Бетонные арочные мосты с жестким каркасом

Арочный мост из железобетона, также известный как арочный мост Мелана, был изобретен австрийским инженером Йозефом Меланом в 1898 году. Для создания арочного кольца такого типа сначала устанавливается жесткий стальной каркас; затем на него крепятся формы для литья бетона. Наряду с литым бетоном, сталь и бетон образуют арку.

Арка CFST

В 1990-х годах китайские инженеры впервые предложили использовать арку CFST вместо стальной ферменной фермы в качестве жесткого каркаса в мосту этого типа; использование дуги CFST таким образом уменьшает количество стали, используемой в жестком каркасе, примерно вдвое. Только мост через реку Ячи принял конструкционную сталь в качестве жесткого каркаса; все остальные восемь мостов усилены CFST. Масса стальной арочной фермы составляет всего около 1/14 от массы бетонного арочного кольца. Хотя железобетонный бетон улучшает несущую способность и жесткость мостов, жесткий каркас CFST должен выдерживать собственный вес бетона, обертывающего арочное кольцо, который намного больше, чем сумма вторичной статической нагрузки и тока под напряжением. Кроме того, поскольку запас начального напряжения сжатия бетона в стальном трубчатом каркасе невелик, весьма вероятно, что мгновенное растягивающее напряжение превысит допустимое напряжение, что делает необходимым регулирование нагрузки. Китайские инженеры разработали метод конструирования, который регулирует нагрузку с помощью опорных тросов и разделяет бетон в кольце арки кольцом.

Арочное кольцо

Чтобы быть конкретным, в этом методе бетон в арочном кольце делится на несколько колец, и бетон отливается кольцо за кольцом. После того как бетон в одном кольце набирает достаточную прочность и образует композитную конструкцию с жестким каркасом, бетон в следующем кольце заливается. Таким образом, несущая способность арочного кольца постепенно увеличивается, а нагрузка, которую несет жесткий каркас арки, уменьшается. Глубина каждого кольца рассчитывается для обеспечения того, чтобы конструкция оставалась безопасной после добавления нагрузки из литого бетона для каждого кольца или каждый раз. Поскольку невозможно завершить заливку бетона в одно кольцо одновременно, мгновенное напряжение и деформация арки во время процесса заливки могут быть намного больше, чем те, которые возникают после окончания заливки. Поэтому литье на многоцелевых платформах делается для уменьшения мгновенного напряжения и деформации жесткого каркаса. Регулировка нагрузки с помощью подпорных тросов используется для поддержания мгновенного напряжения и деформации в безопасном диапазоне и для уменьшения постоянного напряжения жесткого каркаса. Было продемонстрировано, что метод строительства бетонных арочных мостов, в котором используется жесткий каркас CFST, предложенный китайскими инженерами, имеет меньший риск, более короткий период строительства и более низкую стоимость, чем популярный метод строительства, который используется во многих других странах.