Бетонные и железобетонные опоры

Бетонные и железобетонные опоры

К монолитным относятся массивные каменные из бутовой кладки, бутобетонные, бетонные (без облицовки и в облицовке) и железобетонные опоры.

Каменные опоры

Каменные опоры известны с древнейших времен. Например, при императоре Траяне в 104 г. н. э. был построен мост через Дунай общей длиной около 1 км с пролетами по 52 м. Пролетные строения моста деревянные арочные. Фундаменты опор сооружали на скале, толщина промежуточной каменной опоры составляла 18 м – около трети пролета. В Средние века в городах Европы часто строили арочные мосты с массивными каменными опорами. В первой четверти XX в. в России построено много мостов балочной разрезной системы с опорами из бутовой кладки, сохранившихся до настоящего времени.

В качестве материалов каменных опор использовали гранит, известняк, песчаник. Применяли также природный бутовый и булыжный камень с предварительной околкой граней, а также материал, полученный разработкой слоистых каменных пород с прочностью не менее 40 МПа. Использовался для опор и глиняный кирпич.

Каменные опоры очень долговечны, у них колоссальные запасы прочности. Однако в настоящее время, ввиду большой материалоемкости, значительной трудоемкости работ и невозможности полной механизации работ, они практически не сооружаются.

Бутобетонные опоры

В XIX в. широкое распространение получили бутобетонные опоры, В опорах этого типа камень (бут) не является основным материалом, а служит наряду с бетонной смесью компонентом бетонной кладки и составляет около 40% объема опоры. (Если камней не более 20%, их называют «изюмом».) Расход материалов в бутобетонных опорах: бута – 0,6 м³ на 1 м³ кладки, бетонной смеси – 0,7 м³ на 1 м³ кладки. Расход цемента больше, чем в каменных опорах, – 200–250 кг на 1 м³ кладки.

Порядок ведения работ:

• сооружают опалубку тела опоры и укладывают слой бетонной смеси толщиной 25–30 см;
• на свежеуложенный слой раскладывают отдельные камни, которые не полностью утапливают в бетонную смесь;
• вновь расстилают слой бетонной смеси толщиной не менее 20 см и вновь раскладывают отдельные камни, не полностью утапливают их в бетонную смесь и т. д.

Размер камня не должен быть больше ¹/₃ толщины опоры, от края опоры камень должен отстоять не менее чем на 10 см.

Контакт между соседними слоями по высоте достаточно надежно обеспечивается выступающими из нижнего слоя камнями.

По сравнению с каменными бутобетонные опоры технологичнее, менее трудоемки, темпы их сооружения выше. Однако для их возведения требуется опалубка.

Бетонные и железобетонные опоры

Размах строительства в нашей стране в 30–е годы XX в. требовал ускорения темпов строительства мостов. Придерживаясь традиционных форм и размеров массивных каменных опор, мостостроители стали возводить опоры из бетона. Это позволило механизировать работы и ускорить строительство.

Опоры сооружали полностью в облицовке из гранитного камня или облицовывали частично (носовую часть).

По СНиП 2.05.03–84* облицовке подлежат поверхности промежуточных бетонных опор мостов, расположенных в районах со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца ниже –20 °С, и на реках, вскрывающихся при среднесуточных отрицательных температурах. В других условиях облицовывать бетонные опоры не обязательно, если только это не требуется из архитектурных соображений.

Основное назначение облицовки – предохранить кладку от истирающего воздействия ледохода и водопесчаных смесей. Она обеспечивает долговечность сооружения и придает опоре привлекательный в архитектурном отношении внешний вид.

По высоте опора облицовывается в пределах переменного уровня ледохода. Ее можно выполнять как по контуру, так и частично – в носовой части.

Рис. 3.2 – Облицовка тела опоры: a – массивная; б – навесная; 1 – облицовочный камень ложковый; 2 – то же, тычковый; 3 – бетон ядра тела опоры; 4 – «колодец»; 5 – облицовочная плита; 6 – петля, выпущенная из бетона; 7 – анкер; 8 – вязальная проволока; 9 – зазор, заполняемый бетонной смесью; 10 – скоба

На реках с ледоходом нужна массивная облицовка из естественных и искусственных (бетонных) камней. Материал для нее – естественные горные породы прочностью не ниже 60 МПа (при мощном ледоходе – 100 МПа) или бетон класса В 45 по прочности и по морозостойкости марки F500. Камни выкладывают порядно по наружной поверхности тела опоры и одновременно укладывают бетонную смесь в ядро опоры (рис. 3.2, а). Лицевую поверхность камней обрабатывают в грубый прикол (с неровностями фасадной поверхности камня 20–50 мм), по правилам получистой (неровности до 5 мм) или чистой тески (неровности до 2 мм). По периметру фасада каждого камня можно протесать полоску шириной до 50 мм («лента»), остальную фасадную часть камня называют «шубой».

Облицовка устраивается с угловых (или криволинейных) частей опоры после геодезической разметки положения тела опоры на фундаменте. Выкладывается насухо ряд камней по периметру опоры, при этом каждый камень размещается на двух деревянных клинышках, фиксирующих толщину шва (он обеспечивает монолитность кладки), которая должна составлять 10–15 мм. После выверки положения камней швы конопатят паклей. Заполнение ядра тела опоры производят после укладки каждого ряда, причем для лучшего сопряжения слоев верхняя поверхность бетона не должна доходить до верха камней. Во время бетонирования следят, чтобы при вибрировании бетонной смеси камни не сдвинулись наружу опоры, для чего бетон несколько не доходит до хвостовых частей камней. Образующиеся «колодцы» между внутренними поверхностями камней и ядром заливают цементно–песчаным раствором. Крупные облицовочные камни можно сразу укладывать на слой густого цементно–песчаного раствора (при наличии деревянных клинышков под камнем).

После завершения кладки опоры из швов удаляют конопатку, затем производится промывка и расшивка швов, т. е заполнение их густопластичным раствором с приданием наружной поверхности шва вогнутой формы глубиной 6–10 мм.

Недостаток кладки – большое количество рабочих швов, устраиваемых через расстояния, равные высоте ряда.

Массивная облицовка из естественных горных пород чрезвычайно трудоемка. В современных условиях опоры, как правило, сооружают в виде сборно–монолитных конструкций, облицованных бетонными блоками.

При высоких требованиях к внешнему виду опоры в условиях умеренных ледоходов используют навесную облицовку из плит толщиной 15–20 см, выполненных из естественного камня или железобетона (рис. 3.2, б). Опору в этом случае бетонируют в опалубке, рабочие швы, характерные для опор с массивной облицовкой, отсутствуют. После разборки опалубки порядно устанавливают облицовочные плиты. Каждая из них закрепляется к бетонной опоре специальными анкерными скобами, соединяющими плиты с петлями из мягкой арматурной стали (их заделывают в опору в процессе бетонирования).

Облицовочные плиты устанавливают на раствор, вертикальные швы снаружи конопатят и заливают жидким раствором. Пространство между плитой и ядром опоры (150–200 мм) заполняют бетонной смесью после установки и закрепления плит. После завершения работ швы расшивают.

Если в облицовке опор нет надобности, порядок работ может быть следующий:

1. Разметка положения осей и контурных очертаний тела опоры на фундаменте;
2. Сборка опалубки надфундаментной части опоры и, для железобетонной опоры, монтаж арматурного каркаса;
3. Приготовление, доставка и укладка в опалубку бетонной смеси;
4. Выстойка бетона: выполнение комплекса мероприятий, обеспечивающих его нормальное твердение;
5. Разборка опалубки и отделка поверхностей опоры. Ниже кратко описаны работы, составляющие процесс сооружения надфундаментной части опоры.