Лекция №7: Содержание и ремонт железобетонных пролетных строений и водопропускных труб.
Для рассмотрения вопроса о влиянии работ по содержанию ж/б мостов на их долговечность рассмотрим расчетную схему предельного состояния пролетного строения в момент его сдачи в эксплуатацию. Определим проектную несущую способность:
Проектная несущая способность балки:
1)
2)
Несущая способность определяется:
1) Фактическим расходом арматуры (As) - суммарная площадь с учетом возможной коррозии.
2) Расположением арматуры по высоте сечения элемента
Абсолютная высота сжатой зоны бетона , которая определяется в зависимости от фактической прочности бетона (Rb) и расход арматуры.
Таким образом в случае нарушения гидроизоляции мостового полотна, нарушения герметичности деформационных швов разрушения a/б покрытий происходит коррозия бетона верхней зоны балки, который работает на сжатие.
При коррозии прочность бетона уменьшается , таким образом увеличивается высота сжатой зоны бетона. С увеличением сжатой зоны бетона уменьшается плечо внутренней пары сил , что влияет на уменьшение несущей способности балки.
2) Рассмотрим второй случай:
Снижение несущей способности в этом случае происходит за счет коррозии арматуры в случае наличия участков её оголения. Коррозия арматуры уменьшает её расход и таким образом несущая способность также уменьшается усилие в арматуре будет меньше.
С уменьшением несущей способности по арматуре или по бетону происходит увеличение прогибов, увеличивается напряжение в арматуре , что также влияет на ширину раскрытия трещин. С увеличением ширины трещин увеличивается интенсивность коррозии арматуры.
На определенном этапе эксплуатации это не влияет на несущую способность, но со временем с учетом проявления (увеличения) деформаций ползучести, пригодность пролетных строений к нормальной эксплуатации будет нарушена на более ранних этапах эксплуатации. Это приведет к тому, что такие конструкции выйдут из строя и нормативный срок службы 70 и более лет балки не выдержат.
Рассмотрим случай дефектности балок пролетных строений. Как правило это относится к балкам с фасадной стороны. В таких балках наиболее часто происходит коррозия бетона растянутой зоны. Это происходит от замачивания поверхности бетона конструкций осадками , а также при поперечном водостоке по краям тротуарных блоков или по краям плит пролетных строений. В этом случае уменьшается прочность бетона , уменьшается модуль упругости бетона и если на прочность нормальных сечений бетон растянутой зоны не влияет на несущую способность , так как работает бетон сжатой зоны и арматура растянутой зоны. В конечном счете будет происходить нарастание прогибов.
Отсутствие защитного слоя бетона растянутой арматуры и главным образом в средней части пролета. В этом случае уменьшается момент инерции.
Усиление
Способы усиления железобетонных мостов можно разделить на несколько групп:
усиление элементов пролетного строения увеличением их сечения (монтаж или прибетонирование накладной плиты проезжей части, установка и омоноличивание дополнительной арматуры в растянутой зоне балки);
установка и включение в работу пролетного строения предварительно напряженных элементов из высокопрочных материалов (стержней, прядей, канатов, струн);
изменение статической схемы работы моста под нагрузкой (преобразование балочно-разрезной системы в неразрезную, рамную и т.д.);
улучшение пространственного взаимодействия главных балок за счет увеличения поперечной жесткости пролетного строения;
усиление конструкций композитными материалами.
Выбор способа усиления определяется, во-первых, конструкцией пролетного строения и моста в целом, имеющимися техническими возможностями и ресурсами, во-вторых, тем, насколько они удовлетворяют требованиям сохранения движения по мосту.