1 1.1 Tērauda tiltu būves attīstības īss vēsturiskais apskats 1.1.1 ...

1.1 Tērauda tiltu būves attīstības īss vēsturiskais apskats
1.1.1 Ievads
Tēraudam, kā konstruktīvam materiālam ir liela mehāniskā izturība, tas ir viendabīgs
un pietiekoši ilglaicīgs materiāls, kas nodrošina vieglu, drošu un estētisku
konstrukciju būvi.
Metāla konstrukciju vēsture ir cieši saistīta ar cilvēces attīstības gaitu. Jau 3.gadsimtā
pirms mūsu ēras Indijā prata iegūt metālu un izmantot to rotaslietu, trauku un masīvu
elementu izgatavošanai. Mūsu ēras sākumposmā Romas impērijas inženieri tiltu
būvniecībā pielietoja bronzas elementus. Ķīnā un Japānā metāla konstrukcijas
daudzstāvu tempļu celtniecībā tika pielietotas jau no 10.gadsimta. Pirmie tiltu metāla
elementi bija ķēdes, kuras sāka pielietot paceļamajiem tiltiem viduslaiku Eiropas pilīs.
Tomēr, tikai sākot ar 18.gadsimtu, tiltu būvniecībā sāk pielietot metālu.
1.1.2 Dzelzs tilti
Dzelzi vai čugunu tiltu būvniecībā sāka pielietot 18.gadsimtā. Viens no pirmajiem
čuguna tiltiem tika uzbūvēts Kolbrukdeilā Šropšīras apgabalā Anglijā 1779. gadā pār
Severnas upi (1.1.att.). Tilta laiduma garuma bija 30.5 m un tas sastāvēja no pieciem
puslokiem, savienotiem laiduma vidū. Tilta būvniecība tika izmantotas 400 tonnas
čuguna. Tilts saglabājies līdz mūsdienām. Čuguns, kā būvmateriāls, ir trausls
1.1.att. Kolbrukdeilas tilts pār 1.2.att. Tilts pār Menas jūras šaurumu
Severnas upi Anglijā
materiāls, kas slikti strādā liecē, bet pietiekoši labi spiedē. Tiltus, visbiežāk,
izgatavoja loka formā, kas vislabāk uzņem spiedes piepūles. Līdz 19.gs. vidum
čuguna loku tilti tika uzbūvēti Parīzē, Londonā, Sankt-Pēterburgā un citās pilsētās.
Pirmo iekārto tiltu pār Menas jūras šaurumu starp Angliju un Īriju uzbūvēja pēc Angļu
inženiera Tomasa Telforda projekta 1826.gadā (1.2.att.). Tilta laiduma konstrukcijas
bija iekārtas no čuguna loksnēm izgatavotā ķēdē (1.3.att.). Tilta centrālā laiduma
garums ir 177 m, bet zemtilta gabarīts sasniedza 30.5 m.
Pirmo čuguna kopni uzbūvēja ASV 1840.gadā.
1

1.3.att. Čuguna ķēdes konstrukcija tiltam 1.4.att. Siju tilts pār Menas jūras šurumu
pār Menas jūras šurumu
Attīstoties dzelzceļa satiksmei, kļuva nepieciešami pietiekoši stingi tilti vilcienu
satiksmes nodrošināšanai.
1.5.att. Tilta pār Menas jūras šaurumu
griezums
Attīstoties metalurģiskajai rūpniecībai, ap
1819.gadu, radās iespēja izgatavot lokšņu
čugunu. Metāla lokšņu savienošanai sāka
izmantot kniedētos savienojumus. Šādu
tehnoloģija izmantošana ļāva 1859. gadā
uzbūvēt vienu no pirmajiem čuguna
plātņu siju tiltiem Anglijā pār Menas
jūras šaurumu (1.4.att.). Tilts domāts
dzelzceļa satiksmei, un tas kalpo arī
šodien. Tilta kopējais garums ir 460 m
un tas sastāv no 4 laidumiem (70 + 140 +
140 + 70 m). Vilciena satiksme notika pa
tuneli, kuru veidoja divas pilnsieniņu
sijas, kas apvienotas augšējo un apakšējo
joslu līmenī (1.5.att.)
1.1.3 Tērauda tilti
18.gs. beigās un 19.gs sākumā, tiltu konstrukciju attīstību paātrināja daudzās čuguna
tiltu avārijas, kas prasīja pārskatīt tiltu aprēķinu metodes un projektēšanas principus.
Čuguns izrādījās par trauslu lielu slodžu uzņemšanai.
1867.gadā Džeims Eids tiltu būvniecībā sāka pielietot tēraudu. 1874.gadā ASV
St.Luissas pilsētā Missuri tika uzbūvēts viens no pirmajiem tērauda tiltiem pār
Mississippi upi. Tilts sastāvēja no trīs tērauda loku veida laidumiem ar kopējo garumu
158.50 m. (153 + 158 + 153 m) (1.6.att.). Tilts kalpo arī šodien uzņemot divas
dzelzceļa līnijas apakšējā klājā un autotransportu augšējā klājā.
Šajā laikā tika veikti plaši tiltu aprēķina metožu pētījumi. Tā 1839.gadā konstatēja, ka
tērauds pie cikliskām slodzēm nogurst un zaudē savu stiprību. 1867.gadā Vinklers
izstrādāja ietekmes līniju teoriju, kas atļāva noteikt visneizdevīgāko slodzes
novietojumu uz laiduma konstrukcijas.
Palielinoties siju tiltu laidumu garumiem tika veidotas arvien racionālākas un
ekonomiskākas konstrukcijas, sāka izmantot nepārtrauktas un konsolsiju sistēmas.
2

Īpaši izdevīgas lielu laidumu pārsegšanai izrādījās konsolsiju sistēmas, jo tās,
praktiski, neietekmēja balstu sēšanās.
1890.gadā pār Fortas līci Skotijā uzbūvēja vienu no garākajiem režģoto konsolsiju
tiltiem pasaulē (1.7.att.). Fortas līča tilta kopējais garums ir 1630 m, tas sastāv no
diviem 518 un 521 m gariem centrālajiem laidumiem, kas ietver divas 207 m garas
konsoles un 106 m garu iekārto daļu, kā arī divus 207 m garus sānu laidumus. Tilta
konstrukcijas veido cauruļveida elementi, kuriem ir aerodinamiska forma un tie labi
uzņem spiedes piepūles. Kaut arī būvniecības laikā notika vairākas ievērojamas
avārijas, tilta konstrukcijas ir saglabājušās labā stāvoklī un tas ir kļuvis par tehniskas
pieminekli.
1.6.att. Tilts pār Missuri upi St.Luisā
1.7.att. Fortas līča tilts Skotijā
Par pirmo liela laiduma iekārtas konstrukcijas tiltu tiek uzskatīts 1883.gadā uzbūvētais
Bruklinas tilts, kas savienoja Manhetenu ar Longailendu (centrālā laiduma garums
489 m). Tas atklāja veselu sēriju liela laiduma iekārto tiltu ASV (1.8.att.).
1.8.att. Bruklinas tilts Ņujorkā
1.9.att. Tilts pār Hadsonas līci Ņujorkā
1931.gadā uzbūvēts Džordža Vašingtona tilts pār Hadsonas līci Ņujorkā, kura centrālā
laiduma garums pirmo reizi pārsniedza tūkstoti metru – 1067 m, malējie laidumi 186
m gari (1.9.att.).
Siju tilts ar garāko laidumu (Niteroi tilts) ir uzbūvēts 1974.gadā Brazīlijā pār
Guanabaras līci un savieno Riodežaneiro ar Niteroi pilsētu(1.10.att.). Tilta kopējais
garums ir 14 km un tas sastāv no 80 m gariem dzelzsbetona laidumiem un trim 200 +
300 + 200 m gariem kuģojamajiem laidumiem (1.12.att.), kas pārsegti ar tērauda
nepārtrauktu siju. Kopējais tērauda sijas garums – 848 m. Siju augstums virsbalstu
zonā sasniedz 12.90 m, bet laiduma vidū – 5.60 m, brauktuves platums sasniedz 25.90
m.
3

1.10.att. Skats uz Niteroi tiltu pār
Guanabaras līci Brazīlijā
1.11.att. Skats uz Kvebekas tiltu Kanādā
1.12.att. Niteroi tilta pār Guanabaras līci Brazīlijā shēma [2]
1.13.att. Kvebekas tilta Kanādā shēma [2]
Kopņu tilts ar garāko laidumu ir uzbūvēts 1917.gadā Kanādā pie Kvebekas pilsētas
pār Sv.Labrenča upi (1.11.att.). Tilts veidots kā konsolkopne ar 195 m garu iekārto
laidumu un 549 m garu centrālo laidumu (1.13.att.). Tilta kopējais garums - 863 m.
Tilts tiek izmantots dzelzceļa satiksmei.
Režģota loka tilts ar garāko laidumu ir uzbūvēts 1976.gadā ASV pār Jauno upi (New
River Gorge bridge) (1.14.att.). Tilta kopējais garums ir 924 m, bet loka laidums –
518 m. Divlocīklu loka augstākais punkts atrodas 267 m virs ielejas (1.16.att.). Tilts
paredzēta automašīnu satiksmei, tā brauktuves platums ir 22 m.
Garākais loka tilts ar kastveida pilnsieniņu lokiem ir uzbūvēts 2003.gadā pār Huangpu
upi Šanhajā, Ķīnā (1.15.att.). Tilta kopējais garums sastāda 3900 m, bet loka laidums
ir 550 m. Tilta klāja konstrukcija ir 41.00 m plata, bet brauktuve 24.50 m plata
(1.17.att.). Loka pacēlums ir 100 m, bet konstruktīvais augstums mainās no 3.00 līdz
9.00 m.
4

1.14.att. Skats uz Jaunās upes tiltu
ASV
1.15.att. Skats uz Lupu tiltu Šanhajā, Ķīnā
1.16.att. Jaunās upes tilta ASV shēma [2]
1.17.att. Lupu tilta Šanhajā shēma un plāns [3]
Tērauda rāmja tipa viadukts ar garāko laidumu ir uzbūvēts 1972.gadā Sfalassā, Itālijā.
Ceļa pārvada shēma: 6x45+110+156+110+5x45 m (1.18.att.). No tērauda izgatavoti
rāmja veida centrālie laidumi. Viadukta laiduma konstrukcija atrodas virs 250 m
dziļas ielejas (1.19.att.). Kastveida laiduma konstrukcijas augstums – 6.3 m.
1.18.att. Skats uz Sfalassas viaduktu
Itālijā [4]
1.19.att. Sfalassas viadukta shēma [2]
5

Vanšu tilts ar garāko centrālā laiduma konstrukciju ir 1999.gadā uzbūvēts Japānā. Tā
nosaukums ir Tatara tilts un tas veido daļu no Niši – Seto ātrgaitas auto maģistrāles
transportbūvēm (1.20.att.). Tilta laiduma konstrukciju veido 890 m garš centrālais
laidums un 270 un 320 m gari sānu laidumi (1.22.att.). Pilona augstums ir 220 m,
skaitot no pamatiem, laiduma konstrukcijas augstums ir 2.70 m, bet laiduma
konstrukcijas platums – 24.50 m.
Ķīnā, Honkongā ir uzsākta Stouncutter vanšu tilta, ar 1018 m garu centrālo laidumu,
būvniecība (1.21.att.). Tilta kopējais garums paredzēts 1596 m, pilonu augstums
sasniegs 290 m, bet brauktuves platums ap 50 m (1.23.att.). Būvniecību paredzēts
pabeigt 2008.gadā.
1.20.att. Skats uz Tataras tiltu Japānā
1.21.att. Stouncutter vanšu tilta vizualizācija
1.22.att. Tataras tilta shēma
1.23.att. Stouncutter tilta shēma [2]
Tilts ar visgarāko laiduma konstrukciju ir uzbūvēts 1999.gadā Kobē, Japānā
(1.24.att.). Akaši-Kaijo tilts ir iekārtas sistēmas tilts, kura centrālais laidums sasniedz
1990 m, bet kopējais tilta garums ir 3910 m. Tilts pārsedz jūras šaurumu, kura
dziļums sasniedz 110 m, troses diametrs ir 1.12 m, laiduma konstrukcijas augstums –
14 m, pilonu augstums sasniedz 300 m (1.25.att.).
6

1.24.att. Skats uz Akaši-Kaijo tiltu Japānā
1.25.att. Akaši-Kaijo tilta shēma
1.2 Tērauda tiltu tipi
Tērauda konstruktīvās īpašības ļauj to izmantot dažādu sistēmu metāla tiltu
būvniecībā. Pēc nesošo elementu statiskajām shēmām tērauda tiltus var iedalīt siju
(kopņu), rāmju, loku, vanšu un iekārtās sistēmas tiltos. Bez tam var tikt veidotas arī
dažādas kombinētās sistēmas (1.26.att.).
1.2.1 Siju tilti
Siju tilti ir visbiežāk lietotās tērauda tiltu konstrukcijas. Siju sistēmas laiduma
konstrukcijas pielieto visdažādākā garuma laidumiem - no dažiem metriem līdz pat
vairāk kā 300 m. Pēc statiskās shēmas sijas iedala (1.27.att.):
• vienkāršās (divbalstu) sijās;
• nepārtrtauktās sijas ;
• konsolsijas.
Vienkāršu siju sistēmas tiltos atsevišķie laidumi nav nekustīgi savienoti. Šāda
konstrukcija ir vienkārša, to var būvēt uz sliktām gruntīm, jo balstu sēšanās
neietekmēs blakus esošo laidumu darbu. Šāda konstrukcija ir statiski noteicama un
pietiekoši vienkārši aprēķināma. Tomēr šādas sistēmas atsevišķo laidumu
metālietilpība būs lielāk, kā nepārtrauktai vai konsolsistēmai.
Bez tam būs nepieciešami arī platāki starpbalsti, lai varētu novietot divas balstīklas,
kas, bieži viem, izraisīs starpbalstu ekscentrisku slogojumu. Vienkāršu siju sistēmu
pielieto nelieliem laidumu garumiem (20 – 60 m), kuros augstāk minētie trūkumi
neizraisa lielu metālietilpības un izmaksu pieaugumu. Sijas vidējais augstums h =
1/12 līdz 1/15 no laiduma garuma.
7

1.26.att. Tērauda tiltu iedalījums pēc statiskās shēmas: a - siju un kopņu; b - siju; c -
konslokopņu; d - loka; e - rāmja; f - vanšu; g - iekārtā; h - kombinētā
Nepārtrauktas siju sistēmas tiltos tiek ekonomiskāk izmantots tērauds, jo novietojot
slodzi vienā laidumā, tā sadalās arī uz pārējiem, tā samazinot piepūles laiduma
konstrukcijā. Kā šīs sistēmas trūkumu ir jāmin papildus piepūles, kas radīsies sijā no
nevienmērīgas balstu sēšanās. Jāatzīmē, ka šādai sistēmai var būt ievērojamas
temperatūras deformācijas. Tomēr pateicoties mazākai metālietilpībai, it sevišķi
lieliem laidumiem, nepārtrauktas sijas plaši lieto autoceļu tiltos. Nepārtrauktās sijas
izmanto 60 līdz 300 m gariem laidumiem, sijas vidējais augstums h = 1/20 līdz 1/30
no laiduma garuma.
8

1.27.att. Tērauda siju iedalījums pēc to statiskās shēmas: a - vienkāršās sijas; b -
nepārtrauktas sijas; c - konsolsijas
Konsolsiju sistēmas laiduma konstrukcijas, pēc savām īpašībām un statiskās
iedarbības, ieņem vidēju stāvokli starp vienkāršo un nepārtrauktas siju sistēmas
laidumiem. Tai ir neliels metāla patēriņš, un pateicoties statiski noteicamai shēmai,
pamatu nevienmērīga sēšanās neizsauks galvenajās sijās papildus piepūles. Tomēr
konsolsiju sistēmas tiltos ir grūti atrisināt iekārto laidumu savienojumu ar konsolēm,
tie ātri dilst, savienojuma vietās veidojas bojājumi, kas var samazināt tilta nestspēju.
Konsolsiju laidumu garumi var sasniegt 100 līdz 130 m, to vidējais augstums h = 1/20
līdz 1/30 no laiduma garuma
Pilnsieniņu siju laiduma konstrukcijās, galvenais nesošais elements ir sija, kuras
augšējais un apakšējais plaukts, kā arī vertikālā sieniņa ir izgatavota no velmēta
lokšņu tērauda. Šādas sijas var tikt izgatavotas gan ar dubult-T veida, gan kastveida
šķērsgriezumu (1.28.att.). Sijas ar dubult-T veida šķērsgriezumu tiek lietotas biežāk.
Tērauda siju tiltu brauktuves konstrukcija ir atkarīga no tās novietojuma: virs
nesošajām konstrukcijām vai uz nesošo konstrukciju apakšējās joslas un praktiski nav
atkarīga no tilta statiskās shēmas.
Pilnsieniņu siju tiltos brauktuves konstrukcija parasti ir novietota virs sijām, tas
nozīmē, ka brauktuves platums nav atkarīgs no siju novietojuma tilta šķērsvirzienā.
Konstruktīvi tilta brauktuve (1.29.att.) var būt izveidota no :
• koka šķērssijām un dēļu klāja, šāda brauktuves konstrukciju ir viegla, to ir
viegli uzbūvēt, bet tā nav ilglaicīga un prasa regulāru uzturēšanu, nomainot
bojātos elementus, kā arī šādas brauktuves nestspēja ir zema;
• dzelzsbetona plātne ir biežāk sastopamā brauktuves plātnes konstrukcija;
plātni var izbūvēt gan monolītā, gan saliekamā konstrukcijā; dzelzsbetona
plātne ir smaga, tādēļ to ir ekonomiski izdevīgi lietot līdz 80 m gariem
laidumiem;
• ortotropā tērauda plātne, visbiežāk lietotais risinājums liela laiduma siju
tiltiem.
9

23
45 32
32
45
23
1,
90
2,70 6,20
2,70
5,20
35
1.28.att. Tērauda sijas ar dubult-T veida un kastveida šķērsgriezumu
Vēsturiski pirmās bija koka brauktuves. Tās ir vieglas un, visbiežāk, veidotas
dubultklāja veidā. Augšējo, dilstošo klāju veido izbūvē no 5 – 8 cm bieziem dēļiem,
bet apakšējo, nesošo klāju ar 7 – 10 cm bieziem dēļiem. Dēļus novieto paralēli vai
šķērsām nesošajai konstrukcijai, piedodot slīpumu 2.5%. Koka klāja svars ir ap 1.5
līdz 1.8 kN/m 2 .
Visbiežāk uz autoceļu un pilsētu tiltiem tiek izbūvētas dzelzsbetona brauktuves
plātnes. Tās var izveidot gan monolītā, gan saliekamā konstrukcijā. Saliekamo plātņu
priekšrocība ir ātra montāža, to izgatavošana nav atkarīga no laika apstākļiem un ir
iespējams nodrošināt pietiekošu betona kvalitāti. Saliekamo plātņu lielāka problēma ir
lielais šuvju daudzums, caur kurām var sūkties ūdens, tā izraisot gan betona
10

stiegrojuma koroziju, gan apakšā esošo siju koroziju, kā rezultātā samazinās tilta
kalpošanas laiks.
1.29.att. Brauktuves plātnes konstrukcijas: a –b - ar dēļu klāju; c - d - ar
dzelzsbetona plātni; e - ortotropā plātne
Pēdējā laikā arvien biežāk tiek būvētas monolīta dzelzsbetona plātnes. Monolīto plātni
veido nepārtrauktu visā laiduma garumā un parasti sasaista kopējai darbībai ar tērauda
sijām. Būvējot monolīta betona plātni ir jārēķinās ar betona cietēšanas laiku. Betona
plātnes ir relatīvi smagas, to svars svārstās no 7 – 9 kN/m 2 vai 20 – 50 kN/m uz katru
siju.
Liela laiduma tērauda tiltiem veido tērauda brauktuves klāju. To veido no 10 – 12 mm
biezām tērauda loksnēm, kas pastiprinātas atklāta vai slēgta tipa ribojumu (1.30.att.).
Ribojumam var izmantot gan tērauda profilus, gan speciāli izveidotu slēgta tipa
konstrukciju. Šādi izveidotam klājam ir atšķirīgs stingums savstarpēji perpendikulāros
virzienos. Šādu stinguma sadalījumu sauc par ortotropu, tādēļ arī šadu brauktuves
plātni sauc par ortotropo plātni. Plātnes ribojums nodrošina pietiekamu plātnes
stingumu slodžu uzņemšanai.
11

1.30.att. Ortotropās plātnes ribojuma elementu veidi
Pilnsieniņu sijas (1.31.att.) sastāv no:
• sieniņas;
• augšējās un apakšējās joslas;
• stingrības ribām.
1.31.att. Pilnsieniņu sijas konstruktīvie elementi: 1 - sijas plaukts; 2 - savienojuma
elements; 3 - sijas sieniņa; 4 - stingrības riba
12

Sijas tērauda elementu savienošanu veic : metinot, saskrūvējot ar augstas vai parastas
stiprības skrūvēm, vecākās konstrukcijās lietoti arī kniežu savienojumi. Siju sieniņas
izgatavo no tērauda loksnēm, kuru biezumam jābūt lielākam par 10 mm. Siju plauktus
arī izgatavo no lokšņu tērauda, kura biezums nedrīkst pārsniegt 60 mm, ja
nepieciešami biezāki plauktiņi, tad to veido no divām vai vairāk loksnēm. Siju sieniņu
noturības nodrošināšanai tiek izbūvētas stingrības ribas.
Rūpnieciski tiek izgatavoti ~20 m gari sijas elementi, kurus montē būvlaukumā.
Montāžas elementu savienošanai veido montāžas savienojumus (1.32.att.), kuros
parasti izmanto augstas stiprības skrūves.
1.32.att. Montāžas savienojuma elementi
Autoceļu tiltos plaši pielieto laiduma konstrukcijas, kurās nesošās pilnsieniņu sijas
tiek apvienotas kopējai darbībai ar brauktuves dzelzsbetona plātni. Novietojot
brauktuves dzelzsbetona plātni virs sijas augšējās joslas un apvienojot tās, palielinās
siju augšējās joslas darba šķērsgriezums, tādējādi pastiprinot sijas spiesto zonu, bez
tam palielinās arī laiduma kopējais stingums. Tas ļauj ievērojami samazināt tērauda
siju augšējo un apakšējo joslu šķērsgriezuma laukumu.
Dzelzsbetona plātnes kopdarbību ar galvenajām sijām panāk piemetinot siju augšējām
joslām speciālus savienojuma elementus (1.33.att.), kuri nepieļauj brauktuves plātnes
pārvietošanos pa sijas augšējo joslu.
13

1.33.att. Dzelzsbetona plātnes un tērauda sijas savienojuma elementi
Tērauda sijas ar kastveida laiduma konstrukciju visbiežāk veido ar metāla brauktuves
plātni, kura, savienojot sijas augšējās joslas, strādā kā pilnsieniņu sijas augšējā josla.
Lai laiduma konstrukcija būtu telpiski noturīga, arī siju apakšējās joslas savstarpēji
saista ar tērauda plātni. Kastveida laiduma konstrukcijas visbiežāk izgatavo metinot.
Kastu sieniņas novieto vertikāli vai nedaudz ieslīpi. Pret vietējās noturības zaudēšanu
tās nostiprina ar vertikālām un horizontālām stingrības ribām (1.34.att.).
1.34.att. Kastveida laiduma konstrukcija
1.2.2 Kopņu tilti
Metāla tiltos, kuru laidumi lielāki par 50 līdz 60 m ekonomiski izdevīgi pilnsieniņu
siju vietā izmantot režģotās kopnes. To pielietojums ievērojami samazina laiduma
konstrukcijas svaru un līdz ar to arī metāla patēriņu.
Uz kopņu sistēmas tiltiem, kas, faktiski, ir sijas ar režģotām sieniņām, attiecas tie paši
apsvērumi, kas uz siju tiltiem., tādēļ tie nav sīkāk apskatīti. Jāatzīmē, ka mūsdienās,
galvenokārt, tiek pielietotas konsolkopņu sistēmas, lai pārsegtu ap 500 m garus
laidumus.
Režģoto kopņu laidumu konstrukcijas, tāpat kā siju tiltiem (1.35), var iedalīt:
• vienkāršās sistēmas;
• nepārtrauktās kopnes;
• konsolsistēmas kopnes.
14

1.35.att. Nepārtrauktu kopņu laidumu shēmas
Kopņu režģojuma elementiem (statiem, joslām un atgāžņiem) ir jānodrošina izvēlētās
sistēmas ģeometriskā nemainība. Režģotās kopnes var izveidot ar brauktuvi pa kopnes
augšējo joslas vai pa kopnes apakšējo joslu.
Visizplatītākās ir vienkāršās kopnes. Autoceļu tiltos tās lieto 60 līdz 150 m garu
laidumu pārsegšanai. Šīs sistēmas kopnes parasti veido ar paralēlām joslām (bet
varētu būt arī izliekta augšējā josla), kuru augstums ir no 1/6 līdz 1/12 no laiduma
garuma.
Nepārtrauktas sistēmas kopnes visbiežāk veido ar 3 laidumiem, tās lieto 80 - 250 m
garu laidumu pārsegšanai. Kopņu augstums laiduma vidū ir no 1/8 līdz 1/12 no
laiduma garuma, bet kopnes augstums virs vidējiem balstiem sastāda 1.2 līdz 1.5 no
augstuma laiduma vidū.
Konsolsistēmas kopnes, savas izdevīgās statiskā shēmas dēļ, izmanto līdz 550 m garu
laidumu pārsegšanai.
Kopņu elementus: joslas status un atgāžņus, izgatavo no lokšņu tērauda vai dažāda
profīla tērauda velmējumiem, izmantojot skrūvju vai metinātos savienojumus
(1.36.att.).
1.36.att. Raksturīgākās kopņu elementu šķērsgriezumu konstrukcijas
Kopnes tilta šķērsvirzienā savieno ar vēja saitēm (1.37.att.). Kopņu mezglu
savienojumu konstruktīvie risinājumi doti 1.38.att..
15

1.37.att. Vēja saišu izvietojuma shēma kopnēm
1.38.att. Kopņu mezglu konstruktīvie risinājumi
16

1.2.3 Rāmju tilti
Rāmju sistēmas tilti tiek veidoti no sijas, kas stingi savienota ar starpbalstiem
(1.39.att.). Tērauda rāmju sistēmas tilti tiek pielietoti, galvenokārt, kā viadukti virs
ielejām, vai ceļa pārvadi pār autoceļiem un dzelzceļiem. Rāmja konstrukcijas veido ar
nelielu konstruktīvo augstumu un lielu balstu un sijas savienojuma stingumu. Slaidu
balstu pielietojums uzlabo konstrukcijas kopējo izskatu.
Līdzīgi, kā loka tiltiem, rāmju balstos vertikāla slodze izraisa balstbīdes piepūles, kuru
uzņemšanai nepieciešami labi grunts apstākļi un pietiekoši masīvi pamati. Rāmju tiltu
laidumi var sasniegt 370 m garumu.
1.39.att. Rāmju tiltu sistēmas shēmas
Rāmja rīģeļi var tikt izveidotu pilnsieniņu vai režģotā konstrukcijā. Režģotās
konstrukcijas izmanto lielu laidumu pārsegšanai.
1.2.4 Loka tilti
Loku sistēmas tiltos slodzi uzņem un uz balstiem nodod liekts konstruktīvs elements
– loks. Lokā, no pašsvara un kustīgās slodzes, veidojas spiedes un lieces piepūles.
Šādas laiduma konstrukcijas, bez vertikālās piepūles komponentes, uz balstiem pārnes
arī piepūles horizontālo komponenti, jeb balstbīdi. Balstbīde samazina piepūles
konstrukcijā un līdz ar to arī metālietilpību, bet prasa pietiekoši apjomīgu balstu
konstrukciju, tādēļ, lai ietaupītu balstu materiālu, loka tiltus visefektīvāk ir būvēt uz
klinšainām gruntīm.
Loka laidumu konstrukcijās, salīdzinot ar sijām, ir par ~20% mazāks metāla patēriņš,
lielāks stingums, tomēr loka konstrukcijas prasa lielus un masīvus balstus, kas
nodrošinātu balstbīdes uzņemšanu.
Metāla loki pēc savas statiskās shēmas tiek iedalīti: trīslocīklu, divlocīklu un
iespīlētos lokos (1.40.att.). Lokus var izgatavot pilnsieniņu vai režģotu konstrukciju
veidā. Režģotie loki ir ekonomiskāki, patērē mazāk tērauda, tiem ir lielāka vertikāla
noturība, bet konstruktīvi tie ir sarežģītāki par pilnsieniņu lokiem. Pilsieniņu lokus
racionāli pielietot 100 – 200 m laidumiem, bet režģotos lokus – 200 – 400 m gariem
laidumiem.
Iespīlētie loki ir stingi savienoti ar balstiem, tie ir stingāki par divlocīklu un
trīslocīklu lokiem, tie labāk uzņem kustīgās slodzes. Tai pat laikā, ņemto vērā tērauda
termiskās izplešanās koeficientu, iespīlētos lokos rodas lielas papildus piepūles no
temperatūras izmaiņām, kā arī balstu deformācijas izsauks ievērojamus papildus
17

spriegumus. Tomēr, pateicoties atslogojuma efektam pie balstiem, piepūles lokā
sadalās vienmērīgi un būs mazākas kā divlocīklu un trīslocīklu lokos.
1.40.att. Loku tiltu sistēmas shēmas
Divlocīklu loki ir visizplatītākā loku konstrukcija. Tie mazāk, kā iespīlētie loki reaģē
uz temperatūras izmaiņām un balstu nevienmērīgu sēšanos, tos vienkāršāk montēt un
tie ir daudz stingāki par trīslocīklu lokiem. Divlocīklu lokos locīklas, visbiežāk,
novieto balstu šķēlumos.
Trīslocīklu lokiem ir statiski noteicama aprēķinu shēma, kas atvieglo aprēķinus, kā
arī papildus piepūles lokā nerada temperatūras izmaiņas un nevienmērīga balstu
sēšanās.
Tas atļauj trīslocīklu lokus būvēt arī samērā sliktos grunts apstākļos. Tomēr salīdzinot
ar divlocīklu lokiem, trīslocīklu lokiem ir mazāks vertikālais stingums un lielāks
tērauda patēriņš.
Loku tiltiem, salīdzinot ar sijām, ir šādas priekšrocības: tiem ir nepieciešams mazāks
tērauda daudzums, pie tam palielinoties laiduma garumam, šī priekšrocība pieaug;
loku tiltiem ir lielāks vertikālais stingums. Tai pat laikā ir jānorāda, ka pie loku tiltu
trūkumiem ir jāpieskaita: to sarežģītā būvniecība uz vājām gruntīm, kas prasa lielus
balstu masīvus; sarežģītāka montāža un temperatūras deformāciju ietekme.
Loka tiltus būvē ar brauktuvi pa loka augšu; ar brauktuvi, novietotu vidējā līmenī;
brauktuvi, kas novietota uz loka svilces.
Galvenie loku tiltu raksturojošie lielumi ir: laiduma garums, konstruktīvais pacēlums
(pacila) un loka augstums.
Lokus var izveidot pilnsieniņu vai režģotā konstrukcijā. Pilnsieniņu lokus ekonomiski
izdevīgi izmantot 150 līdz 200 m gariem laidumiem, režģotos lokus - 200 līdz 500 m
gariem laidumiem.
18

Mūsdienu loku tiltos pacēluma lielums ir no ½ līdz 1/8 no laiduma garuma.
Pilnsieniņu lokus parasti veido ar nemainīgu augstumu - 1/50 līdz 1/60 no laiduma
garuma. Režģotu loku augstums ir no 1/15 līdz 1/40 no laiduma garuma.
Pilnsieniņu lokus nelielu (40 līdz 60 m ) laidumu pārsegšanai veido ar dubult-T veida
šķērsgriezumu, lielākiem laidumiem tiek izmantots kastveida šķērsgriezums.
1.2.5 Vanšu tilti
Vanšu sistēmas tiltos (1.41.att.) galvenais nesošais elements ir stinguma sija, bet
vantis var uzskatīt par elastīgiem balstiem. Ja vantis tiek enkurotas laiduma
konstrukcijā, tad stinguma sija uzņems balstbīdi un sistēma, attiecībā uz
balstreakcijām, kļūst līdzīga siju sistēmai. Vantis tiek balstītas uz piloniem. Parasti
vanšu veida laidumu sistēmas pārsedz divus vai trīs laidumus. Vanšu sistēmas tiltiem
ir pietiekoši liels stingums, tādēļ tos izmanto ne tikai autoceļu tiltu, bet arī dzelzceļu
tiltu būvniecībā. Vanšu tiltu būvniecība ir sarežģītāka par siju vai loku tiltu
būvniecību, tādēļ vanšu tiltus izmanto laidumiem, kas ir garāki par 150 – 200 m.
1.41.att. Vanšu sistēmas shēma
Vanšu tilti, kuru laiduma sasniedz 800 m, guvuši lielu izplatību daudzās pasaules
valstīs.
Vanšu tilti var būt izveidoti simetriski, ar simetriski novietotiem piloniem un laiduma
konstrukciju, vai nesimetriski. Simetriskas sistēmas izvēlas tad, ja upes abos krastos ir
diezgan platas palienas un tiek būvētas garas estakādes uzbraukšanai uz tilta.
Nesimetriskas sistēmas ir izdevīgi lietot gadījumos, ja tikkai vienā no upes krastiem ir
paliena pār kuru tiks būvēta estakāde.
Vantis pilonā var nostiprināt vēdekļveidīgi, radiāli vai arfas veidā.
Izšķir vanšu tiltus ar vienu vanšu kopni tilta šķērsvirzienā, kas novietota pa
brauktuves centru, un ar divām vanšu kopnēm, kas novietotas gar brauktuves plātnes
malām. Tilti ar vienu vanšu kopni ir raksturīgi Eiropai, divām vanšu kopnēm tiek dota
priekšroka tiltiem ASV un Japānā.
Vanšu tiltos pilons var būt novietots vertikāli vai noliekts uz vienu vai otru pusi.
Pētījumi rāda, ka slīpiem piloniem nav nekādu priekšrocību salīdzinot ar vertikāliem.
Pēc šķērsgriezuma veida stinguma sijas iedala: pilsieniņu un kastveida. Laidumiem
līdz 200 m garumam lieto dubult-T veida sijas, lielākiem laidumiem - kastveida vai
režģotas konstrukcijas. Sijas stingums, lielā mērā, ir atkarīgs no sijas augstuma. Ja
izvēlas augstas sijas, tad tas atslogos vantis, bet palielināsies metāla patēriņš sijā un
palielināsies sijas izlieces. Samazinot sijas augstumu, samazināsies momentu piepūles
sijās no pašsvara, bet vantīs palielināsies piepūles no kustīgās slodzes iedarbības, kā
arī palielināsies laiduma konstrukcijas izlieces starp vanšu stiprinājuma punktiem.
Stingrības sijas sieniņas veido analoģiski, kā daudzlaidumu sijām. To biezumu un
augstumu nosaka ar aprēķinu.
19

Daudziem mūsdienu vanšu tiltiem stinguma sijas ir veidotas kā kopnes, kas nodrošina
divlīmeņu brauktuves izveidošanu.
Vantis izgatavo no tērauda vītajām trosēm vai paralēlu stiepļu kūļiem. Vanšu
izgatavošanai var lietot: viena kūļa trosi, vītās troses un slēgtās troses.
Vanšu tiltos izmanto gan tērauda, gan betona pilonus. Pilonu izveidojums tilta
šķērsvirzienā, atkarībā no vanšu plakņu skaita un novietojuma, var būt: portālrāmja
veidā, A-veidā, kā atsevišķs stat. Pilonā katra vants var būt noenkurota atsevišķi, vai
arī vanti apliec ap pilona galvu bez pārtraukšanas.
1.2.6 Iekārtie tilti
Iekārtas sistēmas tiltus (1.42.att.) visracionālāk ir izmantot lielu ūdens šķēršļu
pārsegšanai. Iekārto tiltu galvenais nesošais elements ir trose, kurā ir iekārta laiduma
konstrukcija. Troses tiek izgatavotas no augstas stiprības stieplēm. Pēc konstruktīvā
izveidojuma iekārtos tiltus iedala tiltos ar lokano brauktuvi un tiltos ar stinguma siju.
Autoceļu tiltu būvniecībai izmanto tiltus ar stinguma siju.
Pateicoties vieglajai un samērā vienkāršai nesošajai konstrukcijai - trosei, iekārtās
sistēmas tiltus var uzbūvēt ar ļoti lieliem laidumiem.
1.42.att. Iekārtās sistēmas shēma
Izmantotā literatūra.
[1] Sukhen Chatterjee The Design of Modern Steel Bridges. Second edition //
Blackwell Science, 2003, pp. 206.
[2] Sven Ewert Brűcken. Die Entwicklung der Spanweiten und Systeme //
Ernst@Sohn, 2003, pp.239.
[3] Yuanpei Lin, Biao Ma, Liang Zhou Lupu Arch Bridge, Shanghai // Structural
Engineering International, Vol 1, 2004.
[4] Fritz Leonhardt Brűcken. Bridges // Deutche Verlags-Anstalt, 1994.
[5] Z.Vecvagars Latvijas zemesceļu tilti. Vēsturisks apskats // Autoceļi,
1994.g.130 lpp.
20

1.3 Balstīklas
1.3.1 Ievads
Tilta konstrukcijas ir pakļautas dažādiem pārvietojumiem un deformācijām, kas rodas
temperatūras vai slodzes izraisīto piepūļu izmaiņas rezultātā. Senāk tilti tika būvēti no
1.43.att. Ķieģeļu tilts Kuldīgā pār Ventu
1.44.att. Koka tilts
akmens, ķieģeļiem vai koka. Dažādas deformācijas un pārvietojumi notika arī šajos
tiltos, tomēr akmens tiltu masa bija tik liela, ka temperatūras izmaiņas notika ļoti
pakāpeniski un bija nelielas. Koka tilti bija ar nelielu laidumu un sastāvēja no
daudzām nelielām detaļām, kuru savienojumi varēja uzņemt radušās deformācijas. No
otras puses koksnes apjoma izmaiņas mitruma ietekmē ir daudz lielākas par
temperatūras izmaiņu izraisītajām.
Pēc tam, kad tiltu konstrukcijas sāka izgatavot no tērauda, dzelzsbetona un
spriegbetona radās nepieciešamība izmantot speciāli konstruētas balstīklas.
Vēsturiski pirmās bija no tērauda izgatavotās tangenciālās un veltņu tipa balstīklas,
kuras arī pēc 100 gadiem efektīvi pilda savus uzdevumus. Attīstoties jauniem
materiāliem – speciālām gumijām (elastomēriem) un plastikātiem, tika izstrādātas
jaunas balstīklu konstrukcijas. Problēmas, kas saistītas ar balstīklu pārvietojumu
nodrošināšanu vai slodzes uzņemšanu, ir atrisinātas. Tomēr vēl nepietiekoša ir
balstīklu ilgmūžība, tas nozīmē, ka tilta ekspluatācijas laikā var būt nepieciešams
balstīklas mainīt vairākas reizes.
Tiltu balstīklām ir jāatbilst šādu Eiropas Standartu prasībām:
1.45.att. EN 1337-1 – Konstrukciju balstīklas. Vispārēji noteikumi projektēšanai.
1.46.att. EN 1337-2 – Konstrukciju balstīklas. Slīdelementi.
1.47.att. EN 1337-3 – Konstrukciju balstīklas. Elastomēru (gumijas) balstīklas.
1.48.att. EN 1337-4 – Konstrukciju balstīklas. Veltņu balstīklas.
1.49.att. EN 1337-5 – Konstrukciju balstīklas. Kausveida balstīklas.
1.50.att. EN 1337-6 – Konstrukciju balstīklas. Balansiera (tangenciālas) balstīklas.
1.51.att. EN 1337-7 – Konstrukciju balstīklas. Sfēriskās un cilindriskās balstīklas.
1.52.att. EN 1337-8 – Konstrukciju balstīklas. Balstīklas ar ierobežotiem
pārvietojumu virzieniem.
21

1.53.att. EN 1337-9 – Konstrukciju balstīklas. Aizsardzība.
1.54.att. EN 1337-10 – Konstrukciju balstīklas. Inspekcija un uzturēšana.
1.55.att. EN 1337-11 – Konstrukciju balstīklas. Transportēšana, uzglabāšana un
instalācija.
Norādījumi balstīklu projektēšanai doti arī [3] 4.5.nodaļā.
1.3.2 Balstīklu funkcijas
Balstīklu uzdevums ir nodrošināt:
• laiduma konstrukcijas pašsvara spiediena, īslaicīgo kustīgo un vēja slodžu izraisīto
vertikālo un horizontālo piepūļu pārnešanu uz tilta balstiem;
• laiduma konstrukcijas balsta mezglu brīvu pārvietošanos laiduma konstrukcijai
ieliecoties;
• īslaicīgas kustīgās slodzes un temperatūras svārstību rezultātā izraisītas
deformācijas un pārvietojumus tilta garenvirzienā un šķērsvirzienā.
Balstīklām ir jārealizē pārvietojumi tikai tajos virzienos, kas paredzēti projektā. To
konstruktīvajiem elementiem ir jābūt izturīgiem pret apkārtējās vides ietekmi,
mitruma un temperatūras izmaiņām.
1.3.3 Balstīklu tipi
Balstīklu konstrukcija un novietojums laidumā ir atkarīgs no laiduma garuma,
balstreakciju lieluma un laiduma horizontālā pārvietojuma virziena un lieluma.
1.3.3.1 Veltņu tipa balstīklas
1.56.att. Veltņu balstīklas
shēma
Veltņu balstīkla sastāv no augšējās un apakšējās
balstīklu plātnes, starp kurām pārvietojas tērauda vai
kombinēta materiāla - tērauda un betona, veltnis
(cilindrs). Palielinoties laiduma garumam, pieaug
spiediens uz balstīklu un palielinās nepieciešamais
veltņa diametrs. Tādēļ, lai samazinātu lietā tērauda
patēriņu un balstīklu svaru, veltni var izveidot ar
nogrieztām malām.
Veltņu balstīkla var sastāvēt no viena vai vairākiem veltņiem. Balstīkla ar vienu veltni
ļauj realizēt laiduma rotācijas deformācijas ap balsta horizontālo asi tilta
garenvirzienā. Balstīklai ar vairākiem veltņiem, rotācijas deformāciju realizācijai ir
nepieciešama papildus konstrukcija balansiera vai locīklu balstīklas veidā.
1.57.att. Veltņu balstīkla [4]
Lai nepieļautu veltņa izslīdēšanu, tā centrā ievieto
apslēptu tērauda tapu vai arī veltņa abos galos izveido
zobotus ierobežotājus.
Šādas balstīklas ir paredzētas 1000 līdz 16000 kN
uzņemšanai. Balstīklas izvēlas un instalē saskaņā ar
izgatavotājas firmas instrukcijām.
22

1.3.3.2 Balansiera (tangenciālā) tipa balstīklas
Balansiera tipa balstīklas veido no tērauda lējumiem. Balstīklas apakšējai plātnei, jeb
t.s., balstīklas spilvenam, piedod izliektu cilindrisku virsmu uz kuras balstās plakans
augšējais spilvens. Balstīklas apakšējās plātnes centrā ievieto apslēptu tērauda tapu,
1.58.att. Balansiera (tangenciālās) balstīklas shēmas
vai speciālu „zobu”, kas neatļauj garenisku deformāciju, bet nekavē balsta šķēluma
pagriešanos. Šāda tipa balstīklas ir paredzētas 1000 līdz 7000 kN lielas slodzes
izņemšanai.
1.3.3.3 Locīklu balstīklas
1.59.att. Balstīkla ar vienu
locīklu
1.60.att. Lokšņu balstīkla ar
locīklu
Balstīkla ar vienu locīklu, sastāv no cilindriskas
tērauda locīklas, novietota starp augšējo un apakšējo
plātni, kurā iestrādāta liekta virsma, lai nodrošinātu
laiduma konstrukcijas pagriešanos virsbalsta zonā.
Šāda balstīkla nepieļauj horizontālus pārvietojumus
tilta ass virzienā.
Lokšņu balstīkla ar locīklu, kas sastāv no
cilindriskas tērauda locīklas, kas savieno tērauda
loksnes, kas piestiprinātas augšējai un apakšējai
plātnei. Urbumi loksnēs parasti ir par 0.3 mm lielāki,
kā locīklas diametrs.
Šāda balstīkla nepieļauj horizontālus pārvietojumus
tilta ass virzienā, bet var uzņemt ne tikai spiedes
spēkus, bet arī stiepes piepūles.
Divlocīklu balstīkla, kas sastāv no laiduma konstrukcijā un balstā iebūvētām, cilindra
veida locīklām, kas savienotas ar tērauda loksni, cauruli, velmētu dubult-T profilu
vai augstas stiprības stieņiem ar uzgriežņiem.
a) savienojums ar
loksni
b) savienojums ar
cauruli
1.61.att. Divlocīklu balstīklas shēmas
c) savienojums ar
dubult-T profilu
d) savienojums ar
stieņiem
23

Savienojošajam elementam ir jābūt pietiekoši garam, lai savienotu iebūvētās locīklas
un nodrošinātu nelielus leņķiskos (ap ± 2.9 o ) un horizontālos pārvietojumus. Tomēr
galvenais faktors, kas ietekmē savienojošā elementa izmērus ir uzņemamās slodzes
veids un lielums.
Šāda balstīkla var uzņemt gan stiepes, gan spiedes piepūles.
Stiepes spēku uzņemšanai savienojuma elementam vislabāk izmantot tērauda loksni
vai stieņus ar uzgriežņiem.
Spiedes spēku labāk uzņems savienojums ar dubult-T profilu vai cauruļveida
elementu. Šie elementi, kā arī savienojums ar tērauda loksni var tikt izmantoti
periodiski mainīga virziena balstreakciju uzņemšanai.
Periodiski mainīgas balstreakcijas, visbiežāk, var rasties tiltiem ar konsolsistēmas
laiduma konstrukciju.
1.3.3.4 Berzes balstīklas
Berzes balstīklas, parasti, sastāv no divām virsmām (vienāda materiāla vai dažāda),
kas var slīdēt viena attiecībā pret otru (1.9.att.).
1.62.att. Berzes balstīkla ar
horizontālu virsmu
1.63.att. Sfēriskās balstīklas
elementi
Virsmas var būt:
• horizontālas, tad šāda balstīkla var nodrošināt
laiduma konstrukcijas garendeformācijas;
• cilindriskas, tad šāda balstīkla var uzņemt
laiduma konstrukcijas šķērsdeformācijas, kā
arī nodrošinātu laiduma konstrukcijas
pagriešanos virsbalsta zonā;
• sfēriskas, tad šī balstīkla nodrošina tikai
laiduma konstrukcijas pagriešanos virsbalsta
zonā (1.10.att.).
Kā slīdelementu izmanto Politetrafluoretilēna
(PTFE, TEFLONA) sloksni. Šādu sloksni novieto
starp slīdelementiem, lai samazinātu to berzi.
Neliela laiduma dzelzsbetona tiltu laiduma
konstrukciju balstīšanai var tikt izmantots
vairākās kārtās salocīts ruberoīds.
Sfēriskā balstīkla var tikt izveidotas kā:
• nekustīgās balstīklas (1.11.att. a), kas nodrošināt tikai laiduma konstrukcijas
pagriešanos virsbalsta zonā;
a) nekustīga balstīkla b) vienā virzienā kustīga c)visos virzienos kustīga
1.64.att. Sfērisko balstīklu veidi
24

• vienā virzienā kustīgas balstīklas (1.11.att. b), kas nodrošinās laiduma
konstrukcijas šķērs- vai garendeformācijas, kā arī laiduma konstrukcijas
pagriešanos virsbalsta zonā;
• visos virzienos kustīgas balstīklas (1.11.att. c), kas nodrošinās laiduma
konstrukcijas deformācijas jebkurā virzienā, kā arī laiduma konstrukcijas
pagriešanos virsbalsta zonā.
Sfēriskās balstīklas ir paredzētas 1000 kN līdz 100000 kN lielu slodžu uzņemšanai.
1.3.3.5 Kausveida balstīklas
Kausveida balstīkla sastāv no tērauda kausveida elementa, kas pildīts ar elastomēru
disku un noslēgts ar speciālu vāka konstrukciju (1.12.att.). Šāda tipa balstīklas
nodrošina divu svarīgu balstīklu funkciju izpildi, pagrieziena nodrošināšanu ar ļoti
nelielu pretestību un balstreakcijas uzņemšanu.
1.65.att. Kausveida balstīklas shēma
Tā kā balstīklai ir jāuzņem lieli spiedes spēki, tad elastomēra materiāla (dabīgā
gumijas vai neoprēna) disks darbojas kā šķidrums. Rezultātā balstīkla var pagriezties
līdz 1/50, bet tai pat laikā balstīkla nodrošina, ka balstreakcijas ass nobīde no
balstīklas ass nav lielāka par 4%.
Lai nodrošināt arī horizontālu laiduma konstrukcijas pārvietojumu, šā tipa balstīklas
tiek kombinētas ar berzes balstīklu. Šāda konstrukcija sastāv no:
• pulētas tērauda plātnes, kas tiek piestiprināta balstīklas augšējās plātnes apakšai;
• PTFE (teflona) diska, kas piestiprināts virs balstīklas vāka;
• ziede, kas uzlabo slīdamību.
PTFE (teflons) ir plastikāts ar labu mehānisku un ķīmisku pretestību, un labu
slīdamību (apmēram 3%) pa pulēta tērauda virsmu. Plastikāta disks ir 5-6 mm biezs,
kas daļēji (līdz ½) ir iegremdēts vāka konstrukcijā. Diskam ir neliels iedobums
virspusē, kur tiek ieklāta ziede, kas uzlabo slīdamību.
Līdzīgi kā sfēriskās balstīklas, kausveida balstīklas var izveidot kā nekustīgās, vienā
virzienā kustīgas un visos virzienos kustīgas balstīklas (1.13.att.).
Kausveida balstīklas ir paredzētas 1000 kN līdz 100000 kN lielu slodžu uzņemšanai.
Kausveida balstīklu stāvokli pirms montāžas parasti iestāda atbilstoši apkārtējās vides
temperatūrai.
25

a) balstīklas elementi
b) nekustīgā balstīkla
c) vienā virzienā kustīga d) visos virzienos kustīga
1.66.att. Kausveida balstīklas konstrukcija un veidi
1.3.3.6 Elastomēru (gumijas) balstīklas
Elastomēru (gumijas) balstīklas ir vienkāršākais balstīklu veids. Balstīkla tiek veidota,
kā taisnstūra vai apaļas formas plāksne, kas sastāv no gumijas un tajā iestrādātām
tērauda loksnēm (1.14.att). Šādas konstrukcijas balstīkla:
• nedeformējas bez slodzes pielikšanas, kas nodrošina ļoti mazas vertikālas
deformāijas (ļoti maza saspiešanās);
• netraucē bīdes deformāciju realizācijai;
• pieļauj nelielu pagriezienu veidošanos.
1.67.att. Elastomēru balstīklas konstrukcija
Balstīklas var tikt novietotas tām paredzētajās vietās bez speciāla enkurojuma, tomēr
tās ir jānodrošina pret balstīklu izslīdēšanu mazas balstu reakcijas gadījumā. Tādā
gadījumā balstīkla nodrošinās laiduma konstrukcijas horizontālos pārvietojumus un
pagriezienu visos virzienos.
Ja ir pamats domāt, ka balstīkla var izslīdēt nepietiekošas berzes dēļ, tad jāpielieto
balstīklas ar enkurojumu (1.15.att.), kuru iestiprina laiduma konstrukcijas galā un
balsta virsmā.
Līdzīgi kā kausveida balstīklas, arī elastomēra balstīklas var izveidot kā nekustīgās,
vienā virzienā kustīgas (1.16.att.) un visos virzienos kustīgas balstīklas. Visbiežāk tiek
pielietotas visos virzienos kustīgas balstīklas.
26

1.68.att. Balstīkla ar enkuru
1.69.att. Vienā virzienā kustīga balstīkla
Elastomēra balstīklām tiek pielietota gumija, kuras bīdes modulis G atrodas robežas
no 0.7 līdz 1.15 N/mm 2 un Puasona koeficients ν = 0.5. Gumijas elastības modulis E
ir apmēram 3 N/mm 2 .
Elastomēra balstīklas ir paredzētas līdz 1000 kN lielu slodžu uzņemšanai, kā arī 6 līdz
125 mm lielu horizontālo pārvietojumu uzņemšanu.
1.3.4 Balstīklu izvēle
Balstīklas izvēlas, vadoties no sagaidāmā pārvietojuma un uzņemamo piepūļu
lieluma, kā arī jāņem vārā horizontālais pārvietojums un pagrieziena leņķa lielums.
Nelielu laidumu tiltiem, kuru balstreakcijas nepārsniedz 1000 kN ir ieteicams
izvēlēties elastomēra balstīklas. Elastomēra balstīklas var izmantot laiduma
konstrukciju vibrāciju dzēšanai.
Tiltiem ar lielām balstreakcijām ieteicams izmantot kausveida balstīklas, kuras spēj
nodrošināt mazāku balstreakcijas ekscentricitāti, kā citi balstīklu tipi. Tomēr jāatzīmē,
ka pie zemām temperatūrām PTFE sacietē un var nenodrošināt paredzētās rotācijas
deformācijas. Tad labāk izmantot sfēriskās balstīklas.
Ja paredzams, ka laiduma konstrukcijas galam būs jāuzņem stiepes piepūles, tad labāk
izmantot locīklu balstīklas.
Balstīklu izvēli būvuzņēmējs veic saskaņā ar ražotājfirmu katalogu piedāvājumiem,
vadoties no ekonomiskiem un tehniskiem apsvērumiem.
Projektā nedrīkst norādīt konkrētu ražotājfirmas produktu, bet ir jānorāda vēlamo
balstīklu tipu un nepieciešamos raksturlielumus. Izraudzītajam balstīklu tipam norāda:
• aprēķina vertikālo slodzi uz balstīklām;
• nepieciešamo pārvietojuma lielumu abos virzienos;
• projektētais maksimālais pagrieziena leņķis;
• horizontālie spēki, kas jāuzņem ierobežoto pārvietojumu virzienos.
Kustīgo balstīklu montāžas laikā ir jāņem vērā vides temperatūra, kā arī paredzamās
šļūdes un rukuma deformācijas dzelzsbetona tiltiem. Tādēļ pirms balstīklu instalācijas
ir jāaprēķina balstīklas kustīgās daļas novietojums, ņemot vērā instalācijas laikā
esošās temperatūras. Šim nolūkam uz balstīklām ir marķējumi (1.17.att.).
27

1.70.att. Horizontālā marķējuma piemēri uz balstīklām
1.3.5 Balstīklu izvietojuma shēmas
Balstīklu izvietojumam ir jānodrošina pieņemtās statiskās shēmas realizācija.
Balstīklas pēc savas darbības veida iedala:
• kustīgās un
• nekustīgās.
Vienkāršu siju sistēmas tiltos, visbiežāk, izmanto shēmu, kurā viena balstīkla ir
nekustīga, bet pārējās kustīgas vienā vai vairākos virzienos (1.18.att.). Tā kā nav
iespējams precīzi paredzēt attālumu starp balstīklām, izdevīgāk ir pielietot 1.19.att.
doto shēmu. Balstīklu izvietojuma shēma slīpai sijai dota 1.20.att.
1.71.att. Klasisks balstīklu izvietojuma shēma laiduma konstrukcijai ar divbalstu
sijām
1.72.att. Horizontāli statiski noteicama sistēma.
1.73.att. Balstīklu izvietojuma shēma slīpai sijai
28

Liektai sijai pieļaujamo un novēršamo pārvietojumu izvēle ir visai sarežģīta, un to var
precīzi noteikt tikai ar konstrukciju aprēķinu datorprogrammām, kas var modelēt
horizontālās piepūles balstīklās un ļauj izdarīt secinājumus par noteikto ierobežojumu
ietekmi. Vispārēja balstīklu izvietojuma shēma laiktai laiduma konstrukcijai ir dota
1.21.att..
1.74.att. Balstīklu izvietojums liektai sijai
Nepārtrauktas siju sistēmas laiduma konstrukcijās nekustīgo balstīklu novieto tikai
virs viena balsta, bet virs pārējiem balstiem novieto tikai kustīgās balstīklas (1.22.att.).
1.75.att. Balstīklu izvietojums nepārtrauktai sijai.
1.4 Deformāciju šuvju konstrukcijas
Gumijas šuves ir visizplatītākais no rūpnieciski izgatavotu šuvju veidiem. To
konstrukcija sastāv no profilēta elastomēra (stiegrotas gumijas), kas pievienots šuves
malās nostiprinātiem elementiem. Raksturīga šuves konstrukcija, kas paredzēta līdz ±
50 mm pārvietojumam ir parādīta 1.15.att., lielāka pārvietojumu amplitūda (līdz ± 80
mm) ir šuvēm, kas parādītas 1.16.att. un 1.17.att..
Gumijas šuves ir slēgtās šuves, kas paredz šuvju ūdensnecaurlaidību.
1.15.att. Gumijas deformācijas šuve ar V – profila elastīgo elementu
29

1.16.att. Gumijas deformācijas šuve ar plākšņveida elastīgo elementu
1.17.att. Gumijas deformācijas šuve ar plākšņveida elastīgo elementu un zāģveida
pārklājuma plātnēm
Gumijas šuves ir dārgākas par asfalta šuvēm, tomēr to kalpošanas laiks ir ievērojami
lielāks. Šuves kalpošanas laiks, lielā mērā, ir atkarīgs no regulāri veiktiem uzturēšanas
darbiem.
Lielu, virs ± 80 mm pārvietojumu uzņemšanai, tiek izmantotas vairāku posmu,
zāģveida vai slīdošās šuves.
Vairāku posmu šuves ir paredzētas lielu deformāciju uzņemšanai. Tās sastāv no
vairākiem, tilta šķērsvirzienā, novietotiem I-veida elementiem, kas savienoti ar
profilēta elastomēra elementiem (1.19.att.) un balstās uz tilta garenvirzienā
novietotām sijām. Vairākposmu šuve ir slēgtā šuve, kas nodrošina ūdens
necaurlaidību.
30

1.19.att. Vairāku posmu šuve
Tā kā šuve var izrādīties pietiekoši plata tad tās elementiem ir jāuzņem gan
bremzēšana, gan vilces slodzes.
Šādas šuves var uzņemt deformācijas ar amplitūdu no dažiem desmitiem centimetru
līdz metram un, speciālos gadījumos, arī vairāk. Atdalošo elementu skaits lielām
deformācijām domātās šuvēs var sasniegt vairākus desmitus.
Zāģveida šuves ir atklātās šuves, caur kurām plūstošo ūdeni uztver speciālas no
polimērmateriāliem izgatavotas renes. Caur renēm ūdens tiek novadīts uz brauktuves
malām (1.18.att.). Šādām šuvēm ir dažas priekšrocības: tām mazāks konstruktīvais
augstums, zāģveida elementos rodas mazāki spriegumi, jo tie netiek lauzti vai liekti.
Tomēr šādas šuves prasa rūpīgu uzturēšanas darbu un regulāru renes tīrīšanu.
1.18.att. Zāģveida šuve ar reni ūdens uztveršanai
Pie negatīvajām īpašībām ir jāpieskaita šuves lielais stingums brauktuves
šķērsvirzienā, kas, pie šķērsdeformācijām, šuves konstrukcijā rada papildus
spriegumus. Pie lieliem laidumiem un smagām transporta slodzēm, laiduma
konstrukcijai ieliecoties šuves zāģveida gali var pacelties virs brauktuves plaknes un
traucēt normālai transporta plūsmai.
31

Slīdošā šuve sastāv no posmos sadalītas plātnes, kas savienotas ar locīklām un slīd pa
liektu siju-rampu, kā arī atbalstplātnes, kas nodrošina gludu transporta līdzekļu
kustību (1.20.att.).
1.20.att. Slīdošā šuve
Slīdošā šuve ir atklāta tipa šuve, kas nav ūdens necaurlaidīga un ūdens var nokļūt uz
laiduma konstrukcijas gala. Slīdošo šuvi lieto lielu laiduma konstrukciju
garendeformāciju gadījumā. Uzņemamās garendeformācijas lielums ir atkarīgs no
slīdošās plātnes posmu skaita un garuma. Pie slīdošo šuvju trūkumiem ir jāpieskaita:
viegli lūstošās locīklu konstrukcijas, slīdošo elementu nodilums, kā arī pamatplātnes
piespiedošo mehānismu nelielā mehāniskā izturība.
Visu augstāk minēto šuvju izmērus un pārvietojumu lielumus var iegūt ražotājfirmu
katalogos. Deformācijas šuves ražo tādas firmas, kā: Proceq , Freyssinet, Transflex,
Maurer Sohne, Mageba, un citas.
Lai nodrošinātu pareizu deformācijas šuves darbu, ir jāņem vērā faktiskā temperatūra
šuves instalēšanas laikā. Tas nozīmē, ka pirms tam ir jāaprēķina attālums starp šuves
malām tā, lai ziemā nodrošinās plānoto atvērumu, bet vasarā plānoto sakļaušanos.
1.5 Deformācijas šuvju pārvietojumu aprēķins
Tilta konstrukciju pagarināšanos vai saīsināšanos (1.21.att.) izsauc temperatūras
izmaiņas, bet betona un tēraudbetona tiltos arī betona rukums un šļūde.
Termiskās izplešanās koeficients betonam: α T = 1.0 · 10 -5 /K, bet tēraudam: α T = 1.2 ·
10 -5 /K.
1.21.att. Laiduma konstrukcijas pagarināšanās vai saīsināšanās shēma [3]
Laiduma konstrukcijas garendeformāciju temperatūras ietekmē var noteikt pēc
formulas:
xt.
n T i i
i=
1
n
u = α ⋅∑ l ⋅ΔT
, (1.1)
kur, α T – materiāla termiskās izplešanās koeficients; l i – laiduma garums (m); ΔT –
temperatūras starpība kelvinos (K). No LBN 003-01"Būvklimatoloģija" var iegūt, ka Latvijā
minimālā temperatūra ir – 41 0 C, bet maksimālā + 36 0 C tad ΔT = 76 K.
32

Tilta laiduma konstrukcijas garendeformāciju šļūdes gadījumā nosaka pēc formulas:
N
n
per
uxc. n
=− ⋅ ( , t0)
li
Ec
A ϕ ∞ ⋅∑ , (1.2)
⋅
c
i=
1
kur, N per – stiepes spēks (spiede >0), γ(∞,t 0 ) – šļūdes koeficients.
Tilta laiduma konstrukcijas garendeformācijas rukuma gadījumā nosaka pēc formulas:
u
n
xs.
n
ε
cs ∞
li
i=
1
= ⋅∑ , (1.3)
kur, ε cs∞ - rukuma koeficients.
Laiduma konstrukcijas garenpārvietojums ir atkarīgs no tā, kur atrodas nekustīgā
balstīkla. Ja nekustīgā balstīkla (nepārtrauktai laiduma konstrukcijai) atrodas uz gala
balsta, kā parādīts 1.21.att., tad deformācijas šuvei otrā tilta galā ir jāuzņem pilns
pārvietojums. Ja nekustīgā balstīkla atrodas uz vidējā balsta, tad pārvietojumi sadalās
vienmērīgi uz abiem galiem.
Izmantotā literatūra.
[1] G.Ramberger, Structural bearings and Expansion Joints for Bridges, Structural
Engineering Documents, IABSE, 2002., 89 pp.
[2] David J. Lee, Bridge Bearings and Expansion Joints, E&FN SPON, 1994,
211.pp.
[3] Tiltu projektēšanas rokasgrāmata. Autoceļu tiltu projektēšanas vadlīnijas.
LAD 2003.gads.
[4] Bangash M.Y.H. Prototype Bridge Structures: Analysis and Design, Thomas
Thelford, 1999, 1195 pp.
33