Файл: Мельников Ю.Л. Стыки сборных железобетонных пролетных строений мостов.pdf

дящийся на глубине более 12—15 мм, твердеет в нормальных условиях.

Такая обработка повышает прочность сцепления примерно вдвое по сравнению с применяемой в практике протиркой по­

верхностей бетона металлическими щетками и одновременной

обработкой 4%-ным раствором соляной кислоты [18]. Непо­

средственно перед бетонированием стыков поверхности следует

тщательно промывать водой.

Стыки с продольным обжатием в изгибаемых составных конструкциях следует рассчитывать без учета сопротивления бетона растяжению.

2. Стыки с поперечным обжатием соединяемых элементов

Стыки с поперечным обжатием соединяемых элементов мо­ гут найти применение для объединения отдельных балок в многостенчатое пролетное строение путем непосредственного об­ жатия балок в пакеты (рис. 4) либо объединением их посред-

ством вставных диафрагм; для присоединения поперечных ба­ лок проезжей части к поясам главных ферм пролетных строе­ ний (рис. 5); для постановки распорок связей в пролетных строениях и в стоечных опорах; для создания неразрезности над опорами в балочных пролетных строениях [1, 27].

Стыки подобной конструкции осуществляются обжатием

соединяемых блоков при помощи предварительно напрягаемой

арматуры, расположенной поперек пролетного строения или

его элемента. Швы в таких стыках работают главным образом на сдвиг.

16

Поперечное предварительное обжатие пространственной конструкции дает возможность членить пролетные строения по ширине.

Расположение стягивающих стык пучков и усилия натяже­

ния их в стыках, где возможно появление изгибающих момен­ тов, должны исключать работу шва на растяжение.

/—поперечная балка; 2—подвеска; 3—поперечный пучок; 4—главная балка

Поперечное обжатие стыков подобной конструкции может

быть осуществлено обжатием соединяемых элементов, сквоз­ ными пучками либо короткими пучками или болтами, пере­

крывающими только зону стыкования.

Зазоры между стыкуемыми элементами заполняют цемент­

ным тестом, цементно-песчаным раствором или бетоном на

мелком щебне, в зависимости от толщины шва и требований прочности соединения. Возможно также применение упругих прокладок из материалов с физико-механическими свойства­

ми, отвечающими требованиям прочности и долговечности сты­

ка. Толщина швов назначается из условия удобства укладки

заполнителя.

При устройстве стыков с поперечным обжатием необходи­ мо точно размещать поперечные каналы для пучков по длине конструкции; точно соблюдать проектные размеры при изго­ товлении сборных элементов, особенно элементов с большими

поверхностями соприкасания; тщательно заполнять зазоры для хорошего сцепления между бетоном омоноличивания и бе-

тоном соединяемых элементов, а также для водонепроницае­ мости швов.

Все это осложняет устройство таких стыков.

Методика выполненных исследований стыков с поперечным

обжатием сводилась к определению зависимости величины срезывающих усилий при сдвиге от величины усилия обжатия,

характера обработки соприкасающихся бетонных поверхно­

стей стыкуемых элементов, прочностных и деформативных

свойств материала заполнения шва и технологии их омоноли-

чивания.

Кроме того, важно было установить влияние трения и сцеп­ ления на величину срезывающего усилия.

В ФРГ в 1959 г. были проведены опыты с балочками, со­

ставленными из пяти бетонных кубов размером 20,×20×20 см

[29]. Зазоры между кубами толщиной 1,5 см заполнялись це­

ментно-песчаным раствором состава 1 :2,5. Составные балоч­ ки были предварительно напряжены осевой нагрузкой (при напряжениях в бетоне от 16 до 65 кг/см2) и внецентренной нагрузкой (у одной фибры напряжения равнялись нулю, у дру­

гой—от 32 до 130 кг/см2). Балочки испытывались на срезы­

вающее усилие по одной плоскости соприкасания. В резуль­

тате испытаний установлено, что относительное срезывающее

усилие, соответствующее моменту сдвига, составляет около 70% от величины усилия продольного обжатия-балочек. Вели­ чина срезывающего усилия не зависит от положения равнодей­

ствующей усилия поперечного обжатия в поперечном сече­ нии. Влияние характера обработки поверхностей сказывается до момента сдвига, а затем сопротивление сдвигу оказывают только силы трения. Чтобы обеспечить коэффициент запа­

са равным примерно 2,3—2,8, необходимо ограничить срезы­

вающее усилие до величины, составляющей 25—35% от уси­

лия предварительного обжатия.

Висследованиях, проведенных в Англии («Ассоциация це­

мента и бетона») для случая сдвига в предварительно напря­

женных замоноличенных швах, коэффициент трения рекомен­

дуется принимать равным 0,65—0,77 [29].

В1957—1959 гг. исследования стыков с поперечным обжа­ тием проводились в ЦНИИСе на образцах с двумя плоско­

стями сдвига. Образцы испытывались под статической и мно­

гократно повторными нагрузками. Было установлено, что в стыках с поперечным обжатием наряду со сцеплением сущест­

венную роль играют силы трения; их величина оказывается до­

статочной для воспринятия значительных усилий, действующих

в сечениях стыка.

18

При усилиях, не превышающих сил трения, стыки с попе­

речным обжатием обладают малой деформативностью. Нали­ чие постоянного обжатия шва поперечными пучками увеличи­

вает сопротивление материала шва срезу. При деформации

сдвига поперечные пучки начинают работать на изгиб, в ре­

зультате чего возрастают напряжения обжатия шва, а следо­

вательно, и силы трения в плоскостях сдвига. При этом соеди­

нение воспринимает увеличивающуюся нагрузку вплоть до

разрыва пучков.

В 1959 г. в ЦНИИСе начаты исследования с целью подбо­

ра материала для швов. Опробованы цементное тесто, цемент­

ный раствор, бетоны, прокладки из органического стекла и из ткани, пропитанной цементным тестом; испытаны образцы с заполнением стыковых зазоров пластбетоном и клеями на

основе эпоксидных смол.

При устройстве стыков с поперечным обжатием необходи­

мо создать плотный шов и хорошее сцепление между поверх­

ностями соприкасания.

Для стыков, работающих на сдвиг, рекомендуется приме­

нять пучки из отдельных проволок с кольцеобразным их рас­ положением в поперечном сечении. В этом случае после за­

полнения канала раствором или бетоном пучок, стягивающий

стык, работает как. железобетонный нагель на срез и изгиб,

увеличивая сопротивление стыка сдвигу. Применение прядей,

тросов и стержневой арматуры для этих стыков менее целесо­ образно.

Анкеры должны удовлетворять требованиям, отмеченным

для стыков с продольным обжатием рабочей арматурой (см. стр. 15). Расположение стягивающих пучков и величина

усилия натяжения их в стыках, где возможны изгибающие мо­ менты, должны исключать работу шва на растяжение.

Для повышения сопротивляемости шва сдвигу можно ре­

комендовать специальную химическую или механическую об­ работку бетонных поверхностей (см. стр. 15—16), а также

устройство армированных шпонок или зубчатых поверхно­ стей, включающих бетон элементов в работу на срез через

раствор шва, работающий на сжатие.

Стыки с поперечным обжатием следует рассчитывать по

условной величине сопротивления шва срезу с проверкой ко­

эффициента запаса на сдвиг, принимаемого равным 2, при

коэффициенте трения бетона по бетону, равном 0,55.

Условное сопротивление шва срезу—величина переменная

и зависит от материала шва (возраста и прочности бетона,

механических свойств уплотняющих прокладок, характера об­

работки соприкасающихся поверхностей и качества заполне­ ния шва) и от величины усилия поперечного обжатия. Услов­ ное сопротивление шва срезу следует определять эксперимен­ тальным путем.

3. Стыки на петлевых пучках предварительно напряженной арматуры

Стыки на петлевых пучках предварительно напряженной

арматуры представляют собой соединения железобетонных

элементов с помощью петель из высокопрочной проволоки, на­ матываемой на специальные закладные упоры с закруглением большого радиуса (рис. 6). Петли укладываются в пазы,

Рис. 6. Схема стыка на петлевых пучках предварительно напряженной арматуры:

/—продольная балка; 2—поперечная балка; 3—петлевой пучок; 4—шов

устраиваемые в бетоне, и натягиваются домкратами, установ­ ленными в распор между стыкуемыми элементами. После на­ тяжения петель зазор между стыкуемыми элементами и пазы с расположенными в них арматурными петлями заполняются

бетоном, который обжимается при снятии домкратов.

20

Стыки на петлевых пучках предложены и разработаны инж. И. А. Хазаном (Союздорпроект) для создания неразрезности над опорами в сборных балочных пролетных строениях

из предварительно напряжённого железобетона [25].

Ослабление плиты в местах устройства желобов для петель

восполняется соответствующими утолщениями в нижней ча­

сти. Для воспринятая местных напряжений устанавливаются косые хомуты. Кроме того, желоба со стороны давления пуч­ ков укрепляются стальными уголками.

Создание неразрезных систем таким способом технологи­

чески несложно, но требует специального оборудования и вы­

сокой квалификации исполнителей.

Петлевые пучки переменного сечения соответствуют эпю­ ре изгибающих моментов ja расположены в наибольшем уда­

лении от центра тяжести сечения балок. Это уменьшает расход металла на 25% в сравнении со стыками на прямолинейных лучках.

Петлевые пучки не имеют анкерных колодок, для них не

требуется усиления диафрагм и устройства в них отверстий.

Пучки омоноличиваются бетонной смесью, что гарантирует их устойчивость против коррозии.

Для натяжения петлевых пучков не нужно устраивать ни­

ши и создавать местное усиление плиты.

Стыки на петлевых пучках были применены на строитель­ стве сборного железобетонного моста с двумя четырехпролет­

ными неразрезными пролетными строениями расчетным про­

летом по 22,16 м по проекту Гипродортранса Министерства автомобильных и шоссейных дорог РСФСР и для соединения

балок проезжей части большого железнодорожного моста.

Исследования стыков с петлевыми' пучками проводились в СоюздорНИИ в процессе испытания моста с неразрезными

пролетными строениями [11, 25]. Было установлено, что про­

волоки в плотных пучках над опорами расположены беспоря­

дочно. Витки пучков из-за значительного трения натянуты не­

равномерно, некоторые проволоки оказались почти ненатяну­

тыми, что приводит к повышенной деформации пучков. Не­

смотря на несложность омоноличивания пучков качество его

оказалось невысоким.

Деформации швов омоноличивания балок над опорами под

.действием испытательной нагрузки оказались значительно больше расчетных, вычисляемых в предположении, что опор­ ные сечения работают как монолитные.

В 1960 г. в ЦНИИСе проводились исследования стыков с петлевыми пучками на специально изготовленных образцах

21