В статье анализируется опыт проектирования и строительства первого композитного пролетного строения в Новосибирской области. Отмечается, что данный опыт послужил основой для разработки нового гибридного моста.
УДК 69.001.5
Б.В. ПЫРИНОВ, канд. техн. наук, ведущий эксперт дорожного хозяйства отдела перспективных разработок ГКУ «Территориальное управление автодорог Новосибирской области»
Ключевые слова: гибридное пролетное строение, железобетонная плита, композит, стеклопластик, ферма, композитный профиль, конструктивное решение
Keywords: hybrid span structure, concrete slab, composite, fiberglass, framework, composite profile, constructive solution
В 2014 году около Новосибирска был построен первый в России автодорожный мост с гибридным пролетным строением. Его несущие конструкции представляют собой фермы из композитных деталей, поверх которых расположена железобетонная плита, включенная в работу ферм (см. рис. 1). Основные параметры пролетного строения: полная длина – 18 м, габарит – Г4,5+2х0,75 м, расчетные временные нагрузки – А14 и Н14. Элементы композитных ферм выполнены из пултрузионного продольно армированного стеклопластика СППС-240.
Опыт проектирования и постройки первого композитного пролетного строения, а также двух лет его эксплуатации можно считать успешным. Но мост получился многодельным и дорогим из-за отсутствия широкого производства композитных профилей большой грузоподъемности и их высокой стоимости, что поставило задачу необходимости снижения расхода этих изделий и совершенствования конструктивных решений.
К настоящему времени отделом перспективных разработок ГКУ ТУАД НСО подготовлен к реализации проект гибридного пролетного строения балочного типа той же длины, из тех же материалов, но с габаритом – Г8+2х1,5 м. Расчетные автомобильные нагрузки А14 и Н14 в соответствии с ГОСТ 32960-2014 учтены по новым правилам загружения, повышающим давление на балки.
Общий вид запроектированного пролетного строения показан на рис. 2. Оно состоит из 9 балок, соединенных поперечными связями. Высота балок без плиты – 818 мм, с плитой – 1098 мм, расстояния между ними поперек моста – 1400 мм. Эти размеры близки к параметрам ряда существующих железобетонных пролетных строений, что позволяет заменять отслужившие конструкции без значительного переустройства опор, а также использовать типовые решения других частей моста при новом строительстве.
Рис. 2. Гибридное автодорожное пролетное строение балочного типа
Композитные балки для перевозки разделены на две 9-метровые секции, стыкуемые в середине пролета. Каждая из них состоит из 4 швеллеров размером 400х120х18 мм, расположенных в 2 яруса, и горизонтального листа 360х18 мм снизу (рис. 3). Это стандартные крупноразмерные профили отечественного предприятия ООО «НТИЦ АпАТэК-Дубна». Других подходящих изделий для мостов большой грузоподъемности в стране пока нет. В качестве материала профилей снова выбран стеклопластик СППС-240 как наименее дорогой.
Верхний и нижний ярусы секции изготавливаются как отдельные элементы, с ребрами жесткости, на болтовых соединениях. На специальном устройстве они поочередно подвергаются выгибу, располагаясь один над другим, и соединяются болтами в деформированном состоянии. В результате этой операции задается кривая строительного подъема, а элементы секции получают предварительные напряжения, облегчающие восприятие всех нагрузок. Готовая секция представляет собой монтажный блок массой 980 кг с габаритами 9000х360х818 мм. Для перевозки всех секций одного пролета их удобно сгруппировать в 2-3 пакета (см. рис. 4), которые могут быть доставлены к месту строительства автомобильным или воздушным транспортом.
Около моста ведется укрупнительная сборка: 6 секций объединяются в большой монтажный блок, состоящий из трех балок, связанных диафрагмами. Балки оборудуются деталями соединения их с плитой, монтируется опалубка. Получившийся блок массой 8,1 т ставится в пролет автомобильным краном. Для сравнения: при строительстве железобетонного моста аналогичных размеров приходится транспортировать и ставить в пролет балки весом по 20 тонн.
После установки всех 3-х монтажных блоков, недостающих секций опалубки и укладки арматуры бетонируется плита. По достижении бетоном необходимой прочности выполняются работы по обустройству мостового полотна.
На 9 композитных балок пролетного строения требуется 18,1 т стеклопластика. Для 6 ферм первого композитного моста, при меньшем габарите, израсходовано 17,9 т, то есть почти столько же. Расход бетона для балочного пролета выше, чем в конструкции с фермами: 45 м3 против 25,8 м3, но это из-за большей его ширины – соответственно, 12 м против 7 м.
Балочное пролетное строение длиной 18 м оказалась дешевле, проще в конструктивном и технологическом отношении и монтируется из доступных строительных профилей отечественного производства. Решены вопросы повышения заводской готовности крупных монтажных элементов, удобства их транспортировки к месту строительства, применения строительной техники умеренной грузоподъемности и при необходимости замены существующих пролетных строений на предлагаемые. Конструкция данного типа ориентирована на применение в труднодоступных районах Сибири и Крайнего Севера, в местах освоения новых нефтяных и газовых месторождений.
Широкое внедрение композитных конструкций в мостах разных пролетов и систем со снижением их стоимости тормозится из-за отсутствия достаточного сортамента крупноразмерных композитных изделий, малым числом предприятий-производителей и опасениями инвесторов в отношении объема заказов.
Библиографический список
1. ГОСТ 32960-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения.
2. Б.В. Пыринов. Совершенствование конструкций пешеходных и автодорожных мостов для условий Сибирского региона / Мат-лы конференции дорожно-строительного комплекса. – Новосибирск, июнь 2013.
