Конструктивные схемы пролетной части стальных пешеходных мостов

Пролетные части мостов в зависимости от величины пролетов проектируют балочными, рамными, арочными; сплошного или сквозного сечений; с шарнирными или жесткими опорами; разрезными или неразрезными; консольными; с применением вант для обеспечения работы большепролетных балочных конструкций.

Балочные пролетные строения

Пролетные части балочных пешеходных мостов со сплошными главными балками имеют наиболее широкое применение в связи с их следующими преимуществами:

· простотой конструкций;

· невысокой трудоемкостью изготовления;

· простотой монтажа;

· низкими эксплуатационными затратами.

Диапазон перекрываемых пролетов с применением балок сплошного поперечного сечения составляет от 20 до 150 м. Пролетные части со сплошными балками выполняют разрезными однопролетными с шарнирными опорными узлами; неразрезными на 2-4 пролета с примыкающими промежуточными шарнирами; консольно-балочными (в сочетании балок одного пролета с консолью).

Некоторые конструктивные схемы балочных пролетных строений пешеходных мостов приведены на рис. 4.3.

Разрезные пролетные строения рекомендуются при пролетах до 50-60 м. При бóльших пролетах рекомендуются неразрезные балки с примыкающими промежуточными шарнирными опорами, уменьшающими изгибающие моменты в соседних пролетах, снижая в итоге проектирования расход стали. С этой же целью применяют неразрезные главные балки переменной высоты по длине пролета с криволинейным очертанием нижнего пояса. Экономически это оправдано при пролетах более 80 м. При этом балки с криволинейным очертанием нижнего пояса отличаются хорошей архитектурной выразительностью.

С целью выравнивания пролетных и опорных изгибающих моментов в неразрезных главных балках соотношение средних и крайних пролетов наиболее рационально в пределах  

Поперечное сечение главных балок сплошного сечения предпочтительно из двутавров и коробчатое (с вертикальными или наклонными стенками). На рис. 4.4 приведены такие поперечные сечения балочных пешеходных мостов.

Высота поперечного сечения (рис. 4.5) разрезных балок сплошного сечения ориентировочно находится в пределах  пролета с учетом расчета  и .

Высота поперечного сечения неразрезных двутавровых балок сплошного сечения и консольных с постоянной высотой составляет пролета.

Неразрезные балки коробчатого сечения переменной высоты имеют в середине пролета , а на опорах .

Настилы в современных пешеходных мостах проектируют в виде ортотропных плит, опирающихся непосредственно на главные балки. При этом ортотропную плиту выполняют из горизонтального листа настила толщиной   12-16 мм,   подкрепленного    вертикальными  продольными  и

 

 

Рис. 4.4, а, б, в. Поперечные сечения балочных мостов  

 

 

 

 

Рис. 4.4, г, д, е, ж. Поперечные сечения балочных мостов  

 

        

Рис. 4.5. Конструкция сварных сплошностенчатых балок: а - поперечное сечение; б, в – составные полки  

 

 

 

Рис. 4.5. Конструкция сварных сплошностенчатых балок: г – ребра жесткости; д – изменение сечения полки  

 

 

Рис. 4.6. Виды ортотропного настила и крепление продольных ребер к поперечным балкам: а - г – конструкции продольных ребер; д – узлы пересечения ребер  

 

             

Рис. 4.7. Болтосварной монтажный стык: а – фрагменты стыкуемых элементов; б – конструкция стыка

1

6

 

Рис. 4.8. Сварной монтажный стык главных балок: а – фрагменты стыкуемых элементов; б – конструкция стыка; 1 - 7 – последовательность наложения сварных швов

Рис. 4.9. Конструкции анкерных креплений железобетонной плиты со стальной балкой: а – жесткими уголками из прокатного профиля; б – гибкими арматурными стержнями с оттяжками; в – гибкими арматурными стержнями в виде петель; г – короткими вертикальными стержнями с головками на контактной сварке; д – железобетоном в зоне расположения болтов, армированным пространственным каркасом или спиральными обоймами вокруг отверстий

поперечными ребрами. Шаг продольных ребер зависит от отношения длины настила () к его толщине (), т.е. , принятого по жесткости. Продольные ребра проходят непрерывно по всей длине пролета. В местах пересечения поперечных ребер с продольными в последних предусматривают вырезы или поперечные ребра соединяют с продольными встык на сварке (рис. 4.6).

Монтажные стыки главных балок выполняют с применением сварки и болтов как комбинированными болтосварными (рис. 4.7) или только сварными (рис. 4.8). Ширина вставки стенки в сварном стыке составляет 0,4-0,5 м. В болтосварных стыках стенку соединяют накладками на высокопрочных болтах, а пояса соединяют вставками на сварке. Технологические вырезы в стенке (овальные) и роспуски верхних поясных швов до 300 мм делают в соответствии с технологией выполнения стыка: вначале устанавливают вертикальные накладки на стенке на болтах, которые затягивают. Затем выполняют сварку стыковых швов поясов (верхний стык с применением вставки, затем нижний шов). После этого устанавливают прокладки в технологические вырезы, а накладки на них закрепляют высокопрочными болтами. Последними заваривают поясные роспуски.

В сталежелезобетонных пролетных строениях для обеспечения совместной работы стальных балок с железобетонной плитой (монолитной или сборной) устанавливают или анкерные крепления на стальной балке (для монолитных плит по рис. 4.9, а - г), или применяют высокопрочные болты (для сборных железобетонных плит по рис. 4.9, д). С этой целью в сборных плитах предусматривают отверстия диаметром 50-60 мм, монолитный бетон в стыке сборных плит армируют каркасом, а на верхней поверхности плит в стыке под гайки болтов устанавливают стальные прокладки. Шов между железобетоном и сталью омоноличивают инъецированием полимер-цементным раствором.

Рис. 4.10. Конструкция объединения стальной балки с железобетонной плитой

 

 

 

Рис. 4.11. Торгово-пешеходный мост «Багратион» через реку Москву

 

Современные отечественные конструкции соединений железобетонной плиты со стальной балкой приведены на рис. 4.10. Здесь применены закладные детали из гибкого горизонтального листа с отверстиями под

болты или боковые листы, вертикальные с петлевыми анкерами из полосовой стали. Соединения такого вида называют «сухими», так как они позволяют вести монтаж без мокрых процессов.

Балочные пролетные строения со сквозными фермами применяют в пешеходных мостах пролетами м. Наиболее распространены пролетные строения с треугольной решеткой при движении по верхним поясам с перилами по боковым сторонам.

При пролетах м целесообразно организовывать движение пешеходов по нижним поясам, что позволяет существенно снизить строительную высоту моста и совмещает габариты ферм по высоте с функциями перил, т.е. не потребуются отдельно конструкции перил, а только защитные стальные декоративные сетки.

Высоту разрезных ферм (однопролетных или 2-4-пролетных) принимают в пределах  пролета. Если фермы неразрезные, но с шарнирными средними опорами, то высоту можно уменьшить до пролета.

Рациональная длина панелей поясов ферм с дополнительными стойками составляет  фермы, а при отсутствии стоек -  фермы.

На рис. 4.11 показана конструктивная схема торгово-пешеходного моста «Багратион» через Москву-реку (1998 г.). Это первый крупный пешеходный мост в России, возрождающий традиции средневековых городов, когда мосты были воротами города и жизненным пространством одновременно. Поперечное сечение неразрезного пролетного строения (147+49) м – треугольное с одним верхним и двумя нижними поясами. Сечения элементов – двутавровые с соединениями на высокопрочных болтах. Мост двухъярусный: ширина нижней пешеходной зоны 15 м, верхней –     11 м. При этом нижний пешеходный уровень представляет собой полностью застекленную крытую галерею. Второй уровень застеклен частично по бокам, а средняя часть открыта и представляет собой смотровую площадку.

Рамные пешеходные мосты

В зависимости от пролетов и глубины перекрываемых препятствий рамы пешеходных мостов бывают (рис. 4.12):

- с вертикальными стойками (рис. 4.12, а);

- с наклонными стойками (рис. 4.12, б);

- с наклонными стойками и дополнительными шарнирными балками (рис. 4.12, в);

- с V- образными средними стойками и наклонными крайними   (рис. 4.12, г).

В результате варьирования типом рамной схемы в зависимости от конкретных условий местности удается снижать высоту ригелей рам до  пролета. При этом соотношение средних и крайних пролетов в многопролетных рамах может изменяться в пределах . Однако значительный распор на опоры крайних пролетов снижает эффективность наклонных стоек при слабых основаниях. В практике строительства рамных пешеходных мостов ригели и стойки выполняют чаще со сплошными стенками как с более жесткими сечениями. Существенную особенность имеют узлы сопряжения ригелей со стойками.

Сложное напряженно-деформированное состояние стенки требует особого внимания к обеспечению ее устойчивости (рис. 4.13, а) [15, с. 234].

Поэтому вертикальную стенку рам двутаврового сечения около узлов следует укреплять против потери местной устойчивости ребрами на всю высоту стенки и короткими в сжатой зоне (рис. 4.13, б) [15, с. 234],

Рис. 4.12. Схемы рамных пролетных строений

 

Рис. 4.14. Основные системы арочных мостов

а)

б)

 

Рис. 4.13, а, б. Схема усиления стенки в узле рамы от потери местной устойчивости: 1, 2 – напряжения; 3, 4 – усилия в сжатом поясе; 5, 6 – ребра жесткости; 7 – ноги рамы

 

Арочные пешеходные мосты

Они обладают большим разнообразием конструктивных решений. На рис. 4.14 приведены примеры таких пешеходных мостов:

- рис. 4.14, а - в качестве основной несущей конструкции приняты   двухшарнирные арки, которые экономичнее по расходу стали трехшарнирных и маловосприимчивы к осадкам опор и изменению температуры. При этом двухшарнирные арки обладают хорошей жесткостью по второму предельному состоянию на прогиб;

- рис. 4.14, б - арочное пролетное строение принято с гибкой затяжкой на пролет, которая берет на себя распор;

- рис. 4.14, в – в совместную работу с аркой включены надарочные конструкции для повышения эффективности пешеходного моста по несущей способности. Здесь арка из трубы соединена раскосами с надарочным строением в пространственную систему;

- рис. 4.14, г – приведена комбинированная арочно-балочная конструкция пешеходного моста. Здесь показана схема безраскосного пролетного строения из двух наклонных арок, объединенных балками жесткости. При этом в уровне нижней балки жесткости запроектирована пешеходная дорожка.

Важное значение в арочных пешеходных мостах имеет величина стрелы подъема , так как она влияет на величину усилий в пролетной части и на опорах. В существующих мостах относительная величина стрелы подъема арок принимается в пределах  Наиболее часто применимые на практике

Высоту поперечного сечения сплошностенчатых арок в середине пролета принимают в пределах пролета. Она может быть постоянной или переменной по длине пролета: с уменьшением к опорам в двухшарнирных арках или с увеличением - в бесшарнирных.

Рациональная ось арок в пешеходных мостах близка к параболе. Для упрощения изготовления часто принимают ось арки по дуге окружности.

Пространственную жесткость арочных пролетных строений пешеходных мостов обеспечивают системой связей.