Файл: Крыльцов, Е. И. Современные железобетонные мосты [монография].pdf

обработкой величин толщины клеевых соединений блоков коробча­ того сечения по данным 446 измерений на мосту через р. Москву в Нагатино установлена средняя величина шва, равная 1,47 мм.

Клеи для соединения сборных железобетонных элементов в сты­ ках, обеспечивая сцепление с бетоном, должны обладать следую­ щими свойствами: абсолютной влагостойкостью, длительной проч­ ностью, морозостойкостью, теплостойкостью и устойчивостью про­ тив действия масел, жидкого топлива и кислот. В наибольшей сте­ пени этим требованиям отвечает эпоксидный клей. Соединения на эпоксидных клеях прочны, водостойки, обладают теплостойкостью от —60° до + 100° С.

Взависимости от условий применения и особенностей сборной конструкции используется клей с соответствующей технологической адгезионной жизнедеятельностью.

Современные способы создания предварительного напряжения позволяют надежно стыковать заранее изготовленные элементыблоки сборной конструкции натяжением напрягаемой арматуры (см. § 6) разных видов.

Всборных железобетонных мостовых конструкциях, объединяе­ мых без предварительного напряжения, применяют стыки со свар­ кой специально выпущенных (из бетона блоков) закладных частей

иарматуры, а также стальные жесткие стыки на сварке или на бол­ тах, стыки стаканного типа, петлевые и т. д.

Получили широкое распространение стыки сборных железобе­ тонных конструкций с перепуском (в швах) арматуры в виде пря­ мых или петлевых стержней. Стыки эти просты по технологии осу­ ществления и для них требуется мало дополнительного расхода металла, их обычно заполняют бетонной смесью для более полного омоноличивания конструкции. Бетонированием свободных выпу­ сков арматуры периодического профиля стыкуют плиты проезжей части автодорожных и городских мостов. Петлевые стыки Г. П. Передерия применяют в растянутых элементах и в растянутой зоне

изгибаемых конструкций мостов.

Соединение элементов сборных конструкций стыком стаканного типа широко распространено в опорах путепроводов, в надфундаментной части опор средних и больших мостов, в надарочном строении и т. п. Стык основан на принципе заделки одного из соединяемых железобетонных элементов меньшего сечения в ста­ кан другого элемента большего сечения. Для обеспечения работы сборного элемента на изгиб конец его заводят в стакан на глубину не менее 1,1 от наибольшего размера поперечного сечения. Глуби­ на заделки в растянутых элементах должна быть не меньше длины анкеровки в бетоне стержней соединяемых элементов. Реже приме­ няют конструкции, в которых передача усилия с одного элемента к другому обеспечивается путем обетонирования в стакане выпу­ сков арматуры.

Для объединения элементов сборных пролетных строений и опор арматурные выпуски в швах сваривают. В этом случае стыки можно располагать горизонтально, наклонно и вертикально.

40

В заводских условиях наиболее целесообразно стыкование ра­ бочей арматуры в швах контактной сваркой методом оплавления с последующей продольной зачисткой шва или заранее зачищенны­

устраняются концентраторы и тогда не требуется повторная за­ чистка швов.

Для соединения арматуры в швах сборных конструкций при монтаже применяют ванные стыки с удлиненной или короткой под­ кладками в зависимости от характера работы конструкции. Ванные стыки располагают не ближе 20 см от торца стыкуемого элемента, чтобы защитить бетон от воздействия сварки, а также уменьшить влияние температурного расширения сваренного стержня на торце элемента.

Зазор между свариваемыми стержнями не должен превышать 16—20 мм, допуская манипулирование электродом. Эксцен­ триситет между свариваемыми стержнями должен быть не более 10% от диаметра свариваемых стержней.

В особых случаях для элементов, слабо подверженных воздейст­ виям переменных нагрузок, допускается ванный стык двойных или тройных стержней.

Наряду с ванными стыками применяют стыки арматуры с пар­ ными смещенными накладками в швах сборных конструкций.

Монтажные стыки арматуры располагают так, чтобы обеспечи­ вались условия для высококачественного выполнения сварных швов с плавным выводом сварки на стыкуемые стержни.

В процессе сварки арматуры в стержнях возникают реактивные напряжения как результат усадки разогретого металла в стеснен­ ных условиях. Распределение реактивных напряжений в стыке зависит от длины стыка, количества отдельных или групп стерж­ ней, свариваемых за один прием, последовательности сварки, диа­ метра стержней, податливости монтажных элементов. Для сниже­ ния реактивных напряжений должны быть обеспечены специальные мероприятия.

Для объединения полых железобетонных элементов между со­ бой или с ригелями, ростверками фундаментов и другими элемен­ тами получили распространение фланцевые сварные и болтовые стыковые соединения. Фланцевый болтовой стык наиболее универ­ сален, особенно для фундаментов мостовых опор, так как позволяет не только соединять секции оболочек, но и прикреплять на оболоч­ ке вибропогружатель, а затем снимать его. Такой стык применим для соединения элементов пролетных строений из центрифугиро­ ванного железобетона. Фланцы готовят сварными или литыми. Для точного совпадения стыкуемых конструкций по арматуре применя­ ют кондукторы. Особое внимание обращают на исключение эксцентриситета при протекании усилий в стыках и связанных с ним местных напряжений, влияющих на долговечность конструк­ ции стыка.

41

§ 5. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Основное направление в проектировании сборных и предвари­ тельно напряженных железобетонных конструкций — дальнейшее приближение проектных разработок с применением новых методов проектирования к действительным условиям работы конструкций с одновременным улучшением технико-экономических показателей сооружения за счет более полного использования свойств его основных материалов.

Современные железобетонные конструкции мостов обычно про­ ектируют из тяжелого бетона на плотных заполнителях и цемент­ ном вяжущем с прочностью на сжатие, соответствующей маркам

150, 200, 300, 400, 500, 600, 700 и 800; при специальном обосновании допустимы марки 250, 350, 450 и 550. Другими признаками для назначения марки служат прочность на осевое растяжение, морозо­ стойкость (Мрз) и водонепроницаемость (В).

В США, ФРГ и некоторых других странах при установлении прочности бетона принимают так называемый браковочный мини­ мум. Это вызывает необходимость подбирать состав бетона с проч­ ностью контрольных образцов, превышающих проектную марку.

Минимальные марки бетона по прочности и необходимые по морозостойкости и водонепроницаемости для мостовых конструк­ ций в СССР устанавливают в зависимости от назначения конст­ рукций, а также от условий возведения и эксплуатации. Предвари­ тельно напряженные конструкции, как и другие, эксплуатируемые под многократно повторяющимися нагрузками, проектируют из бетона более высокой прочности, а для конструкций, подвергаю­ щихся попеременному замораживанию и оттаиванию в условиях водонасыщения, кроме того, применяют повышенные марки по мо­

чина предела прочности образцов 20X20X20 см\ нормативное со­

Расчетные сопротивления в зависимости от марки бетона име­ ют следующие значения:

Сопротивления Rnv и Rp умножают на коэффициенты (переход­ ные и условий работы), учитывающие специфику данной конструк­ ции: длительность действия нагрузок, условия изготовления, назна­ чение конструкции (пролетное строение, фундаменты, опоры и т. д.), особенности эксплуатации (климатический район, много-

42

кратное повторение нагрузок) и др. За рубежом этими коэффици­ ентами, как правило, учитывают также рост прочности бетона во времени по отношению к 28-дневному возрасту. Так, по рекоменда­ циям Европейского комитета по бетону для тяжелых бетонов на портландцементах 90-дневного возраста можно вводить коэффи­ циент 1,2, а для 360-дневного — 1,35.

В железобетонных мостовых конструкциях используют стержне­ вую и проволочную арматуру. Перспективно применение горячека­ таной арматуры класса A-II марки 10ГТ, отличающейся высоким относительным удлинением (не менее 25%) и ударной вязкостью не менее 5 кгс/см2 при температуре минус 60° С, что имеет особое значение для конструкций северного исполнения, а также примене­ ние упрочненной стали класса A-V марки 23Х2Г2Т с высокими тех­ нологическими свойствами при прочностных характеристиках, со­ ответствующих стали 80/105, широко известной за рубежом.1

Проволочную напрягаемую арматуру гладкого и периодическо­ го профиля изготовляют методом холодного волочения. С целью снижения трудозатрат целесообразно объединять на заводах от­ дельные проволоки в мощные арматурные элементы — канаты диаметром 45, 52,5 и 63 мм.

Выбор марки стержневой или проволочной арматурной стали зависит от характера работы сооружения, условий эксплуатации при обычных или особо низких отрицательных температурах и назначения ее в конструкции (расчетная, нерасчетная конструктив­ ная и т. д.).

Для назначения сопротивлений используют данные по прочно­ сти стали на разрыв, пределу упругости и текучести. Пределу упру­ гости обычно соответствуют усилия, вызывающие при растяжении образца пластическую деформацию, равную 0,01%, а пределу теку­ чести— 0,2%- По условиям целесообразного использования выгод­ но иметь эти пределы близкими по величине, так как при работе до предела упругости модуль арматуры £ а постоянен. Напрягае­ мые стали обычно не имеют выраженного предела текучести и ха­ рактеризуются условным. За нормативное сопротивление Дан для стержневой арматуры принимают напряжение, соответствующее остаточному относительному удлинению, равному 0,2%, а для про­

ставляют с соответствующим значением несущей способности кон­ струкции по материалам, а эксплуатационные воздействия — с нор­ мируемыми величинами. Рассматривают две основные группы предельных состояний: 1) по несущей способности, т. е. на проч­ ность (устойчивость) и на выносливость; 2) по деформациям и трещиностойкости.

1 За рубежом через косую дробь показывают предел текучести и предел прочности (в кгс/мм2). В данном случае предел текучести составляет 80 кгс/мм2, а предел прочности — 105 кгс/мм2.

43

В расчетах на прочность при изгибе и внецентренном сжатии для элементов, имеющих сцепление арматуры с бетоном, прини­ мают упрощенную прямоугольную эпюру сжатия в бетоне, под­ твержденную данными исследований. В этом случае считают, что сжимающие напряжения равномерно распределены по всей высоте площади сжатой зоны; в растянутой зоне ограничивают величи­ ну предельного армирования. Необходимо отметить более высокий нормируемый предел насыщения сечения арматурой в СССР по сравнению с нормами зарубежных стран.

Расчет на прочность в США выполняют аналогично по равнове­ сию между сжатой зоной бетона и арматурой без учета сопротив­ ления растянутой зоны бетона, однако высоту сжатой зоны уста­ навливают по эквивалентной площади с учетом марочной прочно­ сти бетона. Нормами установлена также предельная величина сжимаемости бетона в упругой стадии. Так как расчет по прочно­ сти не дает полной оценки напряженного состояния, то для мосто­ вых конструкций нужна дополнительная проверка по первой груп­ пе предельных состояний с учетом неблагоприятного влияния фак­ торов внешней среды. Ряд конструкций в СССР рассчитывают на выносливость в предположении работы в упругой стадии по приве­ денным сечениям, что также позволяет оценить их напряженное эксплуатационное состояние.

Расчет по предельным состояниям второй группы производят по образованию, раскрытию и закрытию трещин и по деформациям в упругой стадии. При проектировании различают три вида тре­ щин: нормальные к продольной оси элемента, наклонные к ней и продольные, т. е. параллельные оси элемента.

Рассматривают три категории мостовых конструкций.

Для первой категории практически не допускается образование трещин при полном расчетном воздействии. К ней относятся пред­ варительно напряженные пролетные строения с проволочной арма­ турой для железнодорожных мостов, поверхности всех мостовых конструкций, подверженные регулярному увлажнению, и стыковые соединения. Сопротивление бетона ограничено величиной Rv. Об­ щим условием для второй и третьей категории конструкций являет­ ся соблюдение неравенства

Пт^ й пр,

где ат— величина раскрытия трещин от нормативных нагрузок без динами­ ческого коэффициента; апр — предельно допустимая величина раскрытия трещин.

Для второй категории допустимо ограниченное по ширине крат­ ковременное раскрытие нормальных и наклонных трещин.

К этой категории относят железнодорожные мосты со стержне­ вой напрягаемой арматурой, автодорожные мосты с проволочной и стержневой арматурой диаметром до 18 мм, сваи и конструкции, расположенные ниже уровня воды, и т. д. Сопротивление бетона для этой категории ограничено величиной 3Rv. Для третьей кате­ гории раскрытие нормальных и наклонных трещин допускается, а раскрытие продольных ограничивается путем введения проверки

44