CZ26947U1 - Segmentový most - Google Patents

Description

Segmentový most

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je rozebíratelný segmentový most, jehož segmenty jsou vytvořeny z vysokopevnostního betonu.

Dosavadní stav techniky

Segmentové mosty začaly být používány poměrně nedávno, před několika desítkami roků. Jsou stavěny po krátkých sekcích (segmentech), vždy postupně po jedné sekci, na rozdíl od tradičních způsobů stavby mostů. Segmentové mosty jsou ekonomicky výhodné pro střední rozpětí, obvykle 40 až 80 metrů, zejména v případech, kdy je omezen přístup ke staveništi.

ío Jejich konstrukce jsou popsány v řadě patentových dokumentů, např. v patentových spisech US 3794433, US 3832748, US 4777686, US 5195204, US 6751918, US 7520014 a dalších.

Cílem tohoto technického řešení je uspořádání segmentového mostu, určeného pro využití jako mostního provizoria v naléhavých situacích, kdy dočasně nahradí zřícené nebo jinak poškozené definitivní konstrukce menšího rozsahu. To znamená uspořádání dočasného mostu pro převedení dopravy osobními automobily, popř. lehčími nákladními auty do maximální hmotnosti 48 t. Též je možné most použít jako definitivní.

Podstata technického řešení

Předmětem technického řešení je segmentový most, uložený na podpěrách a po své délce dělený do segmentů, spojených do jednoho celku ocelovými předpínacími tyčemi, kde segmenty mostu zahrnují koncové segmenty a mezi nimi situované mezilehlé vnitřní segmenty. Podstata technického řešení spočívá v tom, že segmentový most je tvořen nosníkem parapetního průřezu z vysokopevnostního betonu, se spodní horizontální deskou a svislými bočními stěnami každého segmentu, kde ve spodní desce a v homí koncové oblasti bočních stěn jsou otvory pro umístění předpínacích tyčí, boční stěny segmentů jsou dále opatřeny otvory pro umístění smykových (na25 váděcích) tmů při montáži mostu a po své vnitřní straně mají kapsy pro rozebírání segmentů při demontáži mostu, přičemž po obvodu tenkých bočních stěn každého vnitřního segmentu jsou jedno homí vodorovné a dvě svislá ztužující žebra, která plynule svým zkosením přecházejí do vnější plochy stěn.

Otvory ve spodní desce každého vnitřního segmentu jsou s výhodou ve tvaru rovnostranných trojúhelníků se zkosenými hranami pro vylehčení průřezu těchto segmentů a pro vedení spojkovaných předpínacích tyčí, zatímco otvory v bočních stěnách segmentů a ve spodní desce obou koncových segmentů mostu j sou kruhového tvaru.

Koncové segmenty jsou ve své spodní desce se zkosenou hranou na vnější straně opatřeny kapsami pro kotvení dolních předpínacích tyčí a v homí části každé z obou bočních stěn kapsou pro kotvení předpínacích tyčí horního předpětí, přičemž v bočních stěnách je průchozí montážní otvor.

Výhodou tohoto technického řešení je výsledná jednoduchá mostní konstrukce z betonu velmi vysokých pevností. Konstrukce splňuje všechny předpoklady pro to, aby v případě naléhavých situací mohla sloužit jako dočasná náhrada za silniční mosty menšího rozsahu na dopravních komunikacích nižších návrhových kategorií. Mezi výhodami lze dále uvést nízkou hmotnost a stavební šířku konstrukce, jednoduchou dopravu dílů mostu a jejich montáž na stavbě, rychlou náhradu původní poškozené konstrukce, opakovatelnost montáže a demontáže, vysokou odolnost proti opotřebení a dlouhou životnost.

CZ 26947 Ul

Objasnění výkresů

Příklad provedení technického řešení je zobrazen na připojených výkresech, kde na obr. 1 je boční pohled na segmentový most, sestavený ze dvou koncových segmentů a řady mezilehlých vnitřních segmentů. Na obr. 2 je zobrazen koncový segment v pohledu na vnější a vnitřní čelo, v bočním pohledu a v příčném řezu. Na obr. 3 je vnitřní segment v čelním a bočním pohledu a ve dvou svislých příčných řezech. Na obr. 4 je zobrazen segmentový most v podélném řezu osou mostu, na obr. 5 je v půdorysném pohledu. Na obr. 6 je zobrazeno ve svislém příčném řezu rozmístění předpínací výztuže mostu, v homí části obr. 6 řezu koncovým segmentem nad podporou mostu a ve spodní části obr. 6 řezu vnitřním segmentem ve středu rozpětí mostu. Na obr. 7 je i o vodorovný řez stěnou mostu a na obr. 8 pohled na vnitřní stranu stěny mostu s kapsami pro hydraulické lisy.

Příklady uskutečnění technického řešení

Předmětem tohoto technického řešení je dočasný most, určený pro převedení dopravy osobními automobily, popř. lehčími nákladními auty do maximální hmotnosti 48 t. Předpokládá se jeho využití jako mostního provizoria v naléhavých situacích, kdy dočasně nahradí zřícené nebo jinak poškozené definitivní konstrukce menšího rozsahu. Rozpětí mostu v jeho základní variantě je 20 m, volná šířka na mostu je 3 m.

Most je vytvořen jako parapetní nosník z vysokopevnostního betonu, uložený na operách 3 (v případě více polí mostu též na pilířích) a po své délce je dělený do segmentů i, 2, spojených do jednoho celku ocelovými předpínacími tyčemi 15. Segmenty mostu zahrnují koncové segmenty 2 a mezi nimi situované mezilehlé vnitřní segmenty 1. Každý ze segmentů 1, 2 je tvořen horizontální spodní deskou 7 a svislými bočními stěnami 8, vytvářejícími zábradlí mostu. Homí povrch spodní desky 7 vytváří povrch 4 vozovky. Ve spodní desce 7 a v homí koncové oblasti bočních stěn 8 jsou otvory pro umístění předpínacích tyčí 15. Jsou jednak kruhového tvaru (otvory 9 v bočních stěnách 8 segmentů I, 2 a otvory 91 ve spodní desce 7 obou koncových segmentů 2 mostu) a jednak trojúhelníkového tvaru (vylehčovací otvory 14 ve spodní desce 7 vnitřních segmentů 1 mostu). Boční stěny 8 segmentů 1, 2 jsou dále opatřeny otvory 12 pro umístění smykových naváděcích tmů při montáži mostu a po své vnitřní straně mají kapsy Π. pro rozebírání segmentů 1, 2 při demontáži mostu. Po obvodu bočních stěn 8 vnitřních segmentů 1 jsou ztužují30 cí žebra 13, která plynule svým zkosením přecházejí do vnější plochy stěn 8. Koncové segmenty 2 mají v homí části každé z obou bočních stěn 8 kapsu 5 pro kotvení předpínacích tyčí 15 horního předpětí a ve své spodní desce 2 kapsy 10 pro kotvení dolních předpínacích tyčí 15. V bočních stěnách 8 mají rovněž průchozí montážní otvor 6.

Tvar průřezu parapetního nosníku segmentového mostu nabízí minimální stavební výšku, protože stojiny (stěny 8) po obou stranách jeho průřezu se nacházejí nad niveletou mostu. Tím je umožněno překročit širokou škálu překážek a přitom co nejméně omezit prostor pod mostem.

Rozměry průřezu vyplývají z funkce mostu, což je dočasné převedení silniční komunikace nižší návrhové kategorie. Celková šířka průřezu 3400 mm byla určena požadovanou minimální volnou šířkou na mostě 3000 mm, odpovídající šířce jednoho jízdního pruhu přilehlé pozemní komuni40 kace. Celková výška průřezu 1400 mm se skládá z výšky stěny 8 (stojiny) průřezu a tloušťky desky (spodní desky 7) mostovky. Minimální výška stěny 8 parapetu vyplynula z požadavku, aby stojina průřezu mohla plnit více fůnkcí najednou. Ze statického hlediska svou výškou pozitivně ovlivňuje moment setrvačnosti průřezu a s výškou 1100 mm může též suplovat funkci mostního zábradlí, a tím zajistit bezpečnost případných chodců na mostě. Tloušťka vylehčené spodní desky mostu činí 300 mm. Zdánlivě velká tloušťka desky mostovky 7 vyplývá ze statických požadavků, jelikož je deska finálního průřezu v podélném směru velmi výrazně vylehčena dutinami (trojúhelníkovými vylehčovacími otvory 17 ve spodní desce 7 vnitřních segmentů 1 mostu).

S cílem dosáhnout co nejnižší spotřeby materiálu, hmotnosti, a tím i jednodušší manipulace se segmenty, bylo přistoupeno k maximálnímu možnému vylehčení průřezu. V důsledku toho bylo umožněno dosáhnout snížení jednorázových výrobních nákladů a také opakovaných nákladů na . 7 .

CZ 26947 Ul montáž a demontáž. Optimální vylehčení bylo dosaženo otvory T7 ve tvaru rovnostranných trojúhelníků se zkosenými hranami. Otvory jsou uzpůsobeny tak, aby v nich mohly být umístěny i spojky předpínacích tyčí. Každý následující otvor je v průřezu orientován opačně - překlopením přes horizontální osu desky průřezu. Tím v rovině řezu vznikla zdánlivá příhradovina s patrnými styčníky a pruty ukloněnými od vodorovné o 60° resp. 120°. Tloušťka těchto podélných, ukloněných žeber desky klesla až na 40 mm. Tloušťka vrchní pojížděné desky vylehčené mostovky činí také 40 mm a dolní deska má tloušťku 30 mm. Předpětí u dolních vláken průřezu, v podobě tyčí, je vedeno v každém lichém otvoru - tedy ve všech těch s níže položeným těžištěm (s výjimkou středového otvoru), aby bylo dosaženo největší možné excentricky, a tedy vyšší účinnosti ío předpětí.

Aby bylo dosaženo účinného vylehčení a zároveň aby byla zajištěna tuhost příčného řezu, jsou navrženy velmi tenké stěny segmentů (tloušťka 50 mm) a ztužující žebra na okrajích segmentů. Horní vodorovné ztužující žebro poskytuje prostor pro umístění horních předpínacích tyčí 15. Horní předpínací tyče 15 zajišťují optimální rozdělení tlakového napětí po průřezu. Kvůli styč15 ným spárám, které nejsou nijak vyztuženy, je nutné za všech okolností zachovat tlakové normálové napětí ve všech vláknech průřezu, a to v každém příčném řezu mostu.

Aby se zajistila dostatečná tuhost příčného řezu byla navržena svislá ztužující žebra 13. Nakonec byla jejich osová vzdálenost 2000 mm navržena tak, aby se ztužující žebra 13 nacházela po obou koncích každého vnitřního segmentu 1. Při takovém uspořádání mohou žebra plnit i další funkci, po sepnutí prefabrikátů do jednoho celku nosné konstrukce se o sebe jednotlivé segmenty ve styčných spárách mohou opírat širokými žebry, která též poskytují dostatečný prostor pro umístění naváděcích trnů

Pro konstrukci segmentového mostu podle tohoto technického řešení je podstatné využití betonu velmi vysokých pevností (UHPC - Ultra High Performance Concrete). Díky své extrémně hutné mikrostruktuře a rozptýlené výztuži v podobě vláken dosahuje tento materiál nejen velmi vysoké pevnosti v tlaku. Právě extrémně kompaktní mikrostruktura tohoto materiálu je základní odlišností od ostatních cementových kompozitů a je příčinou většiny výjimečných vlastností. Zajišťuje jí především pečlivě stanovená křivka zrnitosti použitých složek a vysoký obsah křemičitého úletu, který vzhledem ke své pucolánové aktivitě, tedy schopnosti chemicky reagovat s hydroxi30 dem vápenatým za vzniku kalciumhydrosilikátů (CSH gelů), plní ve směsi UHPC funkci tzv. aktivního plniva. Tlaková pevnost betonu velmi vysokých pevností je řádově srovnatelná s pevností běžné konstrukční oceli a podle obvykle užívané definice má být vyšší nebo rovná 150 MPa. Významnou výhodou oproti oceli je relativně nízká objemová hmotnost, která je v přímém srovnání přibližně třetinová. UHPC ve srovnání s betonem běžných a vysokých pevností má až několikanásobně vyšší pevnost v prostém tahu, tahu za ohybu a také mírně vyšší Youngův modul pružnosti. Velice důležitá vlastnost se projeví teprve při vysokém obsahu vláken ve směsi. Pak totiž materiál není křehký a je schopen dosáhnout větších přetvoření při tahovém namáhání.

Dalšími jeho významnými přednostmi jsou velmi vysoká trvanlivost, to je schopnost dlouhodobě odolávat vysoce agresivnímu prostředí, cyklickému působení mrazu a vysoká odolnost vůči meto chanickému opotřebení. Dále vysoká lomová houževnatost, dosažená zejména díky obsahu ocelových vysokopevnostních drátků. Pokud se během výroby aplikuje tepelné ošetřování s konkrétním postupem, je dokonce možné dosáhnout výrazného omezení Teologických jevů - smršťování a dotvarování. Vysoké mechanické parametry UHPC jsou využity tím, že vozidla mohou přímo pojíždět po betonové konstrukci, aniž by byla významně opotřebována. Ušetří se tím tíha i nákla45 dy vozovkového souvrství.

Claims (15)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Segmentový most, uložený na opěrách (3) a po své délce dělený do segmentů (1,2), spojených do jednoho celku ocelovými předpínacími tyčemi (15), kde segmenty mostu zahrnují kon5 cové segmenty (2) a mezi nimi situované mezilehlé vnitřní segmenty (1), vyznačující se tím, že je tvořen nosníkem parapetního průřezu z vysokopevnostního betonu, se spodní horizontální deskou (7) a svislými bočními stěnami (8) každého segmentu (1,2), kde ve spodní desce (7) a v homí koncové oblasti bočních stěn (8) jsou otvory (9, 9' resp. 14) pro umístění předpínacích tyčí (15), boční stěny (8) segmentů (1,2) jsou dále opatřeny otvory (12) pro umístění smylo kových naváděcích tmů při montáži mostu a po své vnitřní straně mají kapsy (11) pro rozebírání segmentů (1, 2) při demontáži mostu, přičemž po obvodu bočních stěn (8) každého vnitřního segmentu (1) jsou jedno homí vodorovné a dvě svislá ztužující žebra (13), která plynule svým zkosením přecházejí do vnější plochy stěn (8).
2. 2. Segmentový most podle nároku 1, vyznačující se tím, že otvory (14) ve spodní

   15 desce (7) každého vnitřního segmentu (1) jsou ve tvaru rovnostranných trojúhelníků se zkosenými hranami pro vylehčení průřezu těchto segmentů a pro vedení spoj kovaných předpínacích tyčí (15), zatímco otvory (9) v bočních stěnách (8) segmentů (1, 2) a otvory (9') ve spodní desce (7) obou koncových segmentů (2) mostu jsou kruhového tvaru.
3. 3. Segmentový most podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že koncové seg20 menty (2) jsou ve své spodní desce (7) se zkosenou hranou na vnější straně opatřeny kapsami (10) pro kotvení dolních předpínacích tyčí (15) a v homí části každé z obou bočních stěn (8) kapsou (5) pro kotvení předpínacích tyčí (15) horního předpětí, přičemž v bočních stěnách (8) je průchozí montážní otvor (6).

   25 8 výkresů

   Seznam vztahových značek:

   1 - vnitřní segment

   2 - koncový segment

   3 - opěra mostu
4. 4 - povrch vozovky
5. 5 - kapsy pro kotvení předpínacích tyčí horního předpětí
6. 6 - kapsy pro kotvení dolních předpínacích tyčí
7. 7 - spodní deska
8. 8 - stěna
9. 9 - otvory v bočních stěnách pro předpínací tyče

   9' - otvory ve spodní desce koncového segmentu pro předpínací tyče
10. 10 - kapsy v koncovém segmentu pro kotvení dolních předpínacích tyčí
11. 11 - kapsa pro rozebírání segmentů při demontáži mostu
12. 12 - otvory pro umístění smykových naváděcích tmů pri montáži mostu
13. 13 - ztužující žebra
14. 14 - vylehčovací otvory
15. 15 - předpínací tyče.