СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ОПОРЫ

Для мостов через большие реки наиболее подходят массивные опоры, обеспечивающие надежность, особенно в условиях тяжелых ледоходов, и долговечность сооружения. Применявшиеся ранее монолитные опоры с гранитной облицовкой имеют, как известно, следующие недостатки:

• высокая стоимость гранитных камней;
• трудоемкость сооружения опоры;
• большие сроки строительства.

Поэтому целесообразно выполнять облицовку не из гранитных, а из искусственных камней (бетонных и армированных).

В современных условиях в качестве массивных опор чаще всего используют не монолитные, а сборно–монолитные конструкции. Такая опора состоит из бетонных блоков, выкладываемых по контуру и играющих роль облицовки, и ядра заполнения из монолитного бетона.

Опора считается сборно–монолитной, если монолитный бетон составляет более 20% от общего объема кладки.

Блоки облицовки можно выполнить в виде замкнутых контуров или отдельных бетонных блоков, образующих контур (рис. 1а). Нижние горизонтальные поверхности блока могут быть плоскими (при ширине подошвы 0,5–0,6 м). Блок может иметь и скошенные книзу внутренние поверхности. Если принят плоский стык блоков, тело опоры сооружают в следующем порядке:

• на горизонтальные поверхности очередного ряда блоков (по контуру) расстилают слой цементно–песчаного раствора толщиной до 15 мм;
• по периметру контура выкладывают металлические прокладки (марки), фиксирующие толщину шва и предохраняющие раствор от выдавливания;
• монтируют блоки ряда;
• конопатят вертикальные стыки блоков, которые заливают потом цементно–песчаным раствором;
• бетонируют ядро, не доходя до верха блоков на 20–30 см;
• на поверхности ряда блоков расстилают слой раствора и т. д.

После сооружения тела опоры удаляют конопатку швов и производят их расшивку, для чего устраивают подмости.

Рис. 1 – Облицовочные блоки: a – при плоском нижнем шве; б – при скошенном нижнем шве; 1 – с замкнутым контуром; 2 – с членением блоков по длине; 3 – коробчатого сечения; 4 – двутаврового сечения; 5 – швеллерного сечения; б – Т–образного сечения; 7 – металлическая марка; 8 – анкерные петли

Недостатки технологии сооружения опор с использованием блоков, имеющих плоские горизонтальные поверхности, заключаются в необходимости порядного устройства рабочих швов в бетоне ядра и трудности устройства тонких швов в холодное время года.

Этих недостатков можно избежать, если использовать облицовочные блоки с глубокими скосами внутрь опоры в нижней части (рис. 1б). Можно собрать насухо несколько рядов блоков с конопаткой швов, затем ядро опоры бетонируют, а швы расшивают.

Достоинство таких блоков состоит в том, что можно вести кладку без тепляков и утепления швов зимой. Блоки устанавливают насухо на высоту до 5–7 м с прокладкой в швах клиньев и конопаткой швов.

Полость опоры бетонируется непрерывно на указанную высоту, причем обеспечивается надежное заполнение швов.

По мере укладки контурных блоков, через каждые 1,5 м по высоте опоры устанавливают анкеры для закрепления подвесных подмостей, с которых заливают и расшивают швы, а также отделывают наружные поверхности опоры.

Порядок работ:

1. Монтаж блоков со скошенными швами на высоту 5–7 м.

2. Конопатка швов опоры.

3. Бетонирование внутренней полости.

4. Удаление конопатки.

5. Расшивка швов.

Бетонная смесь, заполняющая ядро опоры, должна быть жесткой (водоцементное отношение не должно превышать 0,55, класс бетона по прочности не должен быть выше В20–В22,5). Расход цемента целесообразно принимать не выше 300 кг/м³ с применением пластифицирующих и воздухововлекающих добавок.

По сравнению с монолитными, массивные сборно–монолитные опоры имеют определенные преимущества: не требуется опалубка, существенно сокращаются трудозатраты на стройплощадке, повышаются темпы строительства. Однако швы, являющиеся слабым местом любой конструкции, снижают долговечность опоры, потому что со временем раствор в них разрушается.

Этот недостаток можно устранить, используя для надфундаментной части опор сваи–оболочки большого диаметра, которые заполняют бетонной смесью (рис. 2). Практика эксплуатации, однако, показывает, что в тонкостенных оболочках возникают вертикальные трещины, основной причиной которых можно считать нарушения технологии. Трещиностойкость таких опор существенно повышается, если:

• для бетона заполнения используют те же материалы, что
  и для бетона оболочки;
• обеспечивается чистота и высокое качество заполнителей;
• водоцементное отношение для бетона ядра не превышает 0,4–0,45.

Рис. 2 – Сооружение сборно–монолитной опоры с применением свай–оболочек: 1 – секция сваи–оболочки; 2 – фланцевый стык; 3 – бетон заполнения

Как показывают результаты исследований, трещины возникают и в монолитных, и в сборно–монолитных опорах. Уменьшить количество и величину раскрытия трещин удается, например, уменьшая (по возможности) массивность опор за счет устройства проемов, сооружая опоры с толщиной стенки не более 0,5– 1 м. Монолитные бетонные опоры целесообразно в летний период как можно раньше разопалубливать для создания своеобразного предварительного сжатия наружных волокон за счет экзотермического разогрева ядра. Тогда возникающие зимой растягивающие напряжения в бетоне наружных граней будут частично компенсироваться.

Рис. 3 Пример сборно-монолитной опоры

Проектирование сборно-монолитных опор как железобетонных затрудняется необходимостью устройства стыков между блоками, работающих на растяжение.

Перспективным направлением разработки сборно-монолитных железобетонных опор следует считать применение контурных блоков, высота которых равна высоте яруса опоры (рис. 2). В таких опорах вся расчетная арматура размещается в блоках, являющихся, по существу, армоэлементами. Блоки объединяются между собой в уровнях: фундамента, оголовка и прокладников.

СБОРНЫЕ ОПОРЫ

Недостатками монолитных опор считаются большая трудоемкость работ и трудности, связанные с производством работ в холодное время года. Использование сборных опор позволяет уменьшить эти недостатки.

К сборным относятся опоры, объем монолитного бетона, которых не превышает 20% общего объема опоры.

Массивные сборные опоры формируют из железобетонных блоков, которые укладывают с перевязкой швов (рис. 4а), с горизонтальным членением (рис. 4б) или вертикальным членением конструкции (рис. 4в).

Швы между блоками устраивают на растворе или на клею, со сваркой закладных частей стыкуемых сборных элементов или на высокопрочных болтах. В блоках устраивают точечные или контурные фиксаторы, обеспечивающие точное сопряжение соседних блоков.

Рис. 4 – Сооружение сборной опоры: а – из блоков, укладываемых с перевязкой швов; б – из контурных блоков; в – из блоков с вертикальным членением: 1 – горизонтальный шов; 2 – вертикальный шов

Преимущества полносборных конструкций – минимальное количество «мокрых» работ, высокие темпы сооружения и небольшая трудоемкость монтажа.

Недостаток сборных опор – наличие стыков между блоками (стык в конструкции, как уже говорилось, всегда слабое место).

При устройстве швов на растворе в поперечно члененных опорах сначала раскладывают на поверхности блока металлические прокладки (марки), затем расстилают раствор. Марки фиксируют толщину шва (рис. 5).

Блоки фиксируют один относительно другого:

• металлическими каркасами в виде цилиндров из арматурных стержней; их устанавливают в вертикальные каналы блоков и омоноличивают;
• стальными накладками, при сварке закладных частей блоков;
• «шпонками» (выступами–уступами в стенках блоков).
  Для уменьшения количества стыков используют пустотелые

опоры с продольным членением (рис. 5 г) или рамные (плоские или пространственные) из стоек с фланцевыми стыками.

Монтаж сборных опор, учитывая большой вес блоков, выполняют стреловыми кранами большой грузоподъемности, козловыми и плавучими кранами.

Опоры виадуков, эстакад и путепроводов в условиях отсутствия водотоков могут выполняться с использованием коробчатых и цилиндрических пустотелых сборных конструкций, пространственных или плоских рам, а также в виде одиночных стоек или многостоечных конструкций из сборного железобетона.

Блоки поперечно члененных опор можно объединять напрягаемой арматурой в виде вертикальных проволочных пучков или стержней, заанкеренных в ростверке (рис. 6 а, б, в). Пучки напрягаемой проволоки размещают в закрытых (которые затем омоноличивают инъектированием водных или безводных растворов) или открытых каналах, в последующем заполняемых или не заполняемых бетонным раствором. Натяжение арматуры осуществляется сверху гидравлическими домкратами.

Рис. 5 – Стыки сборных опор: a – на растворе с применением арматурных каркасов в каналах блоков; б – на накладках; в – на «шпонках»; г – на сварке закладных частей продольно члененных блоков опоры

Некоторое усложнение технологии, связанное с предварительным напряжением арматуры в опорах, окупается возможностью уменьшить массивность опор. Работы по предварительному напряжению можно перенести со стройплощадки на завод мостовых железобетонных конструкций.

В этой связи заслуживает внимания конструктивное решение тела опор, представляющее собой две полукоробки, изготовленные по стендовой технологии, что исключает необходимость натяжения арматуры на стройплощадке (рис. 6 г).

Рис. 6 – Размещение напрягаемой арматуры в опоре: a – в закрытых каналах; б – в открытых каналах; в – внутри коробчатого сечения; г – в стенках полукоробки

Пустотелые опоры для городских эстакад, путепроводов и виадуков – это экономичные конструкции, позволяющие рационально использовать поперечное сечение опоры.

Предварительное напряжение арматуры дает возможность повысить трещиностойкость и долговечность конструкций.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коваленко С.П. Опоры мостов. М., «Транспорт», 1966.

2. Карцивадзе Г.Н. Сейсмостойкость дорожных искусственных сооружений. М., «Транспорт», 1974.

3. Силин К.С., Глотов Н.М., Карпинский В.И. Фундаменты опор мостов из сборного железобетона. М., «Транспорт», 1966.