CC BY
182
УДК 624.271
П. М. КОВАЛЬ, А. е. ФАЛЬ, С. М. МАРЧУК (ДерждорНД1 iM. М. П. Шульгша, Кшв)
ОСОБЛИВОСТ1 ПРОЕКТУВАННЯ ЗБ1РНО-МОНОЛ1ТНИХ ПРОГОНОВИХ БУДОВ МОСТ1В
Описано результаты розрахунку зб1рно-монолггних прогонових будов. Проанал1зовано даш, як1 були отримаш тд час розрахуншв, визначено необхвднють розрахунку прогонових будов даного типу на декшь-кох стад1ях включення окремих елеменпв в роботу. Проведено пор1вняльний розрахунок просторових моделей в ПК «.Шра».
Описаны результаты расчета сборно-монолитных пролетных строений. Проанализированы данные, которые были получены во время расчетов, определена необходимость расчета пролетных строений данного типа на нескольких стадиях включения отдельных элементов в работу. Проведен сравнительный расчет пространственных моделей в ПК «Лира».
The calculation results for assembling monolithic spans are described. The data obtained during calculations are analyzed; the necessity of calculation of spans of this type at a few stages of including separate elements into work is determined. The comparative calculation of spatial models in the LIRA SOFTWARE is conducted.
На сьогодшшнш день в Укра1ш е незначна кшьюсть ршень затзобетонних прогонових будов моспв, як б вщповщали вимогам ДБН В.2.3-14 та забезпечували необхщну довговiч-шсть конструкцш моспв. Вс типовi проекти, якi дiяли до цього часу, не розраховаш на такий високий рiвень навантаження згiдно нового ДБН [1], а це вимагае внесення суттевих змш до юнуючих або розробку нових типiв конструкцш прогонових будов. Найбшьш ефективни-ми, для мостiв малих i середнiх прогонiв, е зб> рно-монолггш конструкцii. Такi конструкцii поеднують в собi основнi позитивнi якостi як збiрного, так i монолiтного з^зобетону. Це сприяе ефективному застосуванню i^ в рiзних областях будiвництва, зокрема, мостобудуван-нi. Для збiрно-монолiтних прогонових будов характерна економiя бетону, збшьшення верти-кальноi та горизонтальноi жорсткосп, покра-щенi експлуатацiйнi характеристики та багато шших факторiв. Зараз в Украш спостерiгаеться тенденцiя до переходу на типовий тип збiрно-монол^них прогонових будов. В якому збiр-нi елементи - попередньо напружеш балки I-подiбного перерiзу об'еднуються монол^ною плитою товщиною 20.. .25 см, яка бетонуеться в одну стадiю.
У зв'язку з цим при проектуванш збiрно-монолiтних конструкцiй вельми актуальним стае облiк тривалих процесiв повзучосп i усадки бетонiв, зростання ix модулiв пружностi, а також явища релаксацii зусиль.
При проектуванш збiрно-монолiтниx конс-трукцiй необxiдно враховувати можливють по-
яви в площиш контакту значних зусиль зру-шення. За найбiльш несприятливих умов щ зу-силля можуть складати 20...25 % аналопчних зусиль, що виникають у момент додатка зовнi-шнього навантаження.
Усадка бетонiв робить iстотний вплив на роботу збiрно-монолiтних конструкцiй в про-цесi експлуатацii. Трiщиностiйкiсть конструкцш, армованих заздалегiдь напруженими дошками i брусками (при розрахунку за утворенням трiщин в дошках i брусках), унаслiдок усадки зазвичай шдвищуеться, а конструкцii з перер> зами шших титв - знижуеться.
За реальних умов трiщиностiйкiсть конструкцш унаслiдок усадки може знизитись на 20 % i бiльше в порiвняннi з розрахунковою або нормативною, а конструкцш, армованих дошками i брусками (при розрахунку за утворенням трь щин в дошках i брусках), — пiдвищиться на 20.25 % [2].
Крiм того, для конструкцш такого типу ва-жливим моментом е стадiйнiсть роботи:
1) робота збiрноi балки без плити до набору мщносп монол^ним бетоном плити.
2) робота об'еднаного перерiзу балки з плитою.
Розрахунок такого типу прогоновоi будови е аналопчним розрахунковi стале-залiзобетонноi прогоновоi будови. Розрахунок залiзобетонноi прогоновоi будови можна роздiлити на наступ-нi характерш етапи:
1) Призначення геометрично1' i статично!' схеми та генеральних розмiрiв прогоново1' будови i сшввщношення жорсткостей 11 елемен-© Коваль П. М., Фаль А. е., Марчук С. М., 2010
пв, здобуття орiентовно! власно! ваги констру-кци.
2) Визначення зусиль i моментiв по стад> ях роботи з врахуванням попереднього напру-ження i регулювання, якщо воно застосовуеть-ся.
3) Пiдбiр перерiзiв i у рядi випадкiв опти-мiзацil конструкцп з уточненням схеми i розм> рiв, параметрiв попереднього напруження i регулювання, характеристик матерiалiв i т.д.
4) Перевiрочнi розрахунки конструкцп за граничними станами з коректуванням зусиль i моментiв у випадках необхщность
5) Розрахунки деталей, що не роблять ви-значального впливу на конструкщю в цшому [3]. Розрахунок збiрно-монолiтних залiзобетон-них моста, так само як стале-затзобетонних прогонових будов, вiдрiзняються пiдвищеною складшстю, пов'язаною iз стадiйнiстю роботи, поеднанням специфши попередньо напружених i звичайних залiзобетонних конструкцiй, внут-рiшньою статичною невизначенютю перерiзiв, необхiднiстю врахування як зовшшшх, так i внутрiшнiх силових чинниюв, з врахуванням впливу попередньо! напруги i регулювання, впливом на роботу непружнх деформацiй тощо.
При проектуванш стале-залiзобетонних прогонових будов стадшшсть роботи перерiзiв ре-гламентована нормативним документом [1]. Для збiрно-монолiтних залiзобетонних прогонових будов моста норми проектування мостiв не передбачають розрахунок за двома стадiями, тому шженери змушенi шукати вихiд iз становища, використовувати норми цившьного будь вництва [4]. Стадiйний розрахунок затзобе-тонно! прогоново! будови був виконаний при розробщ проекту каштального ремонту моста на автомобiльнiй дорозi Житомир - Чернiвцi км 216+920. Робочий проект ремонту мостового переходу розроблено за матерiалами обсте-ження i випробування, виконаних Львiвським комплексним вiддiлом ДерждорНД1 у 2004 рощ.
Мостовий перехщ знаходиться бшя с. Соко-лiвка, був побудований в 70-х роках минулого столггтя. Обстеженням конструкцiй моста було виявлено ряд дефекта, яю е результатом коро-зiйних процесiв, експлуатацiйних факторiв та певних конструктивних недолiкiв. На рис. 1 показан основнi дефекти юнуючого мостового переходу.
За результатами обстеження було прийняте рiшення про каттальний ремонт моста iз замi-ною прогонових будов.
а)
Рис. 1. Характерт дефекти прогоново! будови мосту на автомобшьнш дороз1 Житомир - Черн1вц1, км 216+920:
а - руйнування плити крайшх балок, оголення [ корозш
арматури; б - руйнування бетону торщв балок та д1афрагм, оголення [ корозш арматури
В результатi виконаних вишукувань було запропоновано два варiанти капiтального ремонту мосту:
Варiант 1. Влаштовуеться нерозрiзна прого-нова будова за схемою 15+18+15 м, прогоновi будови виконуються iз збiрних затзобетонних балок I-подiбного перерiзу 3 Ве1;-90 виробницт-ва заводу «3 Бетони» (м. Калуш), об'еднаних монолiтною плитою. При цьому влаштовують-ся новi опори на фундаментах з буронабивних паль, iснуючi опори розбираються.
Недолгом варiанту № 1 е додатковi роботи по демонтажу крайнiх та промiжних опор, зна-чнi земляш роботи по влаштуванню пiдходiв.
Варiант 2. Влаштовуеться температурно-нерозрiзна прогонова будова за схемою 3х14 м ^ збереженням iснуючо! схеми). Прогоновi будови виконуються iз збiрних залiзобетонних балок I-подiбного перерiзу 3 Ве1;-90 виробницт-
ва заводу «3 Бетони» (м. Калуш), об'еднаних монолiтною плитою. Iснуючi опори збер^а-ються, з кожного боку влаштовуються по однiй буронабивнiй пат, ригеля видовжуються, об'еднуючи новi буронабивш палi з iснуючими опорами.
Перевагами варiанту № 2 у порiвняннi з № 1 е незначнi земляш роботи та меншi затрати по влаштуванню опор при !х поширенш у порiв-няннi з будiвництвом нових опор (рис. 2).
о)
15710
200 1500 №
11500
405 1500 200
д)
1850
/ -----
, 520 ,
Рис. 2. Поперечний перер1з мосту: а) - поперечний перер1з балки мосту на стад1ях роботи: а - стад1я 1; б - стад1я 2
Розрахунок елеменпв прогоново! будови Оскшьки поперечнiй перерiз збiрно-моно-проводився згiдно вимогам [1]. лггного мосту послiдовно включаеться в робо-
ту, по аналоги з поперечним перерiзом стале-залiзобетонного моста, розрахунок треба вико-нувати по стадiях, кшьюсть яких визначаеться кiлькiстю частин перерiзу, що включаються послiдовно в роботу. В даному випадку розрахунок роздшили на двi стади роботи (див. рис. 2):
— робота збiрно! балки на технолопчне навантаження вiд монолiтного бетону плити, опалубки, робггниюв, тощо (див. рис. 2, б);
— робота об'еднаного перерiзу на експлу-атацiйнi навантаження зпдно ДБН [1] (див. рис 2, в).
Зпдно ДБН [1] проведет вс необхщш роз-рахунки i перевiрки елементiв прогоново! бу-дови. Для врахування вшх впливiв, яю дiють на елементи конструкци на двох стащях роботи перерiзу (тимчасове вертикальне навантаження, постiйне вертикальне навантаження, попередне напруження балок, сумiсна для постшних нава-нтажень i впливiв при включеннi монолiтного бетону в роботу конструкци, сумiсна для постшних i тимчасових навантажень усадка бетону, змша температури тощо) розроблена кшце-во-елементна модель прогоново! будови моста (рис. 3).
Рис. 3. Модель однопропнно! прогоново! будови
Побудова тако! моделi в ПК «Лiра» дозволяе реалiзувати всi види впливiв при розрахунку моста на вшх стадiях роботи перерiзу.
При цьому можна чiтко проаналiзувати на-пружено-деформований стан конструкци. Особливо це важливо для першо! стади роботи, оскiльки балка I-подiбного перерiзу не мае роз-винуто! верхньо! полички, вiдповiдно характеристики жорсткост в не! нижче, нiж у тради-цiйно! унiфiковано! балки. Тому необхщна обо-в'язкова перевiрка такого типу балок за двома групами граничних сташв до включення моно-лiтно! плити в спiльну роботу. Ц пiдходи були реалiзованi при проектуванш даного моста. В процес розрахунку балок було встановлено, що перша стащя роботи е бшьш невигiдною для тако! балки.
Технологiчнi навантаження, яю дiють на балку, вибирають попереднiй вигин балки (зни-жують попереднiй обтиск) на бiльш невипдну, нiж це вiдбуваеться при робот моста на повне навантаження вщ власно! ваги А15 (рис. 4). Для
даного моста при прогош 14 м погашення по-переднього напруження не вщбулось, хоча цш-ком ймовiрно, що для бшьших прольотiв саме на першiй стади роботи в збiрних балках мо-жуть утворюватись трiщини. а)
Рис. 4. 1золши залишкових вигишв балки на стад1ях роботи:
а - стад1я 1; б - стадш 2
Висновок
При розрахунку збiрно-монолiтних прого-нових будов необхiдно враховувати стадшшсть включення в роботу окремих елементiв прого-ново! будови. Особливо це важливо для балок нового типу I-подiбного перерiзу без розвину-то! верхньо! полички, для яких розрахунок по першiй стади може бути визначальним. Це ви-магае проведення додаткових дослiджень з по-дальшою розробкою доповнень до ДБН [1] для розрахунку конструкцш такого типу.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. ДБН В.2.3-14:2006. Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування [Текст]. - Введ. 2006-06-05. - К.: Мш. Буд-ва, архггект. та житл.-комун. госп-ва, 2006. - 359 с.
2. Голышев, А. Б. Расчёт сборно-монолитных конструкций с учетом фактора времени [Текст] / А. Б. Голышев, П. В. Полищук, Ю. А. Колпаков.
3. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции [Текст].
4. Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкцш [Текст]: Справочное пособие к СНиП 2.03.01-84.
5. Стрелецкий, Н. Н. Сталежелезобетонные пролётные строения мостов [Текст] / Н. Н. Стрелецкий.
Надшшла до редколеги 16.03.2010. Прийнята до друку 24.03.2010.
