Арки с балкой жесткости

15.06.2016

Технологические и иные достоинства арки с балкой жесткости обусловили применение этой системы в мостах не только под автомобильную, но и железную дорогу. Она использована в цельносварном пролетном строении пролетом 66 м, разработанном институтом электросварки имени академика Е.О. Патона (рис. 9.11, а).
Особенностью конструкции является включение в совместную работу с затяжками продольных балок, имеющих одинаковую с ними высоту 1800 мм (рис. 9.11, б). Для этого служат горизонтальные диафрагмы, расположенные по концам пролетного строения в уровне верхних поясов затяжек и продольных балок. Оси арок пересекаются с опорными сечениями в уровне верхнего пояса, что создает эксцентриситет приложения распора к затяжке 900 мм и приводит к появлению отрицательных моментов, уменьшающих расчетные положительные.
Арки с балкой жесткости

Поскольку на продольные балки и затяжку передаются значительные продольные усилия, они имеют по длине всего два стыка. Поперечные балки составлены из трех частей, прикрепляемых к затяжкам и продольным балкам. Средняя часть поперечных балок приваривается на монтаже, крайние образуют с парой балок (жесткости и продольной) монтажные блоки.
Элементы арок приняты H-образного сечения, причем их высота изменяется от 678 мм у опор до 800 мм в замке. Она выбирается так, чтобы в узлах панели, примыкающие друг к другу, имели одинаковую вертикальную проекцию. Подвески имеют также Н-образное сечение.
При значительной жесткости и высокой несущей способности балка жесткости может быть усилена только одной аркой, расположенной по ее оси (рис. 9.12). Такая конструкция может оказаться рациональной при объединении балок проезжей части и затяжки в единый пространственный ростверк.
Арки с балкой жесткости

Комбинированная система в виде арки с балкой жесткости может применяться и при езде поверху. В этом случае распор передается на опоры моста. При этом также может оказаться рациональной конструкция с уменьшенным числом арок по сравнению с числом балок. Увеличенное число балок позволяет уменьшить строительную высоту в пролете, улучшить силуэт моста и более рационально использовать железобетонную плиту проезжей части, упростить изготовление и монтаж. Такое решение использовано в конструкции пролетного строения моста через реку Старый Днепр в г. Запорожье (рис. 9.13, а). Балка жесткости образована четырьмя балками, подкрепленными снизу только двумя арками Н-образного сечения. При больших пролетах, учитывая работу балки жесткости на знакопеременный изгибающий момент, ортотропная проезжая часть может оказаться целесообразнее железобетонной. Известны решения с устройством только одной арки, подкрепляющей балку пролетного строения (рис. 9.13, б).
Арки с балкой жесткости

В автодорожных мостах с ездой поверху и посередине находят применение трехпролетные конструкции с распором, передаваемым на концы балки жесткости с помощью подпружных полуарок. Последние располагают в крайних пролетах (см. рис. 9.1, е, ж). При этом балка жесткости одновременно играет роль затяжки.
Для того чтобы при езде посередине распор передавался на балку жесткости только полуарками, необходимо обеспечить независимость продольных деформаций балки жесткости и арки в узлах их пересечения. Как это решается, можно увидеть на примере конструкции пролетного строения моста через реку Белая, перекрывающего пролеты 68 + 148 + 68 м (рис. 9.14).
Балка жесткости (затяжка) состоит из шести балок, расставленных на расстояниях 2 + 2,6 + 3 +2,6 + 2 м. Железобетонная плита проезжей части с помощью жестких упоров включена в совместную работу с балками.
Арки установлены посередине между каждой парой крайних балок. При этом расстояние между осями арок оказалось равным 10,2 м. Арки и полуарки полигональные, составлены из прямолинейных стержней длиной 8,48 м. Узлы их расположены на круговой кривой радиусом 115,04 м. Стрела арок 26,9 м, замок возвышается над проезжей частью на 14,9 м.
Арки с балкой жесткости

Распор каждой арки передается через полуарки на три ближайшие балки через сплошной горизонтальный лист толщиной 24 мм, прикрепленный к их нижним поясам. Концы полуарок заводятся между вертикальными фасонками, прикрепленными к листам снизу с помощью уголков. Вертикальная составляющая усилия в полуарках передается балкам в каждом узле через одну поперечную и две пары продольных вертикальных диафрагм, установленных в плоскости вертикальных фасонок, прикрепляющих полуарку.
Чтобы обеспечить независимость деформаций арок и затяжки, сопряжение балки с арками выполнено с помощью продольно подвижной плоской опорной части. Для этого к узловым фасонкам арки с помощью уголков прикреплен горизонтальный лист. На нем установлена нижняя опорная плита с продольными закраинами. На плиту через опорный лист опирается поперечная диафрагма, размещенная между крайними балками затяжки. Такая конструкция обеспечивает возможность свободных относительных деформаций балки жесткости и затяжки.