Пролетные строения железнодорожных мостов

15.06.2016

Применение сталежелезобетонных пролетных строений в железнодорожных мостах началось в бывш. СССР в 1949 г., когда 18 таких сооружений длиной от 27 до 42 м, запроектированных Лентрансмостпроектом и ЦНИИ Проектстальконструкция (ПСК), были установлены на виадуках Львовской железной дороги. Монолитное железобетонное балластное корыто включалось в работу наклонными арматурными анкерами (см. рис. 5.3, г). Особенность конструкции составляли высокие (до 60 см) продольные железобетонные ребра плиты над стальными балками.
Первый опыт применения пролетных строений с монолитной плитой оказался относительно удачным. Поэтому такие конструкции пролетом до 60 м стали применять и на других мостах. Нo после недолгой эксплуатации на концах пролетных строений с высокими железобетонными ребрами были обнаружены трещины, вызванные усадочными и температурными воздействиями. Эти обстоятельства были учтены ПСК при разработке типовых пролетных строений пролетом 16; 21,5; 27 и 32,5 м под нагрузку H8. Ho они не получили практическою распространения.
В 1955 г. Трансмостпроектом были разработаны унифицированныe клепаные сталежелезобетонные пролетные строения с ездой на балласте пролетами 23; 27; 33,6; 45; 55 и 66 м. Высота ребра пииты в них снизилась до 300 мм, железобетон и сталь объединили уже жесткими дугообразными упорами (см. рис. 5.4, д). Особенностью пролетных строений пролетами 45, 55 и 66 м явилось применение двухъярусной стальной конструкции, транспортируемой и устанавливаемой пространственными блоками на временных опорах. Однако устройство двухъярусных конструкций с большим числом дополнительных связей привело к усложнению монтажа и значительному перерасходу стали.
На основе широких исследовательских работ в 1962 г. Гипротрансмостом (бывший Трансмостпроект) были спроектированы типовые унифицированные пролетные строения пролетом 45 и 55 м нового типа — сварные из низколегированной стали с монтажными соединениями на ВПБ и индустриальными конструкциями сборного железобетонного балластного корыта. Решение стальной части конструкции — сварные балки высотой 3,6 м — позволило исключить ярусы и продольные стыки. Объединение железобетона со стальными балками не требовало мокрых работ (использовали закладные детали в виде наклонных петлевых анкеров и фланцев, крепящихся к верхним поясам балок ВПБ). Поперечные стыки блоков корыта, располагаемые через 2,4 м, замоноличиваются после сварки продольной арматуры.
Следует отметить, что болтосварные пролетные строения проектировки 1962 г. оказались весьма экономичными: клепаное пролетное строение требовало в 1,5 раза больше стали. Достигнута довольно высокая степень унификации, особенно железобетонной конструкции.
В последующие годы типовой проект был расширен и усовершенствован. С 1970 г. на сети железных дорог смонтировано большое число пролетных строений пролетами от 18,2 до 45 м (см. табл. 5.1).
Пролетные строения железнодорожных мостов

Пролетные строения рассматриваемого типового проекта предназначены для эксплуатации под нагрузкой С14 в обычных и северных климатических условиях. Металлоконструкции изготавливают из сталей марок 15ХСНД и 10ХСНД, железобетонные плиты балластного корыта — из бетона классов В40 и F300. Основная несущая арматура — периодического профиля диаметром 16 мм класса A-II.
Металлоконструкции пролетных строений пролетами 18,2; 23,0; 27,0; 33,6 м имеют расстояния между осями главных балок 2 м и высоты, позволяющие делать конструкцию цельноперевозимой, свариваемой и собираемой на болтах в заводских условиях (рис. 5.11). Железобетонная плита балластного корыта разделена на сборные блоки длиной по 2,98 м, омоноличиваемые с жесткими упорами и между собой в поперечных стыках (рис. 5.12).
Пролетные строения железнодорожных мостов

Объединение блоков плиты с металлическими балками разработано в двух вариантах. В первом упоры — жесткие подковообразные, крепятся к верхним поясам балок на ВПБ (рис. 5.13, а), во втором связь блоков с балками осуществляется также на болтах, но через фланцы закладных деталей в плите с приваренными к ним гибкими петлевыми анкерами (рис. 5.13, б, в). Второй вариант позволяет сократить объем мокрых работ.
Металлоконструкции пролетных строений устанавливают на опоры целиком консольным краном ГЭПК-130У, после чего блоки плиты монтируются краном на железнодорожном ходу, перемещающимся по пролетному строению.
Пролетные строения длиной 45 и 55 м перевозят отдельными габаритными балками высотой 3,6 м. Монтаж их также возможен консольным краном ГЭПК-130У, но пролет 45 м требует укрупнительной сборки на подходе к мосту, а пролет 55 м монтируют тремя пространственными блоками длиной 17,4; 21 и 17,4 м (также предварительно укрупняемыми) на двух временных опорах.
Пролетные строения железнодорожных мостов

В 55-метровом строении расстояние между осями балок 2,3 м и высота в 1/24 пролета оказались возможными, так как совместно с балками работает широкая и жесткая железобетонная плита (рис. 5.14).
Несмотря на широкое применение рассмотренных типовых пролетных строений, в 2001 г. проект 1962 г. был отменен МПС и связи с аварией одного из мостов. Хотя, следует заметить, что причинами аварии стали не просчеты, допущенные в прочие, а нарушение строителями технологического регламента и некачественное выполнение работ.
Пролетные строения железнодорожных мостов

Стремление повысить индустриальность сталежелезобетонных пролетных строений и полностью исключить мокрые работы на монтаже привело к созданию нового типового проекта, разработанного Гипротрансмостом в 1989 г. (см. табл. 5.1 и рис. 5.15).
Пролетные строения железнодорожных мостов

Пролетные конструкции высокой заводской готовности длинами 18,2; 23; 27; 33,6 и 45 м разработаны для установки на однопутных и многопутных железнодорожных мостах, на прямых и кривых участках радиусом до 300 м, а также в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью до 9 баллов. Пролетные строения изготавливают из сталей 15ХСНД-2 (обычное и северное исполнение А) и 10ХСНД-3 (северное исполнение Б). Железобетонные плиты изготавливают из бетона классов В35 и В40. Ширина балластного корыта 4,6 м обеспечивает ведение путевых работ в комплексе с работами на подходах к мостам (рис. 5.16).
Основной несущей конструкцией каждого пролета являются две коробчатые балки с раздельными железобетонными плитами, включенными в совместную работу с верхними поясами балок с помощью жестких (уголки сечением 100х100х12 мм) и гибких (болты диаметром 22 мм, длиной 140 мм) упоров. Кроме них, на концах коробок предусмотрены подковообразные упоры из гнутого листа сечением 140х10 мм.
Пролетные строения длиной до 34,2 м включительно перевозят цельнопролетными блоками на обычных железнодорожных платформах, а длиной 45 м — на транспортерах грузоподъемностью 120 т. Все балки спроектированы на возможность установки в пролет поблочно (без тротуаров и балласта) консольным краном ГЭПК-130У. Максимальная масса монтажного блока длиной 45,8 м — 112 т.
Пролетные строения железнодорожных мостов

Как видим, применение сталежелезобетона в железнодорожных мостах дает существенную экономию стали (сравним данные табл. 3.1 и 5.1). Наиболее эффективен он в пролетных строениях высокой заводской готовности. Ho следует заметить, что применение данного типового проекта сдерживается, так как при изготовлении пролетных строений появляется технология укладки монолитного железобетона плиты. А для этого выполненную на заводе мостовых металлоконструкций (ЗММК) стальную балку необходимо траспортировать на другой завод — мостовых железобетонных конструкций (МЖБК) или полигон.
Таким образом, в отечественной практике строительства железнодорожных мостов в основном используют типовые конструкции сталежелезобетонных сплошностенчатых строений. За рубежом более широко применяют конструкции индивидуальной проектировки, в том числе неразрезные балочные.