ГИБРИДНОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ МОСТА
HYBRID BRIDGE SPAN

Изобретение относится к строительству малых и средних мостов через реки, железные дороги, путепроводы и может быть использовано в конструкциях соответствующих пролетных строений, в частности путепроводов, эстакад, перекрытий.
Гибридное пролетное строение состоит из стеклопластиковых труб, которые изготавливаются методом непрерывной намотки армирующего волокна на цилиндрический агрегат с последующим нанесением связующих смол. Данная технология позволяет изготавливать трубы любого диаметра и толщины. Стеклопластиковые трубы имеют значительные преимущества по сравнению с металлическими. Их отличают малый удельный вес, высокая удельная прочность, долговечность, устойчивость к агрессивным средам и высокие антикоррозионные свойства. В сравнении с пультрузионными и экструзионными профилями, а также изделиями, изготовленными методом вакуумной инфузии, элементы, выполненные методом непрерывной намотки, могут иметь более высокий модуль упругости (до 35000 МПа), что является очень важным фактором для гибридных пролетных строений такого типа, так как наиболее критичным для них является условие обеспечения нормативной жесткости.
Известно пролетное строение моста с трубчатыми главными балками (см. патент РФ №165251, МПК E01D 19/00, опубликовано: 10.10.2016, Бюл. №28). Пролетное строение моста включает главные балки, выполненные из трубчатых элементов, которые объединяются поверху железобетонной плитой, при этом главные балки объединены непосредственно между собой болтовыми соединениями, кроме того, к каждой балке понизу приварен швеллер, посредством которого балка опирается на опорную часть мостового сооружения. На торцах главных балок закреплены металлические заглушки, которые препятствуют попаданию агрессивной среды внутрь трубы, а также служат дополнительным ребром жесткости в зоне опирания.
Недостатками этого решения является большой расход металла, так как шаг главных балок пролетного строения минимальный и равен диаметру соединяемых труб, а также невозможность производить осмотр и ремонт внутри главных балок из-за приваренных металлических заглушек. Металлический швеллер, который приварен по всей длине балки, не дает существенного повышения момента инерции балки.
Наиболее близким техническим решением является гибридное пролетное строение с предварительно напряженными балками из полимерного композиционного материала и железобетонной плитой поверху (см. патент РФ №2604539, МПК E01D 2/00, опубликовано: 10.12.2016, Бюл. №34), состоящее, как минимум, из двух одинаковых балок, соединенных поперечными связями и железобетонной плитой, включенной в работу балок с помощью металлических упоров, при этом балки выполнены из полимерного композиционного материала и формируются каждая из полимерных композиционных профилей, расположенных в два или три яруса, имеющих стенку и две полки каждый, связанных друг с другом по плоскостям прилегания и соединенных поперечными связями, выполненными в виде диафрагм из полимерных композиционных профилей, а ярусы при изготовлении балок предварительно выгибают для создания строительного подъема и предварительного напряжения и объединяют в готовую балку в выгнутом положении, кроме того балки разделяются стыками на секции длиной, составляющей часть длины пролета, а строительный подъем балок создается за счет переломов их профиля в местах стыкования и предварительного выгиба секций в пределах их длины или без предварительного выгиба.
Данная конструкция обеспечивает максимальную сборность, но сборку элементов необходимо осуществлять на базе строительной организации в закрытом помещении, что не всегда представляется возможным, особенно, в отдаленных и труднодоступных районах. Необходимость выгиба балок для создания строительного подъема силовым способом требует устройства на строительной площадке специального силового стенда. Кроме того, конструкция главных балок составная по высоте с объединением ярусов с помощью болтов, равномерно расставленных по всей длине пролетного строения, что приводит к большой многодельности при изготовлении балок и трудозатратам при содержании из-за необходимости проверки и подтяжки болтов в процессе эксплуатации.
Задачей заявляемого технического решения является создание пролетного строения, которое имеет повышенную долговечность по сравнению с пролетными строениями из традиционных строительных материалов, а также позволит значительно снизить стоимость конструкции и трудозатраты при строительстве и содержании мостовых сооружений в отдаленных и труднодоступных районах в сравнении с известными конструктивными решениями пролетных строений из полимерных композиционных материалов.
Технический результат заключается в снижении материалоемкости и стоимости пролетного строения, снижении затрат на содержание и строительство сооружения, повышении долговечности пролетного строения, увеличении межремонтного срока и сокращении времени монтажа на труднодоступных территориях.
Поставленная задача решена следующим образом.
Гибридное пролетное строение моста, включающее главные балки из стеклопластиковых труб и железобетонную плиту проезжей части, включенную с балками в совместную работу посредством упоров, главные балки разделены по длине на отдельные блоки, которые стыкуются в продольном направлении с помощью фланцевых соединений, состоящих из металлического кольца с металлическим поперечным ребром, приваренных друг к другу, а в поперечном направлении балки расположены на расстоянии друг от друга, равном диаметру трубчатой балки, и соединены между собой поперечными связями в виде раскосов, прикрепленных к металлическим фасонкам, при этом каждая фасонка состоит из вертикального ребра и металлической пластины, повторяющей контур трубы, которая предварительно вмотана в трубу, а каждый упор выполнен из арматурных стержней, закрепленных на стальной пластине, имеющей изогнутую форму, повторяющую контур трубы, и пластина прикреплена к главной балке посредством болтов.
Техническая сущность патента на изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - стык секций труб (сечение по оси трубы), фиг. 2 - сечение А-А, фиг. 3 - металлическая фасонка, фиг. 4 - поперечное сечение пролетного строения, фиг. 5 - узел А (увеличено).
Гибридное пролетное строение с балками из полимерного композиционного материала и железобетонной плитой поверху состоит из одинаковых балок 1, соединенных раскосами поперечных связей 2, и железобетонной плиты 3, включенной в работу балок с помощью металлических упоров 4. Каждая балка 1 выполнена из отдельных блоков, соединенных между собой в продольном направлении с помощью фланцевых соединений 5 высокопрочными болтами 6. В поперечном направлении трубчатые балки расположены на расстоянии друг от друга не менее одного диаметра трубчатой балки, и соединены между собой раскосами поперечных связей 2, прикрепленными к металлическим фасонкам 7, каждая из которых выполнена в виде вертикального ребра и приваренной к нему металлической изогнутой пластины, вмотанной в трубу на стадии изготовления. Фланцевое соединение 5 выполнено в виде металлического поперечного ребра, приваренного к металлическому кольцу, которое вматывается в тело трубы на стадии ее изготовления. Шов, образующийся при стыке фланцевых соединений 5, снаружи заделан слоем гибридного конструкционного герметика 8. Упоры 4 выполнены в виде арматурных стержней, закрепленных на стальной пластине, имеющей изогнутую форму, повторяющую контур трубы, а сама пластина прикреплена к главной балке посредством болтов.
Изготовление блоков главных балок осуществляется на специализированном предприятии методом намотки. Закрепление металлических фасонок 7 и фланцевых соединений 5 на блоках производится непосредственным вматыванием их в тело трубы при ее изготовлении. Способ монтажа главных балок выбирается в зависимости от габарита моста. Сборку пролетных строений следует начинать со стыковки секций труб фланцевыми соединениями 5, посредством высокопрочных болтов 6, соединяя их в цельную балку. Затем балки объединяют в поперечном направлении раскосами 2, прикрепляя их к фасонкам 7. Пролетное строение возможно монтировать блоками по две балки, объединяя их поперечными связями, так и полностью объединяя все главные балки поперечными связями в единую конструкцию и монтируя ее стреловым краном. После установки главных балок в проектное положение производится прикрепление упоров 4 к ним и объединение упоров с железобетонной плитой. Плита может быть выполнена в сборном исполнении, что минимизирует бетонные работы на строительной площадке, или в монолитном исполнении, что сокращает транспортные расходы за счет доставки на строительную площадку только строительным материалов и позволяет устраивать плиту по месту с учетом особенностей производства работ на конкретном объекте. В случае применения сборной плиты упоры располагают в пазах блоков плиты, которые после объединения блоков между собой заливаются монолитным бетоном. В случае применения монолитной плиты поверху балок устанавливается опалубка с арматурными каркасами плиты и заливается монолитным бетоном.
В поперечном сечении количество главных балок определяется габаритом проезда, и при необходимости шаг и количество балок могут быть изменены (фиг. 4).
Заявляемое техническое решение, в отличие от прототипа, имеет главные балки трубчатого сечения, разделенные по длине на отдельные секции, но неделимые в поперечном сечении по высоте. За счет того, что балки разделены по длине всего на несколько секций (3…6 шт. ) и не имеют продольных швов, количество болтов существенно меньше, что снижает трудозатраты на их установку при строительстве и периодический контроль их затяжки в период эксплуатации. Применение секций труб позволяет придавать балкам необходимую величину строительного подъема в процессе сборки за счет косого среза секций труб по торцам и сокращать затраты на транспортировку и монтаж балок в отличие от применения цельных труб.
Также в предлагаемой конструкции пролетного строения отсутствуют ослабления сечения балок отверстиями под болты в соединениях, так как прикрепление фланцев к трубе реализуется на этапе ее изготовления путем вматывания непосредственно в тело трубы.