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

вания по подбору состава смеси, режиму вибрирования, тем­

пературному режиму, уходу за уложенным бетоном, ускоре­

нию твердения бетона [18].

В связи с бозможностью трещинообразования по контакт­

ному слою в этой зоне надо устраивать гидроизоляцию сты­

ков с укладкой изолирующих материалов в стыковую полость

кондукторов. Применение металлических клиньев для посто­ янного соединения колонны и стакана рекомендовать нельзя из-за возможности появления раскалывающих трещин.

Для выравнивания положения колонны по высоте не сле­

дует применять подсыпки из сухой цементно-песчаной смеси

толщиной более 10 см. Более целесообразно будет использо­

вать для этого бетонные подкладки.

Исследования стыков стаканного типа проводились в раз­

ное время как в нашей стране, так и за рубежом: в ЦНИПСе—в 1935 г., в МИИТе—в 1953 г., в Дрезденском политехническом институте—в 1955 г., в Тбилисском научноисследовательском институте сооружений и гидроэнергети­

ки—в 1956 г. [16], в НИИОМТПе—в 1956 г. [24].

В ЦНИИСе в 1957—1959 гг. было испытано под статиче­

скими и многократно повторными нагрузками 65 образцов

со стыками стаканного типа, в том числе 45—на действие

центрально приложенной нагрузки (сжимающей или растя­

гивающей относительно колонны) и 20 образцов на действие внецентренной нагрузки [17, 18]. Образцы в большинстве

■случаев имели размеры, приближающиеся к размерам реаль­

ных конструкций. Например, сечение колонны в образцах,

испытываемых на действие внецентренных нагрузок, было

равно 20×40 и 20×80 см.

Испытания, проведенные в ЦНИИСе, показали, что при выполнении изложенных выше конструктивных и технологи­ ческих мероприятий стыки стаканного типа могут восприни­ мать значительные усилия (нормальные и перерезывающие силы, изгибающие моменты) при действии статических и

многократно повторных нагрузок, обеспечивая достаточную

долговечность конструкции. Было также выяснено, что проч­

ностные характеристики стыка в значительной степени опре­

деляются характеристиками сцепления между бетоном соеди­ няемых элементов и бетоном заполнения полости стыка.

ВО

Прочностные характеристики сцепления «старого» и «нового»

бетона в свою очередь зависят от принятой технологии замо-

ноличивания, характера напряженного состояния по контакт­ ным поверхностям и геометрических размеров стыка, в том числе величины заделки колонны в стакане.

В процессе исследования, а также на основе анализа опуб­ ликованных материалов в ЦНИИСе разработана технология замоноличивания стыков стаканного типа, при которой обеспе­ чивается достаточная прочность сцепления «старого» и «ново­ го» бетона, а также надежность учета сцепления при расчете

стыков. Для увеличения прочности сцепления важное значение имеет обработка стыкуемых поверхностей. Наиболее эффек­

тивен способ обработки стыкуемых поверхностей сульфитно­ спиртовой бардой—ССБ [4, 24].

Перед заполнением стыковых полостей замоноличивающей

■смесью стыкуемые поверхности тщательно очищаются и увлаж­

няются.

В качестве замоноличивающей смеси должен приме­

няться бетон на щебне крупностью не более 1∕3 наименьшего размера стыковой полости. Бетонные смеси следует приготов­ лять на пластифицированных портланд-цементах актив­

(хлористый кальций, хлористый натрий и т. п.). Водо-цемент­

ное отношение для бетонных смесей должно быть в преде­

лах 0,4—0,5. Применение в качестве замоноличивающей сме­

си растворов или других материалов в каждом конкретном случае должно быть обосновано исходя из конструктивных

и технологических соображений. Замоноличивающую смесь следует укладывать с . тщательным вибрированием. Однако даже при наиболее эффективной технологии замоноличивания

стыковой полости прочность сцепления получается в 3—4 раза

меньшей, чем прочность на срез монолитного бетона (при чистом сдвиге); при сложном напряженном состоянии в стыке

эта разница будет меньше.

При действии внецентренной и растягивающей относи­

тельно колонны нагрузки выявлено раннее (сравнительно с моментом разрушения) трещинообразование по контактной плоскости (в зоне растянутых участков колонны).

Экспериментальными исследованиями установлено, что

31

существующие методы расчета стыков стаканного типа, в ко­

торых учитываются только сжимающие напряжения по тор­ цовым поверхностям колонны (причем распределение сжи­ мающих напряжений по высоте заделки принимается по тре­ угольной эпюре), не отражают действительной работы стыка. Уточнена методика расчета этих стыков. Стыки стаканного типа, загружаемые центральной нагрузкой, следует рассчиты­

Если в расчете учитываются силы сцепления, то напряже­

ния смятия по опорному торцу колонны следует определять только от монтажной нагрузки, а если силы сцепления не

ем), от величины нормального давления и состояния поверх­ ностей [18].

Расчет стыков стаканного типа под действием внецентрен-

ной нагрузки следует производить с учетом упругих свойств стыкуемого конца колонны (стойки). В расчетных формулах

следует учитывать также силы трения по контактным поверх­ ностям и сжимающие напряжения по торцовым поверхностям

колонны, учитываемые при существующих методах расчета.

7. Болтовые соединения, работающие на сдвиг

Болтовые соединения, работающие на сдвиг (рис. 10) мо­ гут применяться в двух вариантах: на болтах, вставляемых,

в сквозные отверстия, имеющиеся в обоих соединяемых эле­

32

особенно при большом количестве болтов в стыке, не реко­

мендуется из-за возможных повреждений болтов и нарезки.

Болтовые соединения, работающие на сдвиг, находят при­ менение для отдельных блоков при продольном членении мостовых пролетных строений ма­ лых пролетов. Эти стыки могут найти применение для прикрепления плиты проезжей части к балкам пролетного строения или для объ­ единения сборных элементов пролет­

ных строений в профили сложного очертания (коробчатые, П-образные,

Т-образные и т. п.).

При проектировании болтовых соединений, работающих на сдвиг, нужно учитывать следующие не­

ством прокладок для создания шва требуемой толщины, уста­

новка болтов, заполнение раствором зазоров и отверстий с болтами и т. д.).

тель работы канд. техн, нзук И. А. Матаров). Конструкция

образцов была запроектирована применительно к разрабо­ танной в то время конструкции сборного железобетонного

арочного пролетного строения пролетом 150 м с аркой короб­ чатого сечения. Было испытано 20 образцов при действии

статических и повторных нагрузок (число повторений—до 3 тыс.; р=0,1—0,5). На экспериментальных образцах иссле­ довали влияние величины диаметра болта (20 и 42 мм),

омоноличивания по соприкасающимся поверхностям и пред­ варительного напряжения болтов на деформативность и проч­

ность стыка. Для увеличения сцепления все соприкасающиеся

поверхности, в том числе и стенки отверстий, обрабатывались

4%-ным раствором соляной кислоты.

Исследования показали, что увеличение диаметра болтов существенно снижает деформативность соединения и не­

сколько увеличивает его прочность. C увеличением диаметра

болтов и в случае применения полых болтов большого диа­

вотверстии, а следовательно, плотностью и прочностью

хорошего сцепления между бетоном и болтами. Выбор тех­

нологии заполнения отверстий должен обеспечить их полное

заполнение раствором, даже если при этом будет несколько

снижена прочность раствора, поскольку в тонких швах всех видов стыков их плотность так же важна, как и прочность бетона (раствора) в шве.

На концах коротких ненапряженных болтов, не заделан­

ных в бетоне, рекомендуется устанавливать гайки и шайбы.

При диаметре болтов более 32 мм постановка гаек и шайб

обязательна.

Для экономии металла болты большого диаметра реко­ мендуется изготовлять пустотелыми, например, из труб (с предварительным заполнением их раствором или бетоном).

34

мости от диаметра). Марка бетона соединяемых блоков долж­

ной проверке.

8.Стыки на нагелях

Встыках на нагелях части сборной конструкции соединя­

ются с помощью нагелей, вставляемых в специальные отвер­

стия на концах стыкуемых элементов (рис. 11 и 12).

Рис. 11. Схемы конструктивных форм составных нагелей:

а—эллиптический; б—цилиндрический; в—прямоугольный

Наибольшее распространение получили нагели цилиндри­ ческой формы из бетона, железобетона или в виде отрезка стальной трубы, заполненной бетоном. Есть предложения по применению трубчатых стальных нагелей, заполненных пред­

варительно напряженным железобетоном, а также составных нагелей с последующим поперечным обжатием соединения

болтами (см. рис. И).

а)

в промышленном строительстве и в зависимости от конструк­ ции работают на сжатие, растяжение или изгиб. Основная

область их применения—сплачивание сборных конструкций из обычного железобетона, например, соединение парных стоек с фундаментом и ригелем (см. рис. 12). В сталежелезо­

бетонных пролетных строениях мостов нагели в виде жестких металлических упоров применяются как соединительные эле­ менты для воспринятия сдвигающих усилий между железо­

бетонной плитой и металлической балкой.

Имеются предложения о применении нагелей-шпонок для объединения плиты с ребром балки в сборных пролетных

строениях из унифицированных предварительно напряженных

железобетонных элементов для железнодорожных мостов про­

летами 12 и 15 м.

При больших практических возможностях повышения несу­

щей способности собственно нагеля (например, путем приме­

мативность нагельного соединения в целом во многом зависят

от прочности материала и плотности омоноличивания зазоров.

При выполнении соединения на нагелях очень сложным

36

оказывается заполнение зазора по контуру нагеля раствором или бетоном при монтаже конструкции особенно при горизон­

тальном расположении нагеля в стыке. Это приводит обычно к уменьшению прочности соединения из-за низкого качества омоноличивания.

Нагельные отверстия можно заполнять раствором либо

предварительно, либо после установки нагелей. В первом

случае лучшей конструкцией нагеля будет отрезок стальной трубы, втапливаемый в бетон, заполняющий нагельное отвер­

стие.

Несложность нагельных соединений позволяет широко применять их в различных конструкциях. Исследования таких соединений проводились как в Советском Союзе, так и за рубежом (в Германской Демократической Республике, Венг­ рии и США).

В Советском Союзе работа стыков с применением нагелей

собность нагельного соединения возрастает в основном при увеличении диаметра нагеля. В этих соединениях отмечаются

соединения. Для повышения прочности стыкуемых элементов в местах ослабления сечения—около нагельных отверстий— необходимо армировать зону бетона петлевой арматурой с заанкерованием петель в сторону, противоположную дей­ ствию усилия в стыке.

Применение жестких цилиндрических нагелей создает опасность расклинивающего действия их на бетон, поэтому

для воспринятия растягивающих бетон усилий следует преду­ сматривать установку специальной арматуры у нагельных

отверстий.

При проектировании конструкций с соединением на наге­ лях следует учитывать возможность сдвига и углового поворо­ та соединения ввиду трудности заполнения нагельного отверг стия раствором и возможного из-за этого снижения прочности

шва омоноличивания.

При определении размеров конструктивных элементов ре­

шающее значение имеют усилия, возникающие в стыке и пе­ редающиеся на рслабленное сечение соединяемых элементов.

37

При этом следует учитывать, что сдвигающее усилие, переда­

ваясь нагелям, вызывает местное смятие бетона в местах

соприкасания с нагелями, скалывающие и растягивающие напряжения в бетоне между нагелями. Последние возникают в результате расклинивающего действия нагеля на бетон.

Это требует соответствующих проверок прочности бетона со­

единяемых элементов и самих нагелей.

9. Стыки с металлическими накладками на болтах

Стыки с металлическими накладками на болтах для со­

единения и прикрепления в узлах предварительно напряжен­

Рис. 13, Схема стыка с металлическими накладками на болтах (на фасаде накладки не показаны):

/—трубки; 2—болты; 3—горизонтальные хомуты; 4—парные металлические накладки; 5—шов; 6—распределительные сетки; 7—арматурные пучки; 8—анкерные колодки

Эти стыки применяются в двух вариантах—с обычными болтами, работающими на срез и смятие (рис. 14), и с высо­

копрочными болтами, обеспечивающими при предварительном

напряжении работу стыка на сдвиг по трению (рис. 15).

Основные детали первого варианта стыка—металлические

стыковые накладки и болты-нагели в трубках. Растягивающее

усилие в стыке передается через накладки болтам из обычной

стали с выступающими концами; болты через металлические

шайбы передают усилие на стальные трубки, в которых болты

заделываются цементным раствором. От трубок усилие пере­ дается бетону соединяемых элементов и вызывает в нем напря­ жения местного смятия.

В другой конструкции стыка в трубки вместо сквозных

болтов-нагелей заделываются шпильки из обычной стали. На концы шпилек навинчиваются шайбы-втулки из высокопроч­

ной стали, в отверстия которых с наружной стороны ввинчи-

38

Рис. 14. Стык с металлическими накладками на обычных болтах:

39