автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Обобщение опыта строительства монолитных путепроводов на МКАД фирмой "ЭЛГАД"



'У

Московский Государственный автомобильно-дорожный институт (Технический университет)

На правах рукописи

НАТАН ГАДАЕВ

Обобщение опыта строительства монолитных путепроводов на МКАД фирмой "ЭЛГАД"

(05.23.15- Мосты и транспортные тоннели)

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Саламахин П.М.

Москва, 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1.

Краткий очерк создания конвейерно-тылового бетонирования монолитных пролетных строений железобетонных мостов с циклической продольной надвижкой и анализ его применения в России...................................................................................10

1.1. Возникновение и развитие метода циклической продольной надвижки при строительстве монолитных железобетонных мостов, его особенности и достоинства..............................................................................................10

1.2. Опыт применения метода ЦПН в России при строительстве монолитных пролетных строений мостов....................................................14

1.3. Условия, способствовавшие участию фирмы «ЕЬОАО" в строительстве путепроводов над МКАД......................................................24

1.4. Цель и задачи настоящей работы........................................................24

Глава 2.

Особенности конструкций путепроводов над МКАД, построенных фирмой «Е1ЛЭД1)"...................................................27

2.1. Общие сведения о построенных путепроводах и их компоновке......27

2.2. Особенности конструктивной формы пролетных строений. Материалы пролетных строений..................................................................................31

2.3. Особенности армирования пролетных строений напрягаемой и ненапрягаемой арматурой...............................................................................36

2.4. Особенности конструкции мостового полотна.....................................45

2.5. Особенности водоотвода на путепроводах............................................57

2.6. Особенности конструкций опорных частей...........................................60

2.7. Особенности конструкций опор и фундаментов....................................60

2.8. Выводы по главе 2....................................................................................61

Глава 3.

Технологическая оснастка и оборудование, использованное при строительстве путепроводов.................................................62

3.1. Стапели и опалубка.................................................................................62

3.2. Механизмы и оборудование для заготовки, установки и натяжения напрягаемой арматуры....................................................................................70

3.3. Механизмы и оборудование для заготовки и установки ненапрягаемой арматуры....................................................................................................74

3.4. Механизмы и оборудование для укладки бетона..................................74

3.5. Материалы и оборудование для выравнивания поверхности бетона................................................................................................................76

3.6. Оборудование для выдвижения забетонированных секций пролетных строений и контроля правильности положения......................................77

3.7. Выводы по главе 3..................................................................................83

Глава 4.

Особенности технологии строительства монолитных железобетонных пролетных строений путепроводов методом циклической продольной надвижки...............................................84

4.1. Особенности подготовительных работ.................................................84

4.2. Особенности опалубочных и арматурных работ..................................86

4.3.0собенности технологии бетонирования секций пролетных строений............................................................................................................94

4.4. Особенности выдерживания бетона. Контроль качества бетона.........98

4.5. Особенности надвижки пролетных строений...................................100

4.6. Особенности установки опорных частей...........................................105

4.7. Особенности натяжения арматуры.....................................................108

4.8. Особенности инъецирования каналов с натянутыми пучками.......109

4.9. Особенности установки деформационных швов...............................110

4.10. Особенности устройства гидроизоляции и организации водоотвода с мостового полотна.........................................................................................112

4.11. Выводы по главе 4................................................................................115

Глава 5.

Технико-экономические показатели построенных путепроводов.........................................................................117

5.1. Расходы бетона на построенные путепроводы...............................117

5.2. Расходы напрягаемой и ненапрягаемой арматуры на построенные путепроводы...................................................................................................118

5.3. Расход анкеров для пучков напрягаемой арматуры.........................122

5.4. Достигнутые темпы выполнения работ по сооружению монолитных пролетных строений методом циклической продольной надвижки.......122

5.5. Показатели продолжительности и стоимости строительства построенных путепроводов..........................................................................125

5.6. Сравнение основных технико-экономических показателей строительства путепроводов с соответствующими показателями западноевропейских аналогов......................................................................126

5.7. Выводы по главе 5................................................................................127

Заключение и выводы ...............................................................................128

Литература.....................................................................................................130

Введение

Актуальность работы.

В последние годы в России наметился повышенный интерес к современным технологиям сооружения пролетных строений мостов из монолитного железобетона. Это обусловлено в первую очередь тем, что монолитные мосты имеют повышенную надежность и долговечность по сравнению со сборными. Кроме того, монолитным пролетным строениям легче придавать криволинейное в плане и по вертикали очертание [29].

Известно, что в развитых странах с теплым и умеренным климатом доля мостов из монолитного железобетона достигает 55-60% от общего их количества.

В послевоенные годы в России был создан и использовался парк инвентарных временных конструкций и оборудования для сооружения монолитных арочных пролетных строений средних и больших пролетов. Однако хозяйственные условия в 60-80-е годы не способствовали применению монолитного железобетона, так как это было экономически невыгодно из-за искусственно заниженной его стоимости. В связи с этим постепенно был утрачен опыт сооружения железобетонных мостов, инвентарные конструкции физически и морально устарели.

В 90-е годы при изменившемся хозяйственном механизме в России снова стало экономически целесообразно применение монолитного железобетона, но российские мостостроительные организации оказались неподготовленными к его применению на современном технологическом уровне. Возникла необходимость в приобретении современной оснастки таких западных фирм как "Peri", "Neva", "Aluma Sistem" и др. и привлечении зарубежных строительных организаций к строительству в России и в первую очередь в Москве монолитных мостовых сооружений.

При этом наибольший практический интерес для российских мостостроителей представляет, как отмечено на симпозиуме "Современные технологии сооружения пролетных строений из монолитного железобетона " во вступительном слове О.Н. Макарова [29], технология монтажа пролетных строений из монолитного железобетона методом циклической продольной надвижки (ЦПН). Достоинства этого метода:

1. Все работы по созданию тела железобетонного пролетного строения производятся на одной площадке - стапеле.

2. Возможность объединения в швах бетонирования конструктивной арматуры, что способствует долговечности пролетного строения.

3. Возможность выполнения работ без прерывания движения транспорта по существующим транспортным путям при строительстве над ними путепроводов.

4. Высокие эстетические качества монолитных искусственных сооружений.

Цель работы.

Обобщение опыта строительства монолитных железобетонных пролетных строений путепроводов над МКАД фирмой "ЕЬОАГ)" методом циклической продольной надвижки при использовании западноевропейского оборудования с предложениями по использованию этого опыта в условиях РФ.

Для достижения этой цели: 1. Проведен анализ особенностей выбранных рациональных конструкций построенных методом ЦПН пролетных строений, способствующих упрощению и ускорению работ за счет формы поперечного сечения и способов её реализации, а также повышению

надежности сооружения за счет конструкции одежды мостового полотна, деформационных швов и опорных частей.

2. Выбраны эффективные конструкции стапелей, опалубки, приспособлений и механизмов, обеспечивающие современные темпы строительства монолитных пролетных строений методом

цпн.

3. Выбраны эффективные технологии всех видов работ при строительстве путепроводов методом ЦПН, обеспечивающие современные технико-экономические показатели.

Научная новизна и практическая значимость работы, выносимой на защиту:

представлена эффективная конструктивно-технологическая система строительства пролетных строений из монолитного железобетона, включающая:

1) конструктивные формы пролетных строений;

2) конструктивно-технологическую систему для предварительного напряжения пролетных строений с использованием витых канатов типа К-7 фирмы "БУШИАС' (концевые анкерные закрепления для пучков из различного числа канатов, стыковые устройства для создания непрерывного армирования, натяжных домкратов, насосных станций, каналообразователей);

3) конструкции стапелей и опалубки;

4) приспособления и механизмы,

обоснованная положительным опытом практической работы фирмы "ЕЬОАБ", обеспечивающая темпы и качество строительства, соответствующие показателям, достигнутым в мировом мостостроении. Доказана возможность её широкого использования для условий РФ.

Личный вклад соискателя:

1. На мировом рынке технологий строительства монолитных железобетонных мостов выбраны с требуемыми параметрами конструкции, оборудование и механизмы, позволившие в кратчайшие сроки и с высоким качеством построить четыре путепровода через МКАД.

2. Организовано взаимодействие зарубежных и российской проектных организаций при проектировании путепроводов, обеспечено приобретение и поставка зарубежного оборудования и механизмов для строительства путепроводов, налажено обучение российских инженеров и рабочих способам выполнения работ с использованием зарубежного оборудования.

3. Обобщен опыт практической работы фирмы «ЕЬОАО", как совокупность конструктивных и технологических решений, обеспечивающих темпы и качество строительства монолитных пролетных строений методом ЦПН, соответствующие показателям, достигнутым в мировой практике.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на симпозиуме "Современные технологии сооружения пролетных строений из монолитного железобетона" в Москве в июле 1997 года, на научной конференции МАДИ (ТУ) в январе 1999 года.

Практическая реализация работы.

С использованием предложенных конструктивно-технологических решений в кратчайшие сроки и с высоким качеством построены четыре путепровода над МКАД.

Публикации.

Основные материалы диссертации опубликованы в трех статьях. Структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 29 наименований и содержит 132 страницы машинописного текста.

Глава 1.

Краткий очерк создания конвейерио-тылового бетонирования монолитных пролетных строений железобетонных мостов с циклической продольной надвижкой и анализ опыта его применения в России.

1.1. Возникновение и развитие метода циклической продольной надвижки при строительстве монолитных железобетонных мостов, его особенности и достоинства.

Возведение неразрезных монолитных железобетонных пролетных строений методом циклической продольной надвижки с непрерывной по длине пролетных строений предварительно напряженной арматурой стало возможным на основе реализации Ф. Леонгардтом идей и работ Фрейсине, Дишингера и Маньеля по внедрению предварительного напряжения арматуры в неразрезных пролетных строениях с учетом ползучести бетона, а также использования разработанного швейцарскими инженерами (М. Биркенмейером, А. Брандестини, М.Рошем и К. Фогтом) способа закреплять вместе большое количество параллельных проволок с помощью высаженных головок в одном стальном анкере.

В 1949 году Ф. Леонгардт разработал [18] совместно со своим сотрудником Бауэром «Способ Бауэра-Леонгардта», который характеризуется совмещением элементов натягиваемой арматуры в

немногих каналах с многорядным горизонтальным расположением проволок или прядей и одновременным натяжением всей арматуры сооружения. По этому способу ими в 1950 году возводится первый в Германии железнодорожный мост ( Хейльбронн) конструкции системы Бауэра- Леонгардта (рис. 1.1.).

Рис.1.1. Неразрезной мост системы Баура-Леонгардта через Некарский канал, построенный в 1950 г.

В 1951 году сооружается по способу Бауэра-Леонгардта неразрезной монолитный мост с пятью пролетами до 43 м через Некар в Некаргартахе (рис.1.2).

Рис.1.2. Пятипролетный мост через Некар системы Баура-Леонгардта, построенный в 1951 г.

В 1952-53 годах тем же способом был построен мост той же системы с общей длиной 375м (рис.1.3).

Рис.1.3. Многопролетный мост через Дунай системы Баура-Леопгардта, построенный в 1952-1953 гг.

В дальнейшем он был усовершенствован в ходе строительства ряда последующих мостов. При этом длина некоторых из них превышала километр-мост через долину Айхталь в районе Штутгарта, расположенный на горизонтальной кривой радиусом 1500м, имеет длину пролетного строения 1161м.

Важнейшим этапом совершенствования технологии циклической продольной надвижки явилась разработка и применение специального гидравлического оборудования, содержащего подъемно-толкающие устройства, что позволило существенно упростить операции по надвижке пролетного строения.

К настоящему времени в западноевропейской практике при сооружении пролетных строений методом циклической продольной надвижки реализуются строгие порядок и технология производства работ.

На одном из подходов будущего моста сооружается стапель, на котором монтируется деревометаллическая опалубка для изготовления одной секции пролетного строения. В ней производится установка ненапрягаемой и напрягаемой арматуры, осуществляется бетонирование

секции и осуществляется предварительное напряжение напрягаемой арматуры.

При изготовлении первой секции к ней присоединяется металлический аванбек, длина которого составляет 0.6-0.7 перекрываемого пролета. Затем система, состоящая из готовой головной секции и аванбека, выдвигается в пролет, а на освобожденном месте в опалубке изготавливается следующая секция.

После приобретения бетоном необходимой прочности новая секция распалубливается, присоединяется к ранее выдвинутой секции напрягаемой арматурой, и затем вся система как единой целое выдвигается на длину, равную длине последней секции. Циклы повторяются до завершения изготовления и надвижки на опоры всего пролетного строения.

Предварительно напрягаемая арматура устанавливается в нижней и верхних зонах пролетного строения, что определяется необходимостью воспринимать знакопеременные силовые факторы, возникающие в любом сечении пролетного строения в процессе его надвижки.

Ф. Леонгардт, исходя из обеспечения оптимальной скорости возведения пролетного строения методом циклической продольной надвижки, на основе успешного опыта его применения рекомендует обеспечивать недельную продолжительность цикла изготовления одной секции. При этом установлено следующее содержание работ недельного цикла:

1. Со второй половины понедельника по пятницу включительно выполняются опалубочные, арматурные и бетонные работы.

2. В нерабочие дни недели (субботу и воскресенье) происходит набор бетоном необходимой прочности.

3. В понедельник следующей недели в первой половине смены обеспечивается натяжение арматуры и выдвижении секции и освобождение опалубки для изготовления очередной секции. Работы по рассматриваемой технологии выполняются на ограниченной площадке. Достоинством технологии циклической продольной надвижки является также возможность реализации коробчатых, тавровых и плитных поперечных сечений в пролетных строениях мостовых сооружений. Она допускает и различные, но постоянные по длине пролетного строения, очертания оси пролетного строения в плане или по высоте.

1.2. Опыт применения метода ЦПН в России при строительстве железобетонных монолитных пролетных строений мостов.

В СССР метод ЦПН успешно применялся и применяется при строительстве сборных металлических и железобетонных пролетных строений. При строительстве монолитных железобетонных мостов этот метод в СССР и России до 80-х годов не использовался, несмотря на широкое его использование в мировом мостостроении. Причиной игнорирования этого эффективного метода возведения железобетонных пролетных строений мостов, как отмечалось в русской профессиональной печати [19], "являлась оф�