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

работки соприкасающихся поверхностей и качества заполне­ ния шва) и от величины усилия поперечного обжатия. Услов­ ное сопротивление шва срезу следует определять эксперимен­ тальным путем.

3. Стыки на петлевых пучках предварительно напряженной арматуры

Стыки на петлевых пучках предварительно напряженной

арматуры представляют собой соединения железобетонных

элементов с помощью петель из высокопрочной проволоки, на­ матываемой на специальные закладные упоры с закруглением большого радиуса (рис. 6). Петли укладываются в пазы,

Рис. 6. Схема стыка на петлевых пучках предварительно напряженной арматуры:

/—продольная балка; 2—поперечная балка; 3—петлевой пучок; 4—шов

устраиваемые в бетоне, и натягиваются домкратами, установ­ ленными в распор между стыкуемыми элементами. После на­ тяжения петель зазор между стыкуемыми элементами и пазы с расположенными в них арматурными петлями заполняются

бетоном, который обжимается при снятии домкратов.

20

Стыки на петлевых пучках предложены и разработаны инж. И. А. Хазаном (Союздорпроект) для создания неразрезности над опорами в сборных балочных пролетных строениях

из предварительно напряжённого железобетона [25].

Ослабление плиты в местах устройства желобов для петель

восполняется соответствующими утолщениями в нижней ча­

сти. Для воспринятая местных напряжений устанавливаются косые хомуты. Кроме того, желоба со стороны давления пуч­ ков укрепляются стальными уголками.

Создание неразрезных систем таким способом технологи­

чески несложно, но требует специального оборудования и вы­

сокой квалификации исполнителей.

Петлевые пучки переменного сечения соответствуют эпю­ ре изгибающих моментов ja расположены в наибольшем уда­

лении от центра тяжести сечения балок. Это уменьшает расход металла на 25% в сравнении со стыками на прямолинейных лучках.

Петлевые пучки не имеют анкерных колодок, для них не

требуется усиления диафрагм и устройства в них отверстий.

Пучки омоноличиваются бетонной смесью, что гарантирует их устойчивость против коррозии.

Для натяжения петлевых пучков не нужно устраивать ни­

ши и создавать местное усиление плиты.

Стыки на петлевых пучках были применены на строитель­ стве сборного железобетонного моста с двумя четырехпролет­

ными неразрезными пролетными строениями расчетным про­

летом по 22,16 м по проекту Гипродортранса Министерства автомобильных и шоссейных дорог РСФСР и для соединения

балок проезжей части большого железнодорожного моста.

Исследования стыков с петлевыми' пучками проводились в СоюздорНИИ в процессе испытания моста с неразрезными

пролетными строениями [11, 25]. Было установлено, что про­

волоки в плотных пучках над опорами расположены беспоря­

дочно. Витки пучков из-за значительного трения натянуты не­

равномерно, некоторые проволоки оказались почти ненатяну­

тыми, что приводит к повышенной деформации пучков. Не­

смотря на несложность омоноличивания пучков качество его

оказалось невысоким.

Деформации швов омоноличивания балок над опорами под

.действием испытательной нагрузки оказались значительно больше расчетных, вычисляемых в предположении, что опор­ ные сечения работают как монолитные.

В 1960 г. в ЦНИИСе проводились исследования стыков с петлевыми пучками на специально изготовленных образцах

21

балок, запроектированных Гипротрансмостом (руководитель исследований инж. И. Д. Поляков). Эти балки составлены из

двух армированных блоков, стыкуемых с помощью петлевых

пучков, наматываемых на специальные закладные упоры.

Испытания образцов показали, что наиболее слабое место

стыка—зона анкеровки петель, где появляются первые тре­

щины. Полученный опытным путем коэффициент запаса по

образованию трещин равен 1,5, а разрушающая нагрузка ока­

залась больше расчетной примерно в 3 раза. Изготовление об­

разцов на строительной площадке Мостоотряда № 1 показа­ ло, что монтаж стыков на петлевых пучках более прост, чем стыков на коротких пучках.

На основании опыта применения и исследовании стыков на петлевых пучках можно дать следующие рекомендации:

петлевые пучки целесообразнее располагать в каналах или

кожухах, герметически закрываемых перед заполнением их

раствором;

для равномерной раскладки проволок при навивке пучка

необходимо применять прокладные листы с направляющими

выступами;

для уменьшения трения проволок в местах перегиба необ­

ходимо разработать надежные конструктивные и технологиче­ ские решения (например, натяжение с многократной растяж­ кой петлевого пучка в стыке) ;

при омоноличивании пучков необходимо предусматривать

мероприятия по обеспечению хорошего сцепления бетона OMOноличивания с бетоном плиты блоков;

петлевые пучки, расположенные в герметичных каналах и кожухах, следует омоноличивать раствором под давле­ нием;

зону балок в местах действия сосредоточенных сил верхних пучков следует армировать в соответствии с расчетом на мест­

ные напряжения.

4. Стыки на коротких пучках предварительно напряженной арматуры или на предварительно напряженных болтах из высокопрочной стали

Такие стыки предназначаются для соединения или при­

крепления в узлах изгибаемых, растянутых, а также

сжато-растянутых элементов сборных конструкций из предва­

рительно напряженного железобетона. Сборные элементы, со­

единяемые стыком подобной конструкции, полностью (вклю­

чая предварительное напряжение) изготовляют на заводе, там

22

же производят и предварительное напряжение. Такие элемен­ ты в процессе их сборки могут воспринимать монтажные на­ грузки.

Конструкция стыка представляет собой соединение сбор­

ных элементов в торец с последующим обжатием рабочего шва короткими пучками или болтами цз высокопрочной стали

(рис. 7). Стыкуемые элементы должны иметь на концах утол­

щения с отверстиями или пазами для пропуска пучков или болтов.

Возможно и такое решение стыков, когда болтами или пучками соединяют стальные закладные части, являющиеся

анкерными упорами для напряженной арматуры элементов,

напрягаемой по методу непрерывного армирования.

Стыки на коротких пучках конструктивно просты, но обла­

дают недостатками, общими для стыков с продольным и по­

перечным обжатием элементов (см. пп. 1 и 2, стр. 11 и 16). Кроме того, в пучках небольшой длины трудно учитывать

потери предварительного натяжения.

Исследования стыков на коротких пучках проводились в ЦНИИСе в 1954—1956 гг. на моделях балок из предваритель­ но напряженного железобетона с одним стыком на коротких

пучках в середине пролета (руководитель работы канд. техн,

стойкостью при испытаниях под статической и под многократ­

но повторными нагрузками. При армировании шва выпуска­

ми вспомогательной арматуры стык можно рассчитывать с уче­

том работы бетона на растяжение с коэффициентом 0,8 от расчетной прочности.

Стыки на коротких пучках широко представлены во мно­ гих проектах сборных пролетных строений и различных кон­

струкций гражданских и промышленных зданий и сооружений из предварительно напряженного железобетона.

В 1956 г. на Всесоюзный конкурс на разработку проектов по сборным пролетным строениям мостов из предварительно напряженного железобетона для пролетов 40—150 м был пред­

ставлен проект пролетных строений со стыками на коротких

болтах. На основе этого предложения в 1959 г. ЦП КБ Мос­

тотреста разработало проектное задание опытного пролетно­

го строения пролетом 55 лі под железнодорожную нагрузку из элементов с непрерывным армированием, а в ЦНИИСе были начаты экспериментальные исследования стыков с ко­

роткими предварительно напряженными болтами на моделях опытного пролетного строения.

23

В 1959—1960 гг. ЦНИИСом были проведены исследования

стыков с короткими пучками на специально изготовленных по проекту Гипротрансмоста образцах балок, которые модели­ ровали создание неразрезности в продольных балках пролет­

ного строения большого железнодорожного моста и были ис­

пытаны под различными нагрузками. Было установлено, что первые трещины возникают в зоне анкеровки напряженной ар­

матуры, т. е. в местах наибольшей концентрации напряжений

от предварительного натяжения и временной нагрузки. Тре­

щины по плоскости соприкасания бетона стыкуемых элемен­

тов и бетона омоноличивания появляются несколько позже,

чем трещины в бетоне стыкуемых элементов.

При проектировании мостовых конструкции со стыками на коротких пучках или болтах необходимо предусматривать ре­

гулирование потерь предварительного напряжения в пучках или болтах небольшой длины. Поэтому для уменьшения воз­

можных потерь от податливости шва нужно осторожно под­

ходить к выбору его толщины и технологии омоноличивания

стыка.

Стыки следует располагать в таких местах конструкции, где местные уширения торцов стыкуемых элементов будут гар­

монировать с общей архитектурой моста. Необходимо избе­ гать резких изменений поперечного сечения в зоне анкеровки

пучков. Целесообразно иметь в стыке большее количество пуч­

ков, но с меньшим усилием натяжения каждого.

Для изготовления стыков можно применять пучки, канаты или пряди из высокопрочной проволоки, а также стержневую

высокопрочную арматуру. Анкеры должны удовлетворять тре­

бованиям, отмеченным при описании стыков с продольным об­

жатием элементов предварительно напряженной арматурой

(см. стр. 15), кроме того, они должны быть малогабаритными,

обладать малой деформативностью и гарантировать от боль­ ших потерь при передаче усилий предварительного натяжения

арматуры на бетон.

Торцы стыкуемых элементов рекомендуется армировать сет­ ками из стали диаметром не менее 12 мм, а стыковые ушире­

ния—хомутами и поперечной арматурой для повышения проч­ ности бетона на срез.

Устройство каналов для пропуска пучков и омоноличивание

стыков производятся по технологии изготовления составных

конструкций.

В сборных конструкциях с небольшим числом монтажных стыков на коротких пучках можно допустить применение тол­ стого «мокрого» шва с выпусками арматурных «нерабочих»

25

стержней из бетона стыкуемых элементов. При учете работы бетона такого шва на растяжение следует снижать расчетные-

сопротивления на 20%.

Учитывая сложность устройства стыков с арматурными вы­ пусками, для широкого применения рекомендуются стыки на

коротких пучках с тонкими или толстыми «мокрыми» швами

без дополнительного армирования. Для повышения сцепления

материала шва с бетоном стыкуемых элементов можно созда­

вать шероховатость соприкасающихся поверхностей способом,

изложенным в п. 1 (см. стр. 15—16).

Стыки без арматурных выпусков на коротких пучках сле­

дует рассчитывать без учета сопротивления бетона растяже­ нию.

5.Стыки на коротких выпусках предварительно

чнапряженной арматуры одного из элементов

Стыки на коротких выпусках арматуры предназначены для соединения сборных длинномерных элементов, полностью из­ готовленных на заводе (где производится и предварительное

напряжение), с плоскими элементами небольшой толщины. Конструкция стыка может быть в виде соединения с после­

дующим обжатием шва короткими выпусками рабочей арма­

туры (из одного элемента) либо специальными короткими пуч­

ками или стержнями, удлиняющими рабочую арматуру на тол­

щину присоединяемого плоского блока (рис. 8). В последнем

случае в одном из соединяемых элементов заводского изготов­

ления рабочая арматура заканчивается анкерами специаль­ ной конструкции, позволяющими просто и надежно ее нара­

щивать (например, посредством муфт).

Стыки с последующим обжатием короткими выпусками предварительно напряженной арматуры имеют недостатки,

связанные с трудностью регулирования предварительного на­ тяжения в пучках небольшой длины. Конструктивно и техно­ логически эти стыки имеют много общего со стыками на ко­

ротких пучках, а отличаются от них тем, что передача усилия

в стыках на коротких выпусках осуществляется непосредствен­ но через рабочую арматуру.

Экспериментальные исследования стыков этой конструкции

были выполнены в ЦНИИСе в 1959 г. на масштабных образ­

цах, моделирующих стык подвески с аркой железнодорожного моста пролетом 150 м (руководитель работы И. Д. Поляков).

Стык осуществлен путем натяжения коротких выпусков пучковой арматуры подвески, пропущенных через каналы

26

Рис. 8. Пример стыка на коротких выпусках предвари­ тельно напряженной арматуры (присоединение подвесок к балкам жесткости) :

/—балка жесткости; 2—подвеска; 3—сборные анкеры; -/—глухие анкеры

27

в диафрагмах арок и закрепленных анкерами на специальных упорных двутаврах. Статические испытания образцов пока­ зали, что предельная нагрузка для стыка в 3—4 раза превы­

шает расчетную. Оставаясь пригодными для эксплуатации,

•стыки выдержали также от 2 до 4 млн. повторений нагрузки,

в1,5 раза больше расчетной.

Врезультате исследований установлено, что наиболее сла­ бое место стыка—зона бетона под металлическими закладны­

ми деталями, передающими усилия от анкеров арматурных выпусков на бетон стыкуемых элементов.

В1956 г. на Всесоюзный конкурс (упоминавшийся выше)

был представлен проект сборных пролетных строений длиной

45—150 м из предварительно напряженного железобетона со

стыками на коротких выпусках арматуры. В проекте эти сты­ ки использованы для присоединения подвесок и балок проез­ жей части к балкам жесткости (см. рис. 8).

На основании исследований и опыта осуществления сты­ ков с предварительным напряжением рабочего шва тем или иным способом (стыки с последующим обжатием рабочей ар­

матурой, стыки на коротких пучках и т. д.) можно указать на ряд особенностей стыков с короткими выпусками:

при проектировании мостовых конструкций со стыками на

коротких выпусках напряженной арматуры необходимо пре­

дусматривать регулирование предварительного напряжения;

при назначении толщины шва, выборе технологии и мате­ риала омоноличивания стыка следует исходитъ из требования всемерного уменьшения потерь напряжения в арматуре от по­ датливости шва;

для изготовления стыков можно применять пучки, канаты,

пряди или стержневую арматуру; конструкция анкеров при этом должна удовлетворять требованиям, отмеченным в пп. 1

и 4 (см. стр. 15 и 25);

бетон элементов под анкерами необходимо армировать

■сетками для воспринятая местных напряжении.

6.Стыки стаканного типа

Встыках стаканного типа концевая часть одного из соеди­ няемых элементов (меньшего сечения) заделывается в «ста­

кане» (отверстии, окне, углублении) другого элемента боль­

шего сечения (рис. 9). Такие стыки передают усилия от од­ ного соединяемого элемента к другому посредством работы

■бетона заполнения стыковой полости на сжатие, растяжение

м срез.

28

Стыки стаканного типа широко применяются в промышлен­

ном и гражданском строительстве, а также в мостостроении

для соединения вертикальных элементов—стоек, колонн, свай с горизонтальными—фундаментами, ригелями, балками, насад­

ками, свайными ростверками (в конструкциях путепроводов,,

сборных свайно-эстакадных мостов,

изгибающего момента должна быть равна по данным ЦНИИСа [18] не менее 1,1 наибольшего размера поперечно­

однако они должны обеспечивать возможность высококачест­ венной укладки замоноличивающей смеси и уплотнения ее

вибраторами.

Как правило, ширина стыковой полости назначается 'рав­

ной не менее 5 см, причем для удобства укладки смеси полость в верхней части может быть уширена на 1—2 см. При замоно-

личивании стыков необходимо соблюдать специальные требо­

29