книги из ГПНТБ / Мельников Ю.Л. Стыки сборных железобетонных пролетных строений мостов

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

СТЫКИ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ

МОСКВА 1962

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ВСЕСОЮЗНЫЙ научно-исследовательскии институт

ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Канд. техн, наук Ю. Л. Мельников, инженеры Л. В. Захаров, Н. Μ. Колоколов

СТЫКИ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ

О P ГТРАНССТРОЙ

Москва 1962

Вработе приводится обзор стыков, на­

шедших применение в практике проектирования и строительства сборных железобетонных пролет­ ных строений мостов, а также исследованных теоретически и экспериментально во Всесоюз­ ном научно-исследовательском институте транс­ портного строительства (ЦНИИСе) и других научно-исследовательских организациях Совет­ ского Союза; приводятся рекомендации по проек­ тированию и технологии устройства стыков, а также целесообразной области их применения.

Работа рассчитана на инженеров-проекти­ ровщиков и строителей мостов, а также на сту­ дентов строительных и транспортных вузов.

Pe∂aκmop'jiHjκ. Μ. Μ. Украинчик

Глава í

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СТЫКАМ

Выбор видов монтажных стыков сборных железобетонных

пролетных строений мостов зависит от конструкции, техноло­

гии изготовления и монтажа пролетных строений и составля­

ющих их элементов, а также от характера и величины воспри­

нимаемых стыками усилий. При этом имеют значение схема

разбивки сооружения на блоки, размещение мест соединений, а также температурные условия во время монтажа сборной конструкции.

Сложным и еще дискуссионным вопросом остается пока разбивка сооружения на блоки. В основном она зависит от

грузоподъемности кранового оборудования и условий транс­

портировки элементов пролетных строений. В большинстве

случаев следует стремиться к минимальному количеству мон­

тажных соединений в сооружении из-за их большой трудоем­ кости. Однако следует учитывать, что при монтаже мелкоблоч­

ных конструкций часто приходится устраивать сплошные под­

мости, а при применении крупных элементов требуются мощ­ ные краны, осложняется транспортировка блоков и их массо­

вое изготовление на заводах и полигонах.

Поэтому решение о целесообразности применения того или

другого вида конструкций надо принимать на основании их технико-экономического анализа в зависимости от конкретных условии.

Не менее важен вопрос о количестве типов стыков в сбор­

ной конструкции пролетного строения. В пролетных строени­

ях больших размеров нецелесообразно (и даже практически

невозможно) применение только одного, универсального для

всех видов соединений, типа стыка. Это объясняется тем,

что в мостах с большими сборными железобетонными пролет­

ными строениями каждому виду конструктивного элемента

и технологии его изготовления и монтажа, соответствует свой

рациональный стык, который, конечно, может оказаться ра­

циональным одновременно для нескольких конструктивных

5

элементов. Например, в сквозных системах пролетных строе­

Очевидно, что сжатые элементы можно соединить более надежно и просто (как конструктивно, так и технологически),

чем растянутые. Растянутые элементы целесообразно изго­ товлять из предварительно напряженного железобетона, а

сжатые—из обычного. В связи с этим и принцип стыкования сжатых и растянутых элементов должен быть различным.

Очевидно также, что соединения элементов проезжей час­

ти, связей, подвесок, стоек с основными элементами конст­

рукции различаются между собой и отличаются от стыков самих основных элементов. Конструктивное решение узла из

нескольких элементов будет отличаться от стыка двух эле­

ментов. И даже в более простых конструкциях—в пролетных

строениях со сплошными балками—соединения сборных бло­

ков балок между собой, с диафрагмами, с плитами проезжей части и стыки плит решаются различно.

Учитывая сказанное, следует иметь не один универсаль­ ный тип стыка (который по мнению некоторых специалистов

может решить проблему сборности железобетонных конструк­ ций), а несколько типов стыков, из которых можно выбрать

наиболее рациональные для каждого конкретного случая.

Будучи увязаны с общей конструкцией сборного пролетно­ го строения, монтажные стыки должны обеспечивать совмест­

ную работу сборных элементов и пространственную работу

конструкции в целом*, а также необходимую прочность, вы­ носливость, жесткость, трещиностойкость и долговечность .со­ оружения. Иначе говоря, сборная конструкция должна рабо­

тать так же надежно и длительно, как и аналогичная монолит­ ная: Поэтому при соединении предварительно напряженных сборных элементов нужно применять только предварительно напряженные стыки, которые дают необходимую равнопрочность и равную трещиностойкость всей сборной конструкции. При объединении элементов из обычного железобетона во мно­ гих случаях также целесообразно осуществить предваритель­ ное напряжение бетона в зоне стыка.

На основании изложенного, преимущество следует отда­

сборных железобетонных элементов.

6

рукции имеют наилучшие технико-экономические и эксплу­ атационные показатели и в наибольшей степени удовлетво­

ряют следующим требованиям:

а) простота конструкции и изготовления, а также удоб­

ство транспортировки и монтажа; б) возможность организации работ индустриальными спо­

собами, в том числе и устройства стыков; в) небольшие затраты труда и расход материалов (в пер­

вую очередь металла) для сборной конструкции и для вспомо­

гательных монтажных средств.

При этом сами стыки будут наилучшими, если они обла­

дают следующими качествами:

а) воспринимают монтажные нагрузки и фиксируют про­

ектное взаимное положение соединяемых элементов с приме­

нением наименьшего количества вспомогательного оборудова­

ния и приспособлений;

б) позволяют производить монтаж с минимальными затра­

тами времени и загружать сооружение эксплуатационными

нагрузками в кратчайший срок после сборки конструкции;

в) дают возможность собирать сооружение и соблюдать его форму, размеры, строительный подъем при наличии обу­

словленных спецификой производства отклонений от проект­ ных размеров в соединяемых элементах;

г) четко передают усилия по наиболее короткому пу­

ти без превышения в любом месте расчетных сопротивлений. Стыки сборных элементов, можноразделить на две основ­

ные группы:

А. Стыки элементов без выпусков рабочей арматуры.

Б. Стыки элементов с взаимными выпусками рабочей ар­ матуры.

В стыках первой группы рабочая арматура находится пол­

ностью в бетоне сборных элементов или устанавливается при

монтаже. Железобетонные элементы соединяются с помощью

специальных стыковых деталей или рабочей арматуры, пропу­

скаемой при монтаже через соединяемые блоки или их часть.

При этом зазор между соединяемыми блоками имеет сравни­

тельно небольшую толщину и в зависимости от материала шва

(бетон, раствор, полимерные материалы, готовые прокладки)

требует в каждом случае особой технологии заполнения. Это

значительно упрощает изготовление и транспортировку сбор­

ных элементов.

При стыках второй группы арматурные выпуски затрудня­ ют изготовление элементов (из-за необходимости точногорас­

положения этих выпусков и некоторого усложнения торцовых

7

сторон опалубки), а также осложняют транспортировку, так

как требуется предохранять выпуски от повреждений (имеют­

ся в виду, главным обрйзом, выпуски из обычной арматуры).

В случае повреждения выпусков потребуется их выправка— трудоемкая и небезопасная для прочности элементов. Конст­

руктивная разработка таких стыков сводится, главным обра­ зом, к определению способа соединения арматурных выпусков,

которые в свою очередь обусловливают необходимость устрой­

ства больших стыковых полостей и соответственно технологию омоноличивания выпусков обычными бетонными смесями, не

вызывающими затруднений при их укладке.

Возможны стыки, занимающие промежуточное положение

между стыками обеих групп. В этих стыках один из соединя­

емых элементов имеет арматурные выпуски, а другой прикреп­

ляется без выпусков, с образованием тонкого шва, характер­

ного для стыков первой группы. Таким стыком является,

например, стык на коротких выпусках предварительно на­ пряженной арматуры одного из элементов (см. п. 5, стр. 26).

Некоторые стыки при определенных конструктивных изме­ нениях могут приобрести признаки, характерные для стыков другой группы. Например, при усилении зоны омоноличива­ ния стыков первой группы специальными арматурными выпу­ сками или, наоборот, при таком конструктивном оформлении

выпусков арматуры или металлических деталей в стыках вто­ рой группы, когда обеспечивается плотное (либо с небольшим зазором) примыкание соединяемых элементов.

Среди основных групп стыков можно выделить стыки же­ лезобетонные (или бетонные) и металлические, причем желе­ зобетонные стыки могут быть как предварительно напряжен­

ными, так и ненапряженными.

При устройстве железобетонных стыков (в основном сты­

ков с выпусками арматуры) омоноличивание стыковых ниш,

полостей или зазоров бетоном, раствором или другими мате­ риалами приходится выполнять при монтаже, причем конст­

рукция может воспринимать эксплуатационные нагрузки толь­

ко после приобретения бетоном или раствором стыка необхо­

димой прочности. Омоноличивание стыков необходимо! как для

повышения жесткости и прочности конструкции, так и для за­

щиты арматуры стыка от коррозии. Прочность бетона (или раствора), применяемого для заполнения стыковых полостей и зазоров, как правило, должна быть не ниже прочности бе­ тона соединяемых элементов. Обычно заполнение бетоном сты­ ковых зазоров, малых по объему и расположенных в разных

местах сооружения,—малопроизводительный процесс, осуще-

8

■ствление которого возможно только при благоприятных тем­

пературных условиях, естественных или создаваемых искусст­

венно.

При наличии в сооружении железобетонных стыков (осо­ бенно с выпусками арматуры) уменьшается его коэффициент

сборности (отношение объема сборного бетона к полному объ­

ему бетона в сооружении) и в большинстве случаев для осу­ ществления монтажа и фиксации взаимного проектного поло­ жения соединяемых элементов требуются дополнительные за­

траты на устройство подмостей и вспомогательные монтажные

приспособления.

'■ При проектировании стыков, особенно железобетонных, в их конструкции и технологии изготовления должно быть

предусмотрено обеспечение долговечности и водонепроницае­

мости стыков, а также уменьшение трещинообразования в зо­

не стыка.

Металлические стыки не имеют отмеченных недостатков,

присущих железобетонным стыкам. Конструкции с такими сты­

ками получают необходимую эксплуатационную грузоподъем­

ность непосредственно после сборки и закрепления стыков без

проведения бетонных работ при монтаже (хотя металлические детали стыков должны быть в последующем покрыты изоля­

цией из бетона или других материалов). Для монтажа конст­

рукций с металлическими стыками нужны сравнительно про­

стые приспособления. Однако применение этих стыков вызы­ вает дополнительный расход металла в конструкции и требу­ ет высокой точности изготовления соединяемых элементов.

Для большинства известных в настоящее время стыков,

которые можноприменять в сборных железобетонных мосто­ вых конструкциях, требуется заполнение стыковых полостей бетоном или раствором, т. е. такие стыки являются «мокры­ ми». В «сухих» стыках торцовые стыкуемые поверхности сбор­ ных элементов примыкают друг к другу без прослоек из бето­ на или раствора и обжимаются напряженной арматурой. К «сухим» стыкам можно отнести также стыки, омоноличен-

ные полимерным материалом, быстро приобретающим проч­ ность независимо от температуры, или имеющие прокладки из полимеров.

Поскольку в настоящее время полимеры имеют более высо­

кую стоимость, чем цементные бетоны и растворы, то даже

при удовлетворительных механических, физических и химиче­

ских характеристиках полимеров их применение может ока­

заться целесообразным только в стыках небольшой толщины,

т. е. в стыках без выпусков арматуры. В стыках с большим

9