Logo name

Двухъярусный мост метро через реку Москву в Лужниках (книга, часть 1)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Перейти к: навигация, поиск

Показательное строительство двухъярусного моста метро через реку Москву в Лужниках

Книга Лужнецкий метромост, Обложка.jpg

В настоящей брошюре кратко освещаются конструкция и основные этапы строительства уникального сооружения — двухъярусного моста метро через реку Москву, являющегося продолжением Восточного луча, который соединил Юго-Западный район столицы с центром города.

Брошюра предназначается для ознакомления широких кругов мостостроителей.

Содержание

Предисловие

На строительстве больших мостов до последнего времени, как правило, применялись металлические пролётные строения, требующие большого расхода металла, относительно больших расходов при эксплуатации и имеющие ограниченный срок службы.

Напряжённо-армированный бетон на данном этапе является наиболее прогрессивным материалом, позволяющим создать при минимальном расходе металла долговечные и дешёвые в эксплуатации пролётные строения.

Создание сборных конструкций пролётных строений из напряжённо-армированного бетона, разработка новой технологии их изготовления и монтажа являются в настоящее время одной из наиболее важных и актуальных задач строителей и проектировщиков-мостовиков.

Строительство моста метро является серьёзным шагом вперёд в этом направлении.

Разработанные и внедрённые на строительстве моста метро сборные конструкции из напряжённо-армированного и обычного железобетона отличаются новизной и оригинальностью.

Применявшаяся на этом строительстве технология изготовления и монтажа этих конструкций несомненно является передовой и отличается смелостью принятых решений.

В настоящей брошюре популярно освещены материалы из опыта строительства моста метро, дающие общее представление об этом своего рода уникальном сооружении. Ознакомление с материалом, изложенным в настоящей брошюре, является, безусловно, полезным для строителей и проектировщиков мостов.

Одновременно необходимо отметить, что опубликование в дальнейшем более полного материала, накопленного в процессе проектирования и строительства этого моста, весьма желательно и полезно для решения общей основной задачи мостовиков — дальнейшего подъёма советского мостостроения на ещё более высокий технический уровень.

Главный инженер Главмостостроя Г. И. ЗИНГОРЕНКО

Введение

На Ленинских горах Москвы, вблизи Московского университета в небывало короткий срок вырос новый жилой массив столицы. В связи с этим возникла проблема наикратчайшим путём обеспечить транспортную связь быстро растущего Юго-Западного района с центром города.

Для разрешения этой проблемы москвичи проложили новую магистраль — Восточный луч, которая пересекает Москву-реку в южной части Центрального стадиона им. В. И. Ленина в Лужниках. Здесь берега реки соединил возведённый в чрезвычайно сжатые сроки грандиозный двухъярусный мостовой переход, предназначенный для совмещённого пропуска автомобильного транспорта — в верхнем ярусе и поездов метрополитена — в нижнем.

Полная длина мостового перехода составляет 2030 м. Этот мост является выдающимся сооружением в отечественной практике и знаменует собой крупный этап в мостостроении. По своим конструктивным особенностям мост является уникальным и выполнен из сборного и предварительно напряжённого железобетона, в том числе и арочная часть речного пролёта. Прежде железобетонные арки выполнялись только лишь монолитными, с устройством опалубки, установкой арматуры и бетонированием на месте строительства. Элементы конструкций моста метро изготовлялись индустриальным методом на заводах и полигонах со сборкой их на строительной площадке.

Объём сборных конструкций составил около 30 тыс. м3, а предварительно напряжённых — более 10 тыс. м3. Было изготовлено и забито железобетонных свай общим объёмом 4600 м3.

Помимо всего, мост оригинален и необычен тем, что посредине речного пролёта устроена станция метрополитена.

Организация и методы строительства моста метро также имели свои отличительные особенности при широком размахе и с несколькими параллельными потоками производства.

В практике мостостроения перевозились на плаву только металлические пролётные строения. При этом вес перевозимых конструкций не превышал 4000 т. На строительстве моста метро были перевезены два железобетонных пролётных строения весом по 5600 т каждое.

Шпренгельную систему, применявшуюся до сих пор для усиления сравнительно небольших балок с закреплением тяг в опорных узлах, применили здесь при длине балки 200 м и притом с совершенно необычным назначением — для поддержания больших консолей во время перекатки и перевозки речных пролётных строений.

Сооружение моста метро осуществлялось в порядке показательного строительства, проводившегося строительными организациями Министерства транспортного строительства СССР. Основные строительные работы были выполнены мостостроительным отрядом № 4 ордена Ленина Мостотреста, удостоенного этой высокой награды ко Дню строителя — 10 августа 1958 г.

Московский Метрострой подвёл по два пути тоннелей к мосту на обоих берегах и выполняет работы по сооружению станции и вестибюлей метрополитена.

Большую помощь мостоотряду № 4 оказали коллективы мостоотряда № 6 и мостопоездов № 421, 426 и 443.

Общее техническое руководство проектированием и строительством моста метро осуществлял главный инженер Главмостостроя Г. И. Зингоренко.

Следует отметить, что строителями была успешно выполнена задача по сооружению моста в короткий (полуторагодичный) срок с открытием автомобильного движения к 41-й годовщине Великого Октября.

Для пропуска магистрали Восточный луч одновременно с мостом метро были построены ещё два путепровода: один — под Воробьёвским шоссе, другой — под Окружной железной дорогой.

До конца года должны быть завершены работы по сооружению станции метро «Ленинские горы» — единственной станции, на которую пассажиры будут подниматься по эскалатору, а не спускаться, как обычно. Станция будет целиком остеклена.

Новый мост метро построен с удачными пропорциями, компоновкой и очертаниями и представляет собой в целом очень красивое сооружение, хорошо гармонирующее с Ленинскими горами и ансамблем университета и Центрального стадиона.

I. Конструкция моста метро

1. Расчётные данные и конструктивные особенности

Рис. 1. Схема моста метро с подходами

Мост рассчитывался под совмещённую нагрузку и решался в виде двухъярусного перехода (рис. 1).

Разница уровней начала и конца перехода составляет 59,37 м. Автопроезд прямой линией поднимается вверх с уклоном 0,035—0,040.

Ось моста пересекает реку под углом 37°30'.

Косое расположение моста относительно реки вызвало смещение всех четырёх арок относительно друг друга и кососимметричность конструкций. Такое пересечение было продиктовано прямолинейностью магистрали Восточный луч на генеральном плане Москвы.

Прямое расположение арок, хотя бы попарно, привело бы к необходимости устройства устоев на опорах, что стеснило бы сечение реки и нарушило бы линии набережных. Поэтому была принята схема с расположением опор параллельно берегу.

При ширине реки 140 м длина речного пролёта составила 200 м.

Схема и конструкция речной части моста весьма интересны. Последняя представляет собою трехпролётную жёсткую балку с пролётами 45,0+108,0+45,0 м, усиленную аркой с воспринятым от постоянной нагрузки распором. В среднем пролёте арка возвышается над балкой, а пяты её опускаются ниже балки.

Стальные канаты закрепляются по концам балки и полуарок и создают предварительное напряжение конструкции.

Учитывая сложность поставленной задачи — запроектировать и построить мост в столь короткий срок (1,5 года), а также в целях объединения руководства проектированием и строительством, Министерство транспортного строительства возложило проектирование мостового перехода на Главмостострой, создав при ЦПКБ Главка специальную группу по проектированию моста метро. Главным инженером проекта был назначен В. Г. Андреев.

2. Конструкция речного пролётного строения

Рис. 2. Поперечное сечение речного пролёта
Рис. 3. Поперечное сечение балок и арок речного пролёта в месте их пересечения
Рис. 4. Расположение и закрепление стальных тросов на балке жёсткости речного пролёта

Проектная группа разработала систему речного пролёта и дала новое и весьма оригинальное решение, которое является крупным шагом вперёд нашего мостостроения, а именно — железобетонную сборную предварительно напряжённую конструкцию в виде трехпролётной неразрезной балки, усиленной аркой с повышенной затяжкой, воспринимающей распор от постоянной нагрузки.

В поперечном сечении моста располагаются четыре балки с четырьмя арками с расстоянием между осями 7,40+11,40+7,40 м. Распределительный зал станции метро находится в середине, а с двух сторон от него проходят поезда (рис. 2). За пределами арок снаружи станции находятся тротуары шириной 3 м.

По верху надарочного строения проходит автопроезд шириной 21 м. Тротуары по обе стороны проезда имеют ширину 2,25 м.

Нагрузка от автопроезда передаётся только на две средние арки. Таким образом, две средние балки и арки имеют значительно большее сечение, чем крайние балки и арки, воспринимающие нагрузку только от метрополитена и нижних тротуаров. В местах пересечений балки и арки не соединяются друг с другом: арки свободно проходят внутри балок (рис. 3).

В поперечном сечении балки жёсткости состоят из двух частей швеллерного сечения, находящихся на расстоянии, достаточном для прохода арок. Высота балок 2,8 м. Арки имеют двутавровое сечение высотой 2,0 м. Оси арок очерчены по дуге окружности. Бетон балок и арок имеет марку 500.

На мосту метро впервые для создания предварительного натяжения применили не пучки из прямолинейных проволок, а витые стальные тросы d=45 мм (7×19 ГОСТ 3067-55).

Тросы изготовлены на Ленинградском заводе из проволок d=3 мм с временным сопротивлением 180 кг/мм2.

Тросы проходят с двух сторон балки жёсткости. В средних, более нагруженных и более мощных арках в состав затяжек входит по 48 тросов, в крайних — 20 тросов.

Конструктивно каждая арка имеет 4 группы тросов, проходящих снаружи балки жёсткости, вверху и внизу у полок (рис. 4).

Скобы для крепления предварительно напряжённых стальных канатов расположены через 2 м. У концов балки жёсткости тросы меняют направление при помощи отклоняющих стальных отливок и заходят на концевые блоки.

Как уже упоминалось, балка жёсткости и арка на всём протяжении пролёта не соединяются в местах пересечения и проходят свободно. Их соединение осуществляется в концевых блоках на каждом из концов пролётного строения.

Концевые блоки всех пролётных строений имеют одинаковое конструктивное решение, но отличаются друг от друга, во-первых, по размерам, так как в средних плоскостях они значительно более мощные, чем в крайних; во-вторых, по деталям конструкции, так как натяжение тросов и предварительное напряжение системы осуществляются только на одном, а именно, на правобережном конце.

Концевые блоки левобережного конца являются неподвижными, а на правобережном конце они состоят из двух частей, между которыми вставляются батареи домкратов для натяжения тросов. В процессе натяжения тросов происходит их вытяжка и подвижной концевой блок отодвигается вдоль пролёта.

При общей длине речного пролётного строения 200 м тросы изготовлялись длиной по 415 м. Оба конца каждого троса снабжены специальными стаканами. Половина тросов охватывает концевой блок левого берега и закрепляется на концевом блоке правого берега. Другая половина, наоборот, охватывает правобережный концевой блок и закрепляется на левобережном. Поэтому каждый концевой блок имеет цилиндрическую часть, вокруг которой обвиваются проходящие тросы, и другую часть в виде вертикальной плоскости с прорезями и заплечиками, где проходят и закрепляются тросы со стаканами.

После окончания натяжения тросов и создания в конструкции речного пролёта предварительного напряжения расчётной величины гидравлические домкраты не убираются, а остаются внутри системы на срок около 2 лет для того, чтобы иметь возможность восстановить потери напряжений, возникших вследствие ползучести и усадки бетона и релаксации металла канатов.

На всём протяжении затяжки тросы фиксируются металлическими скобками и остаются на первые два года свободными. После проверки через два года домкраты должны быть сняты, а пространство, где они размещались, и сами тросы по всей длине должны быть забетонированы.

Надарочное строение в виде эстакады опирается на средние арки посредством стоек, поддерживающих ригели с находящимися на них продольными балками и плитами проезжей части.

Если в пределах эстакад ригели расположены по нормали к продольной оси моста, то в пределах речного пролёта из-за косины пересечения реки арки смещены относительно друг друга и одноимённые стойки располагаются на линии, отклонённой от нормали под углом 37°30'.

При опирании ригелей на стойки их пролёт и консоли имели бы длину, значительно превышающую длину эстакадных ригелей. Вследствие этого ригели получались весом, превышающим грузоподъёмность кранов. В связи с этим проезжая часть была запроектирована с расположением поперечных балок и консолей не по косому направлению, а по нормали к оси моста. Это значительно усложняло конструкцию, увеличивало количество элементов и пересечений, но уменьшило вес отдельных элементов проезжей части.

3. Конструкция опор моста

Рис. 5. Опорный узел и опорные части арок

Речное пролётное строение опирается на четыре опоры — две речные и две береговые. На речных опорах установлены специальные металлические опорные части (рис. 5). На береговых опорах размещаются тангенциальные опорные части.

Весьма важным вопросом при проектировании был выбор типа основания речных опор. Характер грунтов в ложе реки не давал уверенности в возможности применения основания на железобетонных сваях прямоугольного сечения. Замена их сваями-оболочками требовала оборудования, которое не могло быть быстро доставлено. Поэтому было решено произвести забивку и испытание опытных свай.

В результате испытания получили расчётную нагрузку на сваю около 90 т, что и легло в основу расчёта свайных оснований двух речных опор. Для каждой речной опоры было забито 256 железобетонных свай сечением 40×40 см, длиной около 20 м. Всего в опору было забито 9 рядов свай, из них три средних ряда — из вертикальных свай, остальные сваи — с наклоном 1:5 и 1:8. Расстояние между осями крайних свай в поперечном направлении составило 9,20 м, в продольном — 40,4 м, а размер котлована — 13×44,4 м. Облицовка тела опоры предусматривалась гранитной.

4. Эстакады моста

Рис. 6. Левобережная эстакада моста
Рис. 7. Правобережная эстакада моста
Рис. 8. Колонны и ригели эстакады моста
Рис. 9. Вид колонны эстакады, перевозимой на трейлере
Рис. 10. Вид балки пролётного строения эстакады моста

Эстакады моста, левобережная (рис. 6) в Лужниках и правобережная (рис. 7) на Ленинских горах, имеют одинаковую конструкцию.

При проектировании серьёзно и основательно анализировали вопрос о величине пролёта и количестве колонн в опорах эстакад, так как от этого зависели и внешний вид сооружения и видимость по низу эстакад, особенно левобережной, где с обеих сторон эстакады размешается стадион.

После совместного обсуждения инженерами и архитекторами было решено принять размер пролётов эстакады по возможности наибольшим, а количество колонн — наименьшим, чтобы обеспечить лучшую видимость и не отъединять теннисные корты от центральной части стадиона. Располагаясь в одном из красивейших мест Москвы — районе Ленинских гор, — мост в Лужниках должен был дополнить и ещё более украсить пейзаж. Особенную лёгкость и красоту придала сооружению бегущая ввысь к университету линия автопроезда.

Верхнее строение эстакады — железобетонные предварительно напряжённые балки пролётом 22,2 м — расположены на ригелях, опирающихся каждый на две железобетонные колонны (рис. 8).

Сечение колонн восьмигранное (рис. 9) толщиной 1,30 м остаётся постоянным по всей видимой длине эстакад.

Основания всех опор эстакад свайные. Небольшой ростверк омоноличивает головы железобетонных свай и образует в верхней части стакан, куда устанавливается колонна.

Колонны, ригели, пролётные строения, представляющие интерес в техническом отношении, а также плиты проезжей части эстакад имеют полностью сборную конструкцию.

Ригели общей длиной 24,75 м с пролётом между колоннами 13,5 м и двумя консолями по 5,625 м получались при проектировании слишком тяжёлыми и не могли быть поставлены на место одним краном, как все другие элементы, вес которых не превышал 45 т. Поэтому была принята оригинальная составная конструкция ригеля, которая соответствовала принятому способу установки элементами весом по 45 т и в то же время давала общую, совместно работающую двухконсольную балку. Каждый ригель разрезан вдоль своей оси на два сборных элемента весом по 42 т, расставленные на расстояние 0,4 м в свету друг от друга. Элемент в поперечном сечении представляет форму опрокинутой буквы Г.

Являясь двухконсольной балкой, ригель имеет разную высоту: наименьшую — на концах ригеля и наибольшую (2,05 м) — над опорами — колоннами эстакады.

Стенки элементов ригеля располагаются вдоль его оси, а на полки, выступающие внутрь смежных пролётов, устанавливаются блоки пролётных строений, которые закрывают своими торцами ригель. Благодаря этому, несмотря на большой вес и несколько необычные формы, ригель, скрывшись за балками, производит впечатление лёгкой конструкции, которое усиливается консолями большой длины.

Зазор, оставленный в ригеле между двумя его продольными элементами, предназначен для омоноличивания и объединения частей ригеля в единое целое. Для лучшего соединения с бетоном внутренние поверхности вертикальных стенок элементов насекаются, а в зазоре между ними устанавливается арматура, после чего укладывают бетон омоноличивания объёмом 14,0 м3.

Пролётные строения эстакад, предварительно напряжённые, по своей идее повторяют решение, данное для Краснопресненского путепровода в Москве, но с отдельными новыми моментами.

В предыдущих путепроводах блоки пролётного строения имели П-образное поперечное сечение. Промежуток между отдельными блоками перекрывался сборными железобетонными плитами.

Совместная работа блоков пролётного строения обеспечивалась диафрагмами, размещаемыми между блоками и бетонируемыми на месте. Сборные плиты работали отдельно от блоков. Пучки высокопрочной проволоки для создания напряжения в бетоне размещались внутри нижнего пояса блоков в специальных металлических трубках, куда после натяжения пучков нагнетали цементный раствор.

В балках новой конструкции поперечное сечение представляет собой корыто со слегка наклонными наружу стенками (рис. 10). Диафрагм между балками нет. Совместная работа балок обеспечивается общей верхней плитой, которая омоноличивается с балками и входит в состав сечения. Пучки высокопрочной проволоки, напрягаемые также после бетонирования, располагаются не внутри бетона, а в открытых каналах. Против коррозии пучки в дальнейшем покрываются бетоном.

Из стенок корытообразных балок выступают концы вертикальной арматуры. В плитах по оси стенок балок оставляются незабетонированные полосы, где проходит сквозная горизонтальная арматура плиты. При монтаже плиты укладывают на балки, свободные полосы плит с горизонтальной арматурой попадают на стенки балок с выступающей арматурой; затем производят соединение арматуры и омоноличивание стыков.

Сложность формы балки связана с утолщением верхних поясов стенок, с наличием внутренних диафрагм, а также выступов для размещения пучков, а поэтому изготовление балок данной конструкции трудоёмко и многостадийно: после вязки арматуры укладывают основную массу бетона и производят пропаривание; затем укладывают пучки высокопрочной проволоки, производят предварительное натяжение их, бетонируют торцы балки и, наконец, укладывают защитный слой бетона в каналах.

Мостоотряд изготовил своими силами около 1500 м3 таких балок, а остальное количество было выпущено Дмитровским заводом.

Под эстакадами размещаются проезды по набережным, которые занимают два пролёта эстакады на левом берегу и один — на правом. Опоры в этой части выполнены монолитными и состоят из 4 столбов каждая. Конструкция здесь тяжелее, чем в эстакадной части, так как рассчитана на пропуск поездов метрополитена, пути которого в этой части проходят по балкам, расположенным над набережными.

Новым достижением является изготовление из керамзитожелезобетона балок проезжей части, а также других элементов речного пролёта. Это первый случай массового и концентрированного применения керамзитожелезобетона в практике отечественного мостостроения. Всего было изготовлено 2134 м3 керамзитожелезобетона. Для этого было организовано соответствующее бетонное хозяйство, разработана технология, составлены технические условия и обучены кадры. Был получен бетон марки 200—250, при объёмном весе 1,6—1,7 т/м3. Применение керамзитожелезобетона позволило уменьшить постоянную нагрузку на речном пролёте.

Часть 2



[1 наблюдающий участник] 
Эта страница последний раз была изменена 1 мая 2015 в 16:56, автор изменения — участник Энциклопедия нашего транспорта Anakin. В создании приняли участие: участник Энциклопедия нашего транспорта Workweek
info2008 ≤co-бa-кa≥ nashtransport.ru
«Наш транспорт» © 2009—2017
Rambler's Top100