Вопрос 30.(32) Основные особенности предварительно напряженных ж/б мостовых конструкций. Способы напряжения арматуры. Схемы армирования главных балок.

Основные особенности предварительно напряженных конструкций

Известно, что бетон плохо сопротивляется растягивающим усилиям, в результате чего в конструкциях возникают трещины, наличие которых способствует выщелачиванию бетона и коррозии арматуры в процессе эксплуатации. Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций их можно предварительно обжать так, чтобы в растянутой зоне возникли напряжения, обратные по знаку напряжениям, которые будут иметь место в процессе эксплуатации сооружения.

Решение этой задачи достигается путем применения высокопрочных арматурных сталей и бетонов. Использование высокопрочных материалов позволяет уменьшить вес предварительно напряженных элементов по сравнению с ненапряженными конструкциями и тем самым создает экономическую целесообразность применения разрезных систем балочных мостов при значительных пролетах.

Следует отметить, что в практике проектирования железобетонных предварительно напряженных мостов долгое время находила применение концепция полной трещиностойкости, т.е. недопустимости образования трещин. Положительные результаты исследований и опытного строительства подтвердили жизненность новой методики расчета и принципов конструирования предварительно напряженных мостовых конструкций, основанных на более надежных критериях коррозиестойкости арматуры и бетона в двух возможных состояниях под нагрузкой - без трещин и с наличием трещин.

Эти положения нашли отражение в новых СНиП 2.05.03-84.

Способы предварительного напряжения арматуры

Предварительно напряженные конструкции могут иметь два различных вида арматуры: напрягаемую до бетонирования и напрягаемую после бетонирования. В первом случае усилия натяжения арматуры передаются на специальные упоры, а во втором - на затвердевший бетон.

Конструкции разрезных балочных мостов с арматурой, напрягаемой до бетонирования, изготавливают на специальных стендах (рис. 2.12). Вокруг натянутой арматуры устанавливают опалубку и бетонируют балку. По достижении бетоном заданной прочности арматуру освобождают от державших ее устройств и она, укорачиваясь, обжимает бетон.

Наиболее распространены стенды с напряжением арматуры гидравлическими домкратами. Батареи домкратов, расположенные между упорами и траверсами, двигают последние, натягивая арматуру. После твердения бетона траверсы возвращают в начальное положение, а сокращающаяся арматура передает обжатие бетонной балке через сцепление с бетоном и специальные анкеры.

В пролетных строениях с арматурой, напрягаемой после бетонирования (рис. 2.13), сначала бетонируют балку (блоки), а затем натягивают арматуру, которая пропускается сквозь каналы, образуемые в теле балки с помощью трубок (металлических, резиновых).

Напрягаемая арматура закрепляется на торцах балки с помощью специальных анкеров, являющихся переходными устройствами между арматурой и натяжными гидравлическими домкратами. Реактивное усилие домкратов передается на бетон и обжимает его. После натяжения арматура остается закрепленной в анкере, в каналы нагнетают цементный раствор, который целиком их заполняет и предохраняет арматуру от коррозии. Главное преимущество второго способа изготовления предварительно напряженных балок - отсутствие дорогостоящих стендов. Кроме того, этот способ позволяет изготавливать балки из коротких монтажных элементов.

Схемы армирования разрезных балок напрягаемой арматурой

Вопрос о рациональном расположении предварительно напрягаемой арматуры важен для создания экономичной и технологичной конструкции.

Простейшее решение дает расположение в нижнем растянутом поясе одиночной прямолинейной арматуры (рис.2.14,а). При таком расположении арматуры в стадии создания предварительного напряжения в верхнем поясе железобетонной балки могут появиться поперечные трещины. Армирование верхнего пояса в целях обеспечения его трещиностойкостиненапрягаемой арматурой неэкономично и не исключает появления трещин.

Поэтому может оказаться целесообразным размещение в верхнем поясе 1-2 пучков напрягаемой арматуры (рис.2.14,б).

Придавая рабочей арматуре криволинейное (рис.2.14,б) или полигональное (рис.2.14,г) очертание, можно получить на опорных участках усилие предварительного напряжения, наклонное к продольной от балки. Вертикальная составляющая этого усилия вызывает появление в поперечном сечении балки поперечной силы, обратной по знаку поперечной силе от внешних нагрузок, которая погашает частично главные напряжения, действующие по наклонным сечениям. Целесообразно применять напрягаемые хомуты вертикальные или наклонные (рис.2.14,3). Они особенно эффективны, если ориентированы перпендикулярно главным площадкам.

Применение непрерывного армирования (рис.2.14,е) позволяет объединить в единой операции укладку и натяжение арматуры. Арматуры по одной или по две проволоки с заданным натяжением навивают на закрепленные в упорах анкеры. После набора бетоном прочности анкеры освобождаются от упоров и усилие обжатия передается на бетон.