Особенности и область применения металлических мостов

15.06.2016

К числу первостепенных задач при проектировании пролетных строений моста относится выбор конструкционных материалов. Как правило, это железобетон, металл и сталежелезобетон, причем конкретное предпочтение всегда должно быть обоснованным.
В мостостроении применяют лишь относительно малую часть металлических материалов, а именно — сплавы железа с углеродом и легирующими добавками, называемые строительными сталями. Их широкое использование обусловлено наилучшим соответствием свойств материала условиям работы мостовых сооружений. Можно подобрать такие марки строительных сталей, которые обладают высоким пределом текучести и одновременно достаточными пластичностью и ударной вязкостью, хладостойкостью, достаточной сопротивляемостью циклическим и динамическим нагрузкам. Сталь хорошо сваривается, легко обрабатывается, имеет относительно невысокую стоимость. Достижения металлургической промышленности позволяют в массовых количествах производить ее с заранее заданными и гарантированными физико-механическими и технологическими свойствами.
Металлические мосты сооружают на различных дорогах, в любых климатических условиях. На железных дорогах нашей страны они составляют более 50 % от общей протяженности мостов. При строительстве мостов через широкие глубоководные реки стальные конструкции экономически целесообразны при больших пролетах (свыше 100 м). Это сокращает число опор, что с учетом их высоты и материалоемких фундаментов существенно снижает объемы и трудоемкость работ, уменьшает продолжительность и стоимость строительства. Ho в некоторых случаях применение стальных пролетных строений целесообразно даже в средних пролетах (длиной 20...40 м).
Стальные пролетные строения имеют различные статические системы и разнообразные конструктивные формы. Они легко расчленяются на блоки и элементы любых размеров, удобные для производства, перевозки и монтажа. Поэтому большим преимуществом стальных мостов является возможность максимальной индустриализации их изготовления, применение высокопроизводительной автоматической электросварки, высокое качество и степень заводской готовности конструкций, а также возможность комплексной механизации, круглогодичность исполнения и монтаж в сокращенные сроки.
Масса стальных пролетных строений намного меньше соответствующих железобетонных. Это снижает нагрузку на опоры мостов, уменьшает транспортно-технологические расходы. Ho в отличие от железобетона доля собственного веса в общей нагрузке здесь значительно ниже. Поэтому стальные пролетные строения существенно более чувствительны к возрастанию в перспективе временных нагрузок.
Подобные конструкции имеют длительный срок службы (до 100 лет и более). Их несущую способность можно сравнительно просто повысить за счет усиления элементов.
Одним из недостатков стали является ее коррозия и снижение из-за этого со временем несущей способности и надежности конструкции. Поэтому стальные пролетные строения требуют тщательного содержания, периодической окраски, других специальных конструктивно-технологических мероприятий. Применение специальных покрытий и коррозионно-стойких материалов устраняет этот недостаток, снижает эксплуатационные затраты, но повышает стоимость самих материалов.
Главные задачи научно-технической политики в области стальных мостов в современных условиях — экономия металла, использование высококачественных сталей и прокатных профилей, повышение производительности и эффективности конструктивно-технологических решений.
Возможны следующие пути повышения эффективности металлических мостовых конструкций:
• более широкое применение крупногабаритных конструкций, что позволяет уменьшить трудозатраты их возведения по сравнению с традиционными мелкомасштабными решениями;
• рационализация профильного металла;
• проектирование тонкостенных и предварительно напряженных конструкций;
• совмещение функций отдельных элементов пролетного строения, что позволяет более полно использовать резервы материала по прочности;
• применение сталей повышенной прочности и высокопрочных вместо сталей обыкновенного качества, хотя этот путь осложнен многими факторами в процессе реализации;
• повышение степени заводской готовности пролетных строений, упрощение монтажных стыков, дальнейшее совершенствование электросварки, технологии заводского изготовления, технологии и механизации монтажа пролетных строений;
• совершенствование инженерных расчетов несущей способности, обоснованное уменьшение величины запасов прочности конструкций.