Тема 7.3. Конструкция сталежелезобетонных пролетных строений.

7.3.1 Характер работы и конструкция сталежелезобетонных пролетных строений.

  В сталежелезо/б конструкциях ж/б плита проезжей части включена в совместную работу с главными металлическими балками путем жесткого объединения. Конструкция ж/б плиты воспринимает сжимающие напряжения, металлические балки в основном работают на растяжение. Объединение ж/б плиты со стальными балками достигается применением особых упоров или фрикционных соединений, воспринимающих сдвигающую силу при работе объединенной конструкции на изгиб. Стальные балки воспринимают почти всю постоянную нагрузку, а объединенная конструкция – временную нагрузку и часть постоянной нагрузки: вес выравнивающего и защитного слоев бетона, гидроизоляции, дорожного покрытия. При этом общий вес конструкции увеличивается, но за счет включения плиты в работу достигается экономия стали до 10-15% из-за уменьшения сечения верхних поясов балок, а также из-за снижения высоты балок, жесткость которых при включении плиты в работу значительно повышается.

Рис.142. Элементы объединения железобетонной плиты с металлическими балками

1 - железобетонная плита; 2 - металлическая балка; 3 - уголковый коротыш.

Так как железобетонная плита сильно разгружает верхние пояса металлических балок, сечение их обычно делают значительно меньшим, чем нижних поясов. Железобетонную плиту устраивают сборной или монолитной. В нашей стране применяют конструкции преимущественно со сборной плитой (рис.143), а за рубежом распространены с монолитной плитой (рис.144, а, б)

 

Рис.143. Поперечные сечения пролетных строений объединенной конструкции

1 - главная балка; 2 - продольная балка проезжей части; 3 - поперечный шов; 4 - сборная железобетонная плита; 5 - окно в железобетонной плите; 6 - паз в железобетонной плите.

7.3.2 Соединительные элементы. Гибкие и жесткие арматурные упоры. Болтовые соединения и металлические закладные части.

  Плиту включают в совместную работу с главными балками или также и с балками проезжей части: продольными (см. рис.143), поперечными (см. рис.144, б). Для связи между железобетонной плитой и металлическими балками устраивают специальные соединительные элементы - жесткие металлические упоры, гибкие арматурные выпуски, металлические закладные части, высокопрочные болты.

Рис.144. Поперечные сечения пролетных строений объединенной конструкции

1 - главная балка; 2 - коробчатая главная балка; 3 - монолитная железобетонная плита; 4 - поперечная балка проезжей части.

Жесткие металлические упоры приваривают к верхнему поясу балки так, что они входят в бетон плиты и препятствуют ее сдвигу по балке. Жесткие упоры делают из уголков (рис.142, б), укрепляя в необходимых случаях их вертикальную полку ребрами жесткости (рис.145, б). Чтобы лучше передавать сосредоточенные усилия, упор полезно несколько повышать, располагая его в толще бетона плиты (рис.145, а); упоры в этом случае сваривают из листовой стали. При сборной конструкции железобетонной плиты в ее блоках делают окна или пазы, размещенные так, чтобы в них входили жесткие упоры балок (см. рис.143). Заполняя эти окна бетоном, достигают объединения плиты с балками.

Рис.145. Элементы объединения железобетонной плиты с металлическими балками

1 - железобетонная плита; 2 - металлическая балка; 3 - ребро жесткости; 4 - сварка сопротивлением.

Гибкие арматурные выпуски делают из арматурных стержней обычно в виде петель (рис.146, а), входящих в бетон плиты. Приваривать арматурные выпуски к поясу балки на заводе нежелательно, так как при перевозке их легко повредить. Неудобно и трудоемко приваривать их и на монтаже, поэтому лучше приваривать арматурные выпуски к специальным листам (см. рис.146, а). Такие монтажные элементы надо приваривать или прикреплять высокопрочными болтами к балке на месте сборки конструкции. За рубежом довольно распространено объединение плиты с металлическими балками при помощи стальных стержней с головками (рис.145, в). Эти стержни приваривают на месте монтажа к верхнему поясу балки сваркой сопротивления с помощью ручных аппаратов.

Рис.146. Элементы объединения железобетонной плиты с металлическими балками

1 - железобетонная плита; 2 - металлическая балка; 3 - монтажный шов; 4 - закладная часть; 5 - жесткий упор; 6 - высокопрочный болт; 7 - цементная подливка или слой эпоксидного клея.

Металлические закладные части применяют для ускорения объединения сборной железобетонной плиты с металлическими балками. В этом случае на краях блоков плиты ставят надежно связанные с арматурой металлические листы так, чтобы после укладки блоков на балки их можно было удобно приварить к верхним поясам балок (рис.146, б). Верхнюю арматуру блоков плиты обычно соединяют сваркой или петлевыми стыками.

Для объединения железобетонных плит с металлическими балками в последние годы получили распространение высокопрочные болты. Болты ставят в отверстия, сделанные в плите и поясных листах металлических балок (рис.146, в), и натягивают так, чтобы созданная ими связь сохранилась после окончания деформаций усадки и ползучести бетона плиты.

 

7.3.3 Преимущества ортотропных плит, их конструкция, типы, элементы и их размеры.

 

  Коробчатые пролетные строения с ортотропной плитой (металлическая плита проезжей части) отличаются высокой заводской готовностью, снижением расхода металла, значительным повышением вертикальной, горизонтальной и особенно крутильной жесткости, а также упрощением транспортирования и монтажа.

Автодорожные мосты коробчатого типа с ортотропной плитой проезжей части получили широкое распространение благодаря названным выше преимуществам для пролетов более 60-80м.

В поперечном сечении, в зависимости от ширины моста, устраивают 1-2 коробки шириной по 4-5м и высотой 1:20-1:30 пролета.

Рис.147. Поперечные сечения пролетных строений с коробчатыми главными балками (ортотропная плита).

1 - металлический настил проезжей части, входящий в состав коробчатой главной балки; 2 - коробчатая главная балка.

Ортотропную плиту покрывают асфальтобетоном с полимерными добавками толщиной около 5см, толщина верхнего стального листа составляет 12-14мм, стенок продольных ребер 8-10мм, поперечных 12мм.

Рис.148. Типы продольных ребер металлических ортотропных плит:

а – открытого типа; б – закрытого типа

1-ребра из полосы, 2-из полосы с бульбой, 3-из тавра, 4-изшвеллера, 5-из уголка, 6-из двутавра, 7- квадратного, 8- полукруглого, 9- трапециедального, 10- треугольного (V-образного) сечения.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Характер работы и конструкция сталежелезобетонных пролетных строений.

2. Соединительные элементы. Гибкие и жесткие арматурные упоры. Болтовые соединения и металлические закладные части.

3. Преимущества ортотропных плит, их конструкция, типы, элементы и их размеры.