Общие сведения о железобетонных мостах

1.

«Дальневосточный государственный университет
путей сообщения»
«Институт транспортного строительства»
Кафедра «Мосты, тоннели и подземные
сооружения»
Дисциплина: «МОСТЫ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ»
Лекция № 9
Тема: Общие сведения о железобетонных мостах.
к.т.н. Цвигунов Д.Г.
2025 год

2.

Основными литературными источниками для
рассмотрения указанных вопросов являются:
1. Боровик Г.М. «ИСКУССТВЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ
НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ» Сборник лекций.
Хабаровск. Издательство ДВГУПС, 2006 г. (Лекция 3
стр. 38).
2. Осипов В.О. «МОСТЫ И ТОННЕЛИ НА ЖЕЛЕЗНЫХ
ДОРОГАХ» Учебник для
вузов. Москва.
Издательство Транспорт, 1988 г.(Глава 5 стр. 40-45)
3. СП 35.13330.2011 СВОД ПРАВИЛ. МОСТЫ И
ТРУБЫ. Актуализированная редакция СНиП 2.05.0384* ( 7. Бетонные и железобетонные конструкции.
Бетон стр. 61. Арматура стр.70)
4. СП 46.13330.2012 СВОД ПРАВИЛ. МОСТЫ И
ТРУБЫ. Актуализированная редакция СНиП 3.06.0491 (7. Арматурные и бетонные работы)

3.

Учебные вопросы:
1. Особенности железобетонных мостов.
2. Основные системы железобетонных мостов.
3. Материалы: классы бетона и арматуры.

4.

1. Особенности железобетонных
мостов.

5.

Мосты из железобетона обладают рядом
достоинств:
• дешевы в эксплуатации;
• долговечны;
• меньший расход металла;
• могут иметь любую форму;
• позволяют монолитно соединять друг с другом
отдельные части конструкции.
Эти достоинства предопределили широкое
распространение
железобетонных
мостов
в
современном строительстве как с малыми и
средними, так и с большими пролетами.

6.

На железных дорогах Российской Федерации
применяют
в
основном
малые
и
средние
железобетонные мосты.
По своим конструктивным особенностям
пролетные
строения
железобетонных
мостов
подразделяют на два вида:
• с ненапрягаемой арматурой;
• с предварительно напряженной арматурой главных
балок.
Они бывают однопутными и двухпутными, но
предпочтение отдают пролетным строениям с одной
веткой железнодорожного пути.

7.

2. Основные системы
железобетонных мостов.

8.

а
б
в
Основные системы железобетонных мостов:
• балочные (разрезные, неразрезные и консольные);
• рамные;
• арочные.
l
l
l2
г
l
l
l1
l2
l2
l1
l2
д
l
Рис. 2.1. Основные системы железобетонных мостов:
а – балочные разрезные; б – балочные неразрезные; в –
балочные консольные; г – рамные; д – арочные.

9.

Балочные разрезные системы получили
наиболее широкое применение (рис. 2.1. а), они
используются для перекрытия пролетов от 6 - 8
до 30 - 40 метров. Концы балок опираются на
шарнирно-подвижную и шарнирно-неподвижную
опорные
части,
в
результате
чего
при
вертикальных нагрузках балка передает только
вертикальные реакции. Балочные разрезные
мосты
характерны
однозначной
эпюрой
изгибающих моментов М (рис. 2.2 а).

10.

Балочные
неразрезные
конструкции
применяют для пролетов от 30-40 до 100 -150 м.
(рис. 2.1,б). По расходу материала они более
экономичны
по
сравнению
с
простыми
разрезными системами, но имеют ограничения в
применении
из-за
чувствительности
к
неравномерным
осадкам
опор,
усадке
и
ползучести бетона, а также температурным
деформациям.
Опоры
неразрезных
балок
воспринимают в основном вертикальные усилия, а
эпюра моментов М в балке двузначная с
отрицательными участками над промежуточными
опорами (рис. 2.2 б)

11.

Рамные системы железобетонных мостов
характеризуются жестким соединением ригеля и
стойки, работающих совместно (рис. 2.1,г). Их
преимущество
перед
простыми
балочноразрезными
системами
заключается
в
повышенной жесткости конструкции и меньшем
расходе материала, но в то же время они
обладают такими же недостатками, что и
неразрезные
пролетные
строения.
Целесообразны при l = 30 - 60 м. Характерны тем,
что в стойках рам возникают изгибающие
моменты,
а
на
опоры
передаются
как
вертикальные, так и горизонтальные усилия
(распор) рис. 2.2 в.

12.

Рис. 2.2. Эпюры изгибающих моментов М в балочных
и рамных системах железобетонных мостов.

13.

Арочные
применяют
для
перекрытия
больших пролетов до 200 – 300 м. Их преимущество
перед разрезными пролетами заключается в том,
что арки, работающие в основном на сжатие, в
наибольшей степени обеспечивают прочностные
свойства железобетона (рис. 4.1,д). Находят
применение арочные распорные и безраспорные
мосты, а также бесшарнирные и шарнирные
системы. Арочные мосты долговечны, но весьма
трудоемки и являются дорогостоящими объектами.

14.

Комбинированные в которых совмещена
работа двух и более систем. К ним относят мосты
с арочными пролетами с ездой посередине (а), а
также вантовыми (б) и висячими пролетными
строениями (в) (рис. 2.3).
Рис. 2.3
Комбинированные
системы
железобетонных
мостов.

15.

Мосты
комбинированных
схем
отличаются
своими
архитектурными
достоинствами
и
более
экономичными
показателями и, как правило, используются
для перекрытия больших, гигантских и
супергигантских пролетов.
Вантовые и висячие пролеты находят
применение преимущественно в системе
автодорожных и городских мостов.

16.

3. Материалы: классы бетона и
арматуры.

17.

Железобетон
–
это
комплексный
строительный материал, состоящий из бетона и
стали, работающих совместно. Бетон хорошо
работает на сжатие и плохо на растяжение,
поэтому сталь (арматуру) размещают в бетоне
так, чтобы она воспринимала растягивающие
усилия.
Благодаря хорошему сцеплению между
бетоном и стальной арматурой, а также почти
одинаковым коэффициентам их температурного
расширения железобетонные элементы в виде
плит, балок, стоек, арок хорошо работают в
конструкциях мостов.
Стальная арматура находясь в бетоне, не
подвергается ржавлению.

18.

В современных железобетонных мостах
применяют два вида армирования:
• стержни арматуры могут быть установлены в
бетон без придания им каких-либо начальных
усилий,
такую
арматуру
называют
ненапрягаемой, а железобетон с такой арматурой
– железобетоном с ненапрягаемой арматурой
(обычным железобетоном);
• арматура может быть подвергнута начальному
напряжению и в таком виде введена в
железобетонную конструкцию, тогда бетон будет
обжат
реактивными
усилиями
натянутой
арматуры,
такую
арматуру
называют
напрягаемой, а железобетон с этой арматурой
предварительно напряженным.

19.

Рис. 3.1 Производство железобетонных балок
пролетного строения на механизированном стенде.

20.

Бетон. Для элементов железобетонных мостов
применяют конструкционный тяжелый бетон со
средней плотностью 2200–2500 кг/м3.
К основной
характеристике,
определяющей
прочностные свойства, относят класс бетона по
прочности на сжатие. Класс бетона по прочности
на
сжатие
выражают
нормативным
сопротивлением осевому сжатию кубов размером
15 15 15
см
с
обеспеченностью
0,95,
измеряемым в мегапаскалях.
Для элементов мостов применяют бетон
следующих классов по прочности на сжатие: В20,
В25, В30, В35, В40, В45, В50, В55, В60.

21.

Зависимость между классом бетона В по
прочности на сжатие и определяемой на кубах
прочностью бетона выражают зависимостью:
B=(1-1,64v)R
где v=ϭ/R– коэффициент вариации прочности
бетона,
который
согласно
нормативным
документам для тяжелого бетона принимают v =
0,135; ϭ – среднеквадратическое отклонение
значений
прочности
бетона
в
серии
испытываемых образцов; R– среднее значение
прочности бетона в серии образцов.

22.

Бетон
является
упругопластичным
материалом, в котором под действием нагрузки
одновременно
развиваются
упругие
и
пластические
деформации.
Отношение
напряжения в бетоне к упругим относительным
деформациям определяет упругие свойства
материала, характеризуемые модулем упругости
бетона Eb .

23.

Модуль
упругости
бетона
имеет
одинаковое значение при сжатии и растяжении и
зависит от класса бетона по прочности и
условий твердения, его определяют по СП
35.13330.2011 [2] в зависимости от класса
бетона.
К
бетону
мостовых
конструкций
предъявляют требования по морозостойкости в
зависимости
от
климатических
условий
строительства и эксплуатации. Марку бетона по
морозостойкости
F
определяют
по
СП
35.13330.2011 [2].

24.

Марку бетона по водонепроницаемости,
характеризующую плотность и подвижность
бетонной смеси, определяют по СП 35.13330.2011
[2].
При
строительстве,
ремонте
или
реконструкции
мостов
к
числу значимых
характеристик
относят
скорость
набора
прочности бетона. Обычный бетон достигает 50 %
прочности через 3 суток при температуре плюс
20º С а при подогреве и пропаривании бетонной
смеси он может набрать до 80 % прочности через
2 суток.

25.

Арматура
является
составной
частью
железобетона. Требования, предъявляемые к
арматуре, заключаются в том, что она должна
надежно обеспечивать совместную работу с
бетоном на всех стадиях эксплуатации мостовых
конструкций, использоваться до физического или
условного предела текучести при исчерпании их
несущей способности, а также соответствовать
условиям
механизации
при
производстве
монтажных работ.

26.

Арматуру
элементов
железобетонных
мостов
подразделяют
на
рабочую
и
конструктивную.
Под рабочей понимают арматуру, площадь
сечения которой определяют расчетом на
действие внешних нагрузок.

27.

К конструктивной относят монтажную и
распределительную арматуру, устанавливаемую
без
расчета
по
конструктивным
или
технологическим соображениям.
Монтажная арматура обеспечивает жесткость
арматурного каркаса.
Распределительная арматура предназначена для
более
равномерного
распределения
сосредоточенных усилий в стержнях рабочей
арматуры.

28.

Конструктивную арматуру устанавливают
также
для
частичного
восприятия
неучитываемых расчетом усилий от усадки и
ползучести бетона, температурных напряжений,
местных
напряжений
от
действия
сосредоточенных сил, случайных напряжений,
возникающих
при
изготовлении,
транспортировке и монтаже конструкций.

29.

Арматуру подразделяют на горячекатаную
стержневую, холоднотянутую проволочную и
термически
упрочненную
гладкую
и
периодического
профиля,
ненапрягаемую
и
напрягаемую.
Арматурную сталь характеризуют классом и
маркой. Класс арматуры определяет прочностные
свойства стали. Марка низколегированной стали
указывает
на
ее
химический
состав,
а
углеродистой
–
на
сведения
о
степени
раскисления, группе и категории гарантии.

30.

Ненапрягаемая арматура поставляется
трех классов А-I, А-II, А-III, в виде стержней
диаметром до 40 мм, причем арматура класса А-I
- гладкая, а А-II и А-III - периодического профиля
(рис. 6.3). Для арматуры классов А-I и А-II
используются стали углеродистые по ГОСТ
5781-82 и ГОСТ 10884-81 (марок ВСт3сп2, Ст3кп3
и др.), а для А-III - низколегированные (марок
18Г2С, 25Г2С и 35ГС).

31.

Рис. 2.3. Ненапрягаемая арматура:
а - класса АI; б - класса АII; в - класса АIII

32.

Напрягаемая арматура изготавливается в
виде стержней периодического профиля, но
более высоких классов прочности - А-IV (марка
стали 20ХГ2Ц), А-V (марка стали 23Х2Г2Т) или с
термическим упрочением А-IV, А-V и А-VI (марки
стали 25Г2С, 10ГС2 и 20ХГС2). Для напрягаемой
арматуры часто применяют пучки из 3-60
сплошных
круглых
проволок
d=2...8
мм,
обладающих высокой прочностью. Для этого
используют высокопрочную проволоку класса ВII гладкую или периодического профиля (рис. 2.4,
а, б). В качестве напрягаемой арматуры
употребляют также арматурные канаты в виде
витых семипроволочных прядей заводского
изготовления класса К-7 (рис. 2.4, в) и стальные
канаты спиральной или двойной свивки (рис. 2.4,
г).

33.

Рис. 2.4. Напрягаемая арматура: а - класса В-II
гладкая; б - класса В-II периодического профиля; в семипрядевые канаты класса К-7; г - спиральные
канаты двойной свивки.

34.

В
целях
исключения
смешивания
стержневой арматуры стали разных классов
(имеющий одинаковый рисунок периодического
профиля) рядом металлургических заводов
выпускаются стержни с новым профилем и
маркировкой.
Маркировка
арматурной
стали
и
предприятия-изготовителя
на
стержнях
осуществляется
метками
в
виде
конусообразных утолщений на выступах (рис.
2.5, в) или коротких поперечных ребрах (рис. 2.5,
а). Число выступов между двумя такими
метками обозначает класс арматурной стали.

35.

Рис. 2.5. Стержневая арматура с дополнительной
продольной маркировкой: а - в виде
конусообразных утолщений (меток); б - в виде
поперечных ребер.

36.

37.

Основной прочностной характеристикой
арматурной стали является физический или
условный предел текучести.
Физический предел текучести характерен
для
сталей
классов,
применяемых
для
ненапрягаемой
арматуры,
а
условный
–
стержневой
повышенной
прочности
и
высокопрочной напрягаемой арматуры.
Высокопрочную
арматурную
сталь
характеризуют условным пределом текучести, за
который принимают напряжение с остаточной
относительной деформацией величиной 0,2 %.
Основным показателем прочности твердых
сталей
является
временное
сопротивление
разрыву.

38.

Для напрягаемой высокопрочной арматуры
характерна
релаксация
напряжений
снижение напряжения в арматуре при жёстком
закреплении её концов, стесняющих свободное
деформирование. Она зависит от прочности и
химического
состава
стали,
технологии
изготовления, температуры, величины натяжения
арматуры и других факторов. Релаксация
напряжений протекает неравномерно: наиболее
интенсивно в первые часы, а затем процесс
постепенно
затухает.
Это
обуславливает
потерю
арматурой
части
заданного
преднапряжения,
поэтому
снижается
трещиностойкость и жёсткость.

39.

Спасибо
за внимание!