Коробчатые балочные мосты: история и конструкция.

Введение

Тип моста

Мост с коробчатыми балками, или мост с коробчатыми секциями, – это мост, в котором основные несущие элементы представляют собой балки в форме полых коробок. Коробчатые балки обычно изготавливаются из предварительно напряженного бетона, конструкционной стали или композита из стали и железобетона. Поперечное сечение коробки обычно прямоугольное или трапециевидное. Мосты с коробчатыми балками широко используются для эстакад на автомагистралях и для современных надземных сооружений легкорельсового транспорта. Хотя мост с коробчатыми балками обычно является разновидностью балочного моста, коробчатые балки также могут применяться в вантовых и других типах мостов.

Разработка стальных коробочных балки

В 1919 году майор Гиффорд Мартель был назначен главой Экспериментального мостового подразделения в Крайстчерче, графство Гэмпшир, которое исследовало возможности использования танков для инженерных задач на поле боя, таких как переправа через препятствия и разминирование. Там он продолжил испытания на модифицированных танках Mark V. Мостовое оборудование включало в себя штурмовой мост, разработанный майором Чарльзом Инглисом RE, и мост Canal Lock Bridge, имевший достаточную длину для перекрытия шлюза канала. Майор Мартель соединил мост с танком и использовал гидравлическую мощность, вырабатываемую двигателем танка, для установки моста в нужное положение. Для разминирования танки оснащались 2-тонными катками. Мартель также разработал в EBE свою новую концепцию моста – мост Мартеля, модульный балочный мост коробчатого сечения, подходящий для военных нужд. Мост Мартеля был принят британской армией в 1925 году под названием Большой балочный мост коробчатого сечения. Уменьшенная версия этой конструкции, Малый балочный мост коробчатого сечения, также была официально принята армией в 1932 году. Эта конструкция была скопирована многими странами, включая Германию, которая назвала свою версию Kastenträger Gerät (сокращенно K Gerät). Оба типа – Большой и Малый балочные мосты коробчатого сечения – широко использовались во Второй мировой войне, особенно последний. Немодульный балочный мост коробчатого сечения был популярным выбором во время расширения дорожного строительства в 1960-х годах, особенно на Западе, и одновременно велось строительство множества новых мостов. Серьезным ударом по его использованию стала серия из трех крупных катастроф: обрушение мостов West Gate Bridge и Cleddau Bridge в 1970 году и South Bridge (Кобленц) в 1971 году. В этих авариях погибло 51 человек, что привело в Великобритании к созданию Комитета Меррисона и значительным инвестициям в новые исследования поведения стальных балок коробчатого сечения. Большинство мостов, находившихся в стадии строительства в то время, были приостановлены для изучения базового принципа проектирования. Некоторые были заброшены и перестроены по совершенно иному проекту. Большинство из тех, что остались мостами коробчатого сечения, таких как мост Эрскин (илл.), были либо перепроектированы, либо получили дополнительные усиления. Некоторые мосты были усилены спустя несколько лет после открытия, а затем повторно усилены спустя годы, хотя это часто было связано с увеличением транспортной нагрузки не меньше, чем с улучшением стандартов проектирования. Мост долины Ирвелл 1970 года был усилен в 1970 году и снова в 2000 году.

In 1919, Major Gifford Martel was appointed head of the Experimental Bridging Establishment at Christchurch, Hampshire, which researched the possibilities of using tanks for battlefield engineering purposes such as bridge laying and mine clearing. Here he continued trials on modified Mark V tanks. The bridging component involved an assault bridge, designed by Major Charles Inglis RE, the Canal Lock Bridge, which had sufficient length to span a canal lock. Major Martel mated the bridge with the tank and used hydraulic power generated by the tank's engine to manoeuvre the bridge into place. For mine clearance the tanks were equipped with 2 ton rollers. Martel also developed his new bridging concept at the EBE, the Martel bridge, a modular box girder bridge suitable for military applications. The Martel bridge was adopted by the British Army in 1925 as the Large Box Girder Bridge. A scaled down version of this design, the Small Box Girder Bridge, was also formally adopted by the Army in 1932. This latter design was copied by many countries, including Germany, who called their version the Kastenträger Gerät (K Gerät for short). Both the Large Box and Small Box designs would go on to see much service in World War II, especially in the case of the latter. The (non modular) box girder bridge was a popular choice during the roadbuilding expansion of the 1960s, especially in the West, and many new bridge projects were in progress simultaneously. A serious blow to this use was a sequence of three serious disasters, when new bridges collapsed in 1970 (West Gate Bridge and Cleddau Bridge) and 1971 (South Bridge (Koblenz)). Fifty one people were killed in these failures, leading in the UK to the formation of the Merrison Committee and considerable investment in new research into steel box girder behaviour. Most of the bridges still under construction at this time were delayed for investigation of the basic design principle. Some were abandoned and rebuilt as a different form of bridge altogether. Most of those that remained as box girder bridges, such as Erskine Bridge (illus. ), were either redesigned, or had additional stiffening added later. Some bridges were strengthened a few years after opening and then further strengthened years later, although this was often due to increased traffic load as much as better design standards. The Irwell Valley bridge of 1970 was strengthened in 1970 and again in 2000.

Строительство

Если коробчатые балки изготовлены из бетона, их можно возводить непосредственно на месте с использованием временных опор, которые удаляются после завершения строительства, или секциями при строительстве сегментного моста. Коробчатые балки также могут быть предварительно изготовлены на заводе, а затем транспортированы и установлены с помощью кранов. Для стальных коробчатых балок обычно изготавливают вне площадки и поднимают на место краном, соединяя секции болтами или сваркой. Если используется композитная бетонная плита проезжей части, ее часто заливают непосредственно на месте, используя временные опоры, опирающиеся на стальную балку. Любой из этих типов мостов также может быть смонтирован методом надвижки. При этом методе часто используются портальные краны для установки новых секций на завершенные части моста до полного завершения пролетного строения.