Технологии строительства арочных пролетных строений

Технологии строительства арочных пролетных строений из монолитного и сборного железобетона предусматривают выполнение комплекса работ, приведенных в таблице 1.

Таблица 1

Работы, составляющие технологию строительства арочных пролетных строений

Для сооружения и бетонирования арочных пролетных строений применяются стоечные, башенные и арочные кружала (рис. 1).

Стоечные кружала (рис. 1, а) – конструкции жесткие, но требующие большого расхода материалов и загромождающие в процессе строительства русло реки (подмостовое пространство).

Башенные кружала (рис. 1, б) позволяют обеспечить достаточно высокую жесткость и экономичность конструкций, Однако если возводится мост через реку, то требуется в ее русле построить достаточно материалоемкие временные опоры на мощных свайных фундаментах.

Арочные кружала (рис. 1, в) выполняются из дерева или металла. Бывают 2-шарнирными, 3-шарнирными или бесшарнирными. Последние более жесткие, однако требуется учитывать возникающие в них температурные напряжения.

Арочные кружала менее, чем стоечные и башенные, материалоемки, но их вертикальная жесткость меньше (они более деформативны). Это необходимо учитывать, поэтому бетонирование арок ведется в определенной последовательности.

Монтаж арочных кружал (рис. 2) является сложной инженерной задачей, решение которой сходно с монтажом арочных пролетных строений металлических мостов.

Рис. 2. Схемы монтажа кружал:

a – в навес с полиспастами;

б – в полунавес (с временными опорами в пролете);

в – уравновешенный монтаж;

г – наплавной монтаж;

1 – лебедки; 2 – полиспаст; 3 – монтажная рама; 4 – трос; 5 – полуарка кружал; 6 – трос, идущий к анкеру; 7 – стойка переменной высоты; 8 – монтажный кран; 9 – секция кружал; 10 – трос, идущий к лебедке.

Способы монтажа арочных кружал:

a) односторонний навесной;

b) монтаж на временных опорах (полунавесной);

c) уравновешенный навесной;

d) наплавной монтаж (с доставкой в пролет кружальных арочных конструкций на плавучих опорах).

При навесном и полунавесном встречном монтаже металлических кружал используют передвижные деррик–краны, опирающиеся на телескопические стойки, которые обеспечивают горизонтальность нижней (опорной) площадки крана (рис. 2).

Навесной монтаж кружал можно осуществлять очередями: сначала монтируют средние плоскости кружал до их замыкания, затем к ним пристраивают параллельные крайние плоскости.

Если не принять специальных мер, то крайние плоскости кружал будут загружены меньше. Для равномерного загружения всех плоскостей кружал используют гидравлические домкраты. Их устанавливают в замке по средним плоскостям, после чего замыкают крайние, а затем и средние плоскости кружал.

Бетонируя арки, надо исключить вредное влияние осадок кружал. Это достигается определенным порядком бетонирования – секциями: арка разбивается на участки (секции), сначала бетонируются они, затем замыкающие их «клинья».

Порядок секционного бетонирования с замыкающими клиньями (рис. 3):

Рис. 3. Секционное бетонирование арок: а – на стоечных и башенных кружалах; б – на арочных кружалах;1–9 – последовательность укладки смеси в секции и в замыкающие клинья.

Бетонирование на арочных кружалах сложнее, так как они более, чем стоечные и башенные, подвержены деформациям.

Необходимо обеспечить равномерное загружение арочных кружал при бетонировании арок и сводов, иначе в них возникнут значительные усилия и деформации, что потребует увеличения сечений элементов кружал. Неравномерность загружения вызовет также трещины и в самих арочных конструкциях.

Если пролеты большие, для уменьшения усилий в кружалах можно частично включать в работу саму арку, то есть применить слойно-секционное бетонирование: после устройства кружал секционным способом бетонируется нижний слой арки или свода (например, нижняя плита коробчатого сечения). После выстойки бетона плиты (он должен набрать 100% прочности) собирают опалубку стенок, стенки армируют и бетонируют. Аналогично бетонируется верхняя плита коробки. Нагрузка от каждого последующего слоя воспринимается кружалами и ранее забетонированными слоями бетона, которые должны быть при бетонировании замкнуты. Слои загружаются неравномерно (нижние – больше, верхние – меньше), но кружала разгружаются (рис. 4).

Рис. 4. Бетонирование коробчатой арки: 1,2,3 – слои бетонирования.

Секционное бетонирование в значительной мере обеспечивает трещиностойкость арок. При больших пролетах это наиболее подходящий способ сооружения арок. Если пролеты небольшие и есть возможность интенсивного бетонирования, возможно бессекционное бетонирование, но при нем требуется проверка расчетом прочности и деформативности кружал.

После набора бетоном арки или свода достаточной прочности производится раскружаливание конструкции.

Раскружаливание арок – это процесс плавного введения их в работу путем постепенной разгрузки кружал. Приступать к этому процессу можно после достижения бетоном клиньев 100% прочности.

До раскружаливания необходимо:

a) определить в бетонной лаборатории фактическую прочность бетона арок с помощью испытаний контрольных образцов;

b) снять опалубку с боковых поверхностей и визуально освидетельствовать состояние бетона арок.

Осаживание (опускание) стоечных и башенных кружал производится последовательно по направлению от середины пролета к опорам. Наибольшая величина перемещения арки в местах размещения приборов раскружаливания определяется с учетом упругого обжатия арки и упругой деформации кружал. Это связано с тем, что при снятии нагрузки кружала, освобождаясь, как бы приподнимаются вверх, а затем происходит упругое обжатие бетона арки, то есть приборы раскружаливания работают, а зазора между аркой и кружалами не появляется.

В качестве приборов раскружаливания чаще всего используют деревянные клинья (при малых пролетах), песочницы и гидравлические домкраты.

Раскружаливание забетонированной арки (свода) на арочных кружалах производится в пятах или в замке после набора бетоном необходимой прочности.

Рис. 5. Способы раскружаливания арок: а – опускание в пятах; б – опускание в замке; в – поднятие свода домкратами.

При первом способе (рис. 5, а), когда приборы раскружаливания размещаются в пятах, распор сохраняется до конца опускания. Это создает определенные неудобства, поскольку кружала зажаты и в них действуют усилия, что требуется учитывать при демонтаже кружал.

Второй способ (опускание кружал в замке) более эффективен. Песочницы устанавливают горизонтально в замке (рис. 5, б), и распор постепенно передается на арки. Способ предпочтителен для трехшарнирной арки пролетом до 60 м.

Третий способ – раскружаливание домкратами, установленными в замке арки (рис. 5, в). При работе домкратов арка плавно снимается с кружал. После этого на нее передается усилие от распора, а домкраты освобождаются. В арке, таким образом, создаются начальные усилия, обратные по знаку усилиям, возникающим от упругого обжатия, ползучести и усадки бетона. Вследствие этого удается избежать провисания арки в последующем.