная шириной 2 м Допускается 31,25 + 50 + 31,25, м Необходимо усиление двух блоков у промежуточной опоры для восприятия ими изгибающего момента
Железобетонная шириной 3 м 25 + 37,5 + 25, м Без применения регулирования усилий и усиления
Железобетонная шириной 3 м 31,25 + 43,75 + 31,25, м Для обеспечения грузоподъемности надопорного сечения рекомендуется применить регулирование усилий путем вы-домкрачивания надопорных участков пролетного строения. Для уменьшения прогибов необходимо применить регулирование усилий путем постановки в середине пролета временной опоры. Названные выше мероприятия можно не применять в случае усиления двух блоков у промежуточной опоры для восприятия изгибающего момента
Железобетонная шириной 4 м Аналогично предыдущему варианту
Расчетом установлено, что применение секций для пролетных строений постоянных сооружений с разрезным пролетом менее 20 м или неразрезным центральным пролетом менее 31 м нерационально из-за больших запасов несущей способности, хотя и допустимо при необходимости срочного возведения конструкций пролетных строений. Применение разрезных пролетных строений длиной 37,5 м (п. 1) и неразрезных пролетных строений по схемам 31,25 + 43,75 + 31,25 м и 37,5 + 50 + 37,5 м (п. 4 и 5) допустимо с металлической или деревянной проезжей частью. Использование железобетонной плиты требует для уменьшения прогибов пролетных строений применять регулирование усилий путем постановки в середине пролета временной опоры, которую при наборе бетоном прочности 80 % можно снять, либо усиление двух блоков у промежуточных опор для восприятия изгибающего момента. Реко-
мендуется устройство строительного подъема 0,01 м. При этом установлено, что для использования варианта железобетонной плиты наиболее рациональным, без применения регулирования усилий и усиления блоков, является использование схемы неразрезного пролетного строения 25 + 37,5 + 25 м и плиты шириной 2 м. Применение разрезных пролетных строений длиной 43,75 м (п. 2) и более, а также неразрезных центральных пролетов более 50 м не рекомендуется из-за значительных прогибов конструкции.
В Ы В О Д
Можно сделать вывод о целесообразности использования имеющихся в наличии невостребованных мостовых конструкций из блоков НЖМ-56 в качестве пролетных строений временных сборно-разборных мостов при реконструкции существующих объектов либо при
купировании аварийных ситуаций на них, а также в качестве постоянных пешеходных, коммуникационных и автодорожных мостов. В ходе теоретического исследования были пред-ло-
жены варианты рационального использования конструкций из блоков НЖМ-56, а также реко-
мендованы оптимальные параметры для их применения, которые будут способствовать экономии материально-технических ресурсов и повышению экономической эффективности транспортных коммуникаций.
Поступила 29.04.2010
