Виды и конструкции ЖБ мостов

Железобетонные мосты – капитальные инженерные сооружения, возводимые через водоемы, овраги и другие физические препятствия. Мосты, проложенные через дороги, называют путепроводами, а через преграды, созданные естественным рельефом (ущелья, овраги, лощины), – виадуками. Виадуки сооружают в случаях, в которых создание насыпей является экономически невыгодным, технологически сложным или невозможным.

Конструктивные составляющие ЖБ-мостов

В конструкцию железобетонных мостов входят следующие элементы:

• Пролетные строения. Как правило, имеют прямоугольную конфигурацию, но возможна и сложная форма – спиралевидная, кольцевая, ломаная. Предназначены для восприятия нагрузок и перенаправления их на опоры. Состоят из балок, ферм, диафрагм и непосредственно плит пешеходной или проезжей части. На пролетных строениях обустраивают пешеходные и велосипедные дорожки, автодороги, инженерные коммуникации.
• Опоры разной конфигурации. Распределяют усилия на основание моста от массы пролетных строений и периодических нагрузок. В устройство опор железобетонных мостов входят фундамент и опорная часть.

Виды железобетонных мостов

ЖБ-мосты разделяют по назначению, способу изготовления, типу опор и пролетных строений, размерам.

По назначению

По этому признаку разделяют ЖБ-мосты:

• автодорожные – для передвижения автотранспорта и пешеходов;
• железнодорожные – для проезда ЖД-транспорта;
• метромосты – конструкции, по которым пролагают линии метро;
• городские – для проезда всех разновидностей городского транспорта, перемещения велосипедистов и пешеходов;
• пешеходные – предназначены исключительно для пешеходных нагрузок;
• совмещенные – предназначенные для проезда как автотранспорта, так и ЖД-транспорта;
• специализированные – для прокладки инженерных коммуникаций.

По способу производства

Железобетонные мосты по способу изготовления разделяют на три типа:

• Монолитные. Возводятся путем заливки бетонной смеси в опалубку с установленным в нее арматурным каркасом непосредственно на стройплощадке.
• Сборные. Сборными называются железобетонные мосты, собираемые на месте строительства из элементов, которые изготавливаются в заводских условиях и доставляются на стройплощадку в виде, готовом к монтажу.
• Комбинированные – сборно-монолитные. Часть конструктивных элементов поставляют на стройплощадку в готовом виде, а часть – отливают на месте.
• Скорлупные. На заводе изготавливается тонкостенная железобетонная оболочка, которая на месте установки заливается бетонной смесью.

По типу применяемых опор

Жесткие опоры передают нагрузку от пролетных строений через фундамент на основание. Для них характерна незначительная осадка. Для плавучих опор, передающих нагрузку на понтоны или баржи, характерна значительная осадка.

По типу пролетных строений

По этому признаку различают ЖБ-мосты:

• Балочные (плитные). Это самая простая разновидность мостовых конструкций, используемая при обустройстве мостов с малым пролетом. Расстояние между опорами перекрывают балками (плитами), которые с пролетных строений передают на опоры только вертикальные нагрузки. Наибольшее применение имеют Т-образные балки, применяемые с диафрагмами или без них. Разрезная балочная система состоит из рада балок, перекрывающих только один пролет, может использоваться на любых типах грунтов. Минус такого решения – множество деформационных швов. В неразрезной системе одна балка перекрывает несколько пролетов или все. Ее преимущество – меньшее число швов, по сравнению с разрезными мостовыми конструкциями. Минус такого технического решения – слабая устойчивость к деформации основания. В консольной балочной системе присутствует два типа балок: одни опираются на 2 опоры и обладают консольными свесами, вторые – подвесные. Преимущества консольной системы – простота расчетов и возможность использования практически на всех типах грунтов. Минус – наличие большого количества шарнирных деформационных швов, нарушающих комфортный проезд транспорта по мосту.
• Рамные. В их конструкцию входят рамы, стойки которых реализуют функцию опор, а ригели – пролетных строений. Рамы могут иметь Т- или П-образную форму. Плюс такого решения – увеличенное подмостовое пространство, поэтому рамные системы востребованы при строительстве путепроводов и эстакад, эффективна в условиях сложных рельефов. Серьезные минусы – сложность, а, следовательно, высокая стоимость сооружения.
• Со сквозными фермами. Ферменные конструкции, сформированные из отдельных элементов простой геометрической формы, востребованы при сооружении мостов с длинными пролетами – более 50 м. Сквозные системы отличаются высокой трудоемкостью.
• Арочные. В таких мостовых системах несущими конструкциями являются арки или своды. Арочные мосты часто сооружают в горных условиях, поскольку позволяют перекрывать длинные пролеты без установки большого количества дополнительных опор.
• Висячие. Такая технология применялась при сооружении наиболее протяженных и высоко расположенных мостов в мире. Основные несущие элементы представляют собой цепи и канаты, а проезжая часть находится в подвешенном состоянии.
• Вантовые. Это разновидность висячих конструкций с вантовыми фермами, изготовленными из канатов. Ванты закрепляются к высоким стойкам, которые фиксируются непосредственно на опорах. Чаще всего вантовые мосты сооружают в городских условиях и над глубокими водными артериями.
• Раздвижные. Имеют мобильное пролетное строение. Чаще всего раздвижные конструкции выбирают для перекрытия судоходных водных артерий в стесненных условиях мегаполиса.

Преимущества и недостатки железобетонных мостов

Плюсы ЖБ мостовых конструкций:

• Возможность создания различных конфигураций мостов, оптимальных для конкретной области применения и эксплуатационных условий.
• Применение при сооружении ЖБ-мостов доступных и относительно недорогих материалов – щебня, гравия, песка.
• Механизированная технология сооружения.
• Эксплуатационные характеристики мостовой конструкции – прочность, надежность, длительный рабочий период, способность выдерживать воздействие как статических, так и динамических нагрузок, устойчивость к негативным климатическим факторам.
• Меньшие эксплуатационные расходы на ЖБ-мосты, по сравнению с металлоконструкциями, которые необходимо периодически окрашивать.
• Одно из основных преимуществ – меньший расход металла, по сравнению с полностью металлическими мостами.

Особенности железобетонных мостов, ограничивающие области их применения, – значительная собственная масса, слабая устойчивость к растяжению, вероятность растрескивания бетона из-за усадки и напряжений, которые появляются в процессе эксплуатации, значительная стоимость большепролетных конструкций.

Материалы, используемые при сооружении железобетонных мостов

Мосты эксплуатируются в сложных условиях – под воздействием значительных статических и динамических нагрузок, вредных газов, без дополнительной защиты от неблагоприятных климатических условий. Материалы, используемые при строительстве мостовых конструкций, должны обеспечивать их высокую прочность, водо- и газонепроницаемость, химическую стойкость, морозостойкость. Пластичная бетонная смесь должна обладать требуемой удобоукладываемостью, умеренной усадкой, необходимыми условиями твердения.

При сооружении мостов используется бетон классов прочности В20-В60. Конкретную марку выбирают в зависимости от типа и функционального назначения мостовой конструкции, способов армирования. Для получения высокопрочных бетонов используют следующие материалы и технологические нюансы:

• высокоактивные цементы;
• увеличенную норму расхода вяжущего;
• сниженное водоцементное соотношение;
• оптимальный гранулометрический состав щебня и песка.

Арматура, применяемая для создания силового каркаса конструкции и выбранная в соответствии с проектными расчетами, выбирается по СНиПу в зависимости от эксплуатационных условий, в частности – от температуры окружающей среды в самую холодную пятидневку года.

Широкий ассортимент типовых проектов железобетонных мостов значительно сокращает период проектирования конструкций стандартных форм, размеров и назначения.