3. Изменение статической схемы работы моста под нагрузкой

Балочно-разрезные мосты могут быть усилены превращением их в неразрезные конструкции. Этот прием является одним из самых старых и широко распространенных. Применяется он с целью не только повышения несущей способности балок, но уменьшения и более равномерного распределения в них изгибающих моментов и прогибов.

Превращение разрезных балок в неразрезные достигается омоноличиванием опорных узлов многопролетных разрезных балок (рис. 4.1). Соединение смежных балок на опорах должно обеспечивать восприятие опорных изгибающих моментов. С этой целью на опорах балок оголяют арматуру и объединяют ее между собой, затем омоноличивают по всей ширине пролетного строения.

Рисунок 4.1 - Усиление балок омоноличиванием опорных узлов

(1 - балка; 2 - бетон омоноличивания)

При воздействии временной нагрузки на опорах появляются изгибающие моменты, в результате чего пролетные моменты уменьшаются. По сравнению с разрезными балками величина предельного разрушающего момента может быть увеличена до 30 %. Кроме того, меняются частоты свободных колебаний.

Недостатком этой схемы усиления является необходимость прекращения движения на период производства работ.

Если позволяет пространство под мостом, усиление можно осуществить с помощью рамных или арочных поддерживающих систем. С этой целью продольные несущие элементы опирают на поперечные балки, соединенные с поддерживающими конструкциями. Поддерживающие рамы могут опираться как на самостоятельные фундаменты, так и на фундаменты существующего сооружения.

Рисунок 4.4 - Усиление балок при помощи устройства промежуточных опор

(а - арки; б - рамы; 1 - балка; 2 - поперечные балки; 3 – рама (раскосы); 4 - арка)

4. Усиление конструкций моста композитными материалами

Применение композитных приводит к упрощению технологии и позволяет увеличивать несущую способность конструкции без ее утяжеления и значительного изменения геометрии. Композитные материалы выполняются в виде холстов (см. рис. 6.1 ), а также ламелей (см. рис. 6.2 ) и стержней (см. рис. 6.3 ), представляющих из себя однонаправленные волокна, встроенные в полимерную матрицу.

Рисунок 6.1 - Композитный материал в виде холстов

Рисунок 6.2 - Композитный материал в виде ламелей(лент)

Рисунок 6.3 - Композитный материал в виде стержней

Материал также используется для усиления строительных конструкций любой формы, и благодаря своей гибкости, полностью повторять их очертания, а малая толщина позволяет устанавливать их в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях, повышая несущую способность.

Применение композиционных материалов имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами усиления:

-гораздо более высокая прочность на растяжение (углеволокна), чем применяемая арматурная сталь (R=2300 до 4900 МПа);

-удельный вес композиционных материалов в 4-5 раз меньше,

чем у стали (обеспечивает простое и лёгкое присоединение к

усиливаемой конструкции);

-при монтаже не повреждается бетон и арматура существующей конструкции;

- используются в виде лент или холстов любой требуемой длины (приводит к упрощению технологии работ);

- легко поддаются преднапряжению;

- материал можно использовать для усиления любых по форме конструкций;

-технологический процесс позволяет производить установку композиционного материала без остановки эксплуатации усиливаемого сооружения;

-малая толщина материала (от 0.1 до 2 мм) позволяет устанавливать полосы одновременно в двух направлениях;

-составляющие композиционного материала являются долговечными и обладают хорошей выносливостью;

-в случае возникновения непредвиденной эксплуатационной ситуации они легко ремонтируются;

-усиление композиционными материалами является менее трудоёмким и энергозатратным процессом по сравнению с другими способами усиления.

Выбор типа композиционного материала для усиления определяется условиями эксплуатации и назначением усиливаемой конструкции. Механические характеристики элементов внешнего армирования варьируются в следующих пределах: модуль упругости 70000-640000 МПа, прочность на растяжение 1700-4800 МПа .

Наиболее распространенное решение при усилении железобетонных конструкций с применением углеволокна — расположение элемента внешнего армирования со стороны наиболее растянутого волокна в пролетной зоне изгибаемых конструкций, хотя имеется успешный опыт усиления сжатой зоны. В зоне действия пролетных моментов могут устанавливаться как ламели, так и холсты. В последнее время имеет место тенденция широкого распространения холстов. Это связано с их более высокими механическими характеристиками, простотой монтажа и надежностью анкеровки.