пролетное строение моста

Формула изобретения

Пролетное строение моста, состоящее из клееных балок, железобетонной монолитной плиты проезжей части, диафрагм жесткости, поперечных связей и опорных частей балок, отличающееся тем, что клееные балки имеют комплексное поперечное сечение, включающее два клееных пакета из досок с неотстроганными внутренними поверхностями и приклеенную между ними прослойку из полимербетона с расположенным в ней арматурным каркасом, при этом верхняя часть стержней каркаса заведена в железобетонную монолитную плиту проезжей части, а их нижняя часть соединена с опорными частями балок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении автодорожных или пешеходных мостов, а также мостовых сооружений, преимущественно деревобетонных.

Известна конструкция пролетного строения моста, включающая деревянные клееные балки, объединенную с ними в единое целое железобетонную плиту проезжей части, диафрагмы, поперечные связи и опорные части (П.А.Дмитриев «Конструкции из дерева и пластмасс. Специальный курс. Автодорожные и пешеходные мосты. Оренбург, ИПК «Газпромпечать», 2002, с.114-118, рис.5.23-5.26). Совместная работа балок и плиты достигается за счет анкеров, устраиваемых дискретно по верхним граням балок в количестве, достаточном для восприятия усилий сдвига, возникающих при совместной работе на поперечный изгиб балок и плиты. Клееные балки часто усиливают дополнительно стальными или стеклопластиковыми стержнями, расположенными в пазах в растянутых от изгиба зонах балок и вклеенных в древесину с помощью специального клея. При ширине поперечного сечения балки b>18 см с тем, чтобы избежать технологических затруднений и удешевить производство вместо одной балки, изготавливают две ее половины с шириной сечения, равной 0,5b, которые стягивают болтами обычно через вертикально поставленные прокладки (там же, с.99-100, рис.5.8). Опорные части передают опорные реакции на нижние грани балок, при этом размеры опорных частей назначаются из условия восприятия расчетных усилий древесиной при работе на смятие поперек волокон. Для упрощения конструкции опорных узлов, уменьшения их деформативности и увеличения надежности передачу опорных реакций часто обеспечивают с помощью вклеенных поперек волокон древесины стержней (там же, с.88-89, рис.4.7).

Известное пролетное строение моста обеспечивает включение железобетонной плиты проезжей части в общую работу конструкции, однако его несущая способность и жесткость ограничены из-за того, что механические, дискретно расположенные по верхним граням балок соединительные крепления являются податливыми, накапливающими деформации сдвига во времени, что приводит к перераспределению напряжений между железобетонной плитой и клееными балками, в результате чего краевые напряжения растяжения в клееной древесине и арматуре будут увеличиваться, а прогиб балок нарастать. Таким образом, эффективность совместной работы клееных балок с железобетонной плитой существенно снижается.

Кроме этого данное пролетное строение моста отличается существенной трудоемкостью изготовления по следующим причинам.

1. В цельноклееных дощатых балках при соотношении высоты «h» к ширине «b» h/b>6, на расстоянии от опор, приблизительно равном (0,9-1,1)h, возникают опасные растягивающие напряжения в направлении наименьшей прочности древесины. Эти напряжения, суммируясь с температурными, влажностными и динамическими воздействиями, в ряде случаев могут явиться причиной расслоения и раскалывания древесины. С тем, чтобы исключить эту опасность, продольную арматуру в армированных клееных балках у опор отгибают и заводят ее концы в верхнюю сжатую от изгиба зону балок. Другим приемом, исключающим упомянутую опасность, является вклеивание в древесину на приопорных участках балок наклонно расположенных стержней или листов фанеры. Все эти приемы усложняют технологию изготовления мостовых клееных балок.

2. Ширина сечения b клееных балок мостов, как правило, назначается в пределах 20<b<40 см. Стоимость таких балок, по крайней мере, на 20% выше по сравнению со стоимостью балок, склеенных из недефицитных досок шириной b 17,5 см, поскольку доски для балок, имеющих ширину b>18 см, приходится склеивать еще и по их кромкам. Кроме того, для обеспечения качественной склейки широких досок требуется увеличить усилия запрессовки. При применении спаренных балок требуется выполнить отстрожку четырех боковых поверхностей вместо двух, а также постановку с предварительным высверливанием отверстий поперечных связей и прокладок, обеспечивающих совместную работу балок.

3. Опирание балок с передачей увеличенных опорных реакций непосредственно на нижние их грани через площадки, работающие на смятие поперек волокон, оказывается возможным лишь при развитии площадей этих площадок до требуемой величины, что усложняет конструирование опорных узлов и, как правило, лишает эти узлы желаемой компактности. Вклеенные поперек волокон стержни усложняют технологию и увеличивают трудоемкость изготовления опорных узлов.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является повышение несущей способности и жесткости пролетного строения моста, снижение трудоемкости его изготовления.

Поставленная задача решается за счет того, что пролетное строение моста состоит из клееных балок, железобетонной плиты проезжей части, диафрагм жесткости, поперечных связей и опорных частей балок, причем клееные балки имеют комплексное поперечное сечение, включающее два клееных пакета из досок с неотстроганными внутренними поверхностями и приклеенную между ними прослойку из полимербетона с расположенным в ней арматурным каркасом, при этом верхняя часть стержней каркаса заведена в железобетонную монолитную плиту проезжей части, а их нижняя часть соединена с опорными частями балок.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено пролетное строение моста, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, продольный разрез 1-1.

Пролетное строение моста включает два клееных пакета из досок 1, причем внутренние поверхности пакетов неотстроганные, железобетонную плиту проезжей части 2, прослойку из полимербетона 3, приклеенную к внутренним неотстроганным поверхностям клееных пакетов 1, арматурный каркас 4, расположенный в толще полимерной прослойки 3, диафрагмы жесткости 5, поперечные связи 6 и опорные части балок 7, соединенные с арматурным каркасом 4.

Клееные балки комплексного сечения с армированной прослойкой в зависимости от подвижности полимерной массы, ширины прослойки и высоты балки изготавливают в наклонном или горизонтальном направлении в следующем порядке технологических операций:

- изготавливают клееные пакеты из досок 1, производя отстрожку только одной боковой поверхности каждого из пакетов;

- на неотстроганной поверхности одного из клееных пакетов 1 устанавливают арматурный каркас 4 с приваренными к нему опорными частями 7, применяя вспомогательные прокладки, обеспечивающие необходимую толщину защитного слоя полимербетона;

- устанавливают второй клееный пакет 1 с заранее прибитыми к нему вспомогательными прокладками;

- выполняют установку поперечных связей 6;

- производят заливку полимерной прослойки 3 с вибрированием каркаса и контролем заполняемости пространства между клееными пакетами 1 с помощью предусмотренных в них отверстий малого диаметра, закрываемых по мере заливки полимерной композиции.

Пролетное строение моста данной конфигурации работает следующим образом:

При действии вертикальной нагрузки происходит поперечный изгиб клееных балок комплексного поперечного сечения и железобетонной плиты проезжей части 2, при этом за счет монолитных соединений в общую работу пролетного строения включаются клееные пакеты 1, железобетонная плита проезжей части 2, армированная полимерная прослойка 3, что обеспечивает определение приведенных геометрических характеристик поперечного сечения с учетом соотношения модулей упругости примененных материалов. Толщина полимербетонной прослойки 3 определяется суммарной толщиной арматурного каркаса 4 и защитных слоев, а монолитное соединение прослойки 3 с неотстроганными поверхностями клееных пакетов 1 обеспечивается за счет синтетического клея, являющегося связующим полимербетона. Надежность склейки пакетов с прослойкой повышается за счет увеличения площади сцепления неотстроганных поверхностей, имеющих слегка ступенчатую форму, и натеков из отвердевшего клея, выдавленного из швов при запрессовке пакетов. Усилия сдвига между клееными балками и железобетонной плитой проезжей части 2 за счет заведения верхней части стержней арматурного каркаса 4 в тело плиты 2 передается каркасом 4 равномерно по всей длине балок, а не дискретно поставленными податливыми связями, что обеспечивает жесткое соединение клееных балок и железобетонной плиты 2 и позволяет исключить из расчетов снижающие коэффициенты, учитывающие податливость связей. Растягивающие напряжения, действующие под углом к волокнам древесины, в основном воспринимаются поперечными стержнями каркаса 4, что исключает опасность расслоения клееной древесины. За счет соединения опорных частей балок 7 с арматурным каркасом 4 значительные по величине опорные реакции передаются на армированную полимербетонную прослойку 3, у которой расчетное сопротивление сжатию в 10-15 раз больше расчетного сопротивления древесины смятию поперек волокон, что позволяет упростить конструкцию и изготовление опорных узлов. Отслоение клееных пакетов 1 от полимербетонной прослойки 3 исключается за счет постановки дополнительных поперечных связей 6 в виде болтов, шпилек или аналогичных крепежных средств, при этом поперечные связи 6 одновременно служат для соединения клееных балок с диафрагмами жесткости 5, которые обеспечивают пространственную геометрическую неизменяемость поперечного сечения пролетного строения в целом.

При изготовлении предлагаемого пролетного строения моста:

- отпадает необходимость склейки досок по кромкам, поскольку пакеты изготавливаются из досок шириной не более 17,5 см, что удешевляет их изготовление;

- в двух клееных пакетах 1 строгаются только две боковые поверхности, а не четыре, как в известных технических решениях, что не только сокращает трудоемкость изготовления, но и дополнительно повышает надежность склейки пакетов с полимербетонной прослойкой;

- соединение клееных балок с железобетонной плитой проезжей части 2 осуществлено при помощи арматурного каркаса 4 и не требует постановки дополнительных связей;

- для крепления диафрагм жесткости 5 к клееным балкам использованы поперечные связи 6, что исключает применение дополнительных крепежных соединений в этом узле;

- опорные части балок 7 имеют простое конструктивное решение.

Таким образом, предлагаемое пролетное строение моста позволяет увеличить несущую способность и жесткость конструкции, а также снизить трудоемкость его изготовления по сравнению с известным прототипом.