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

ваются короткие болты из высокопрочной стали. Эти болты

прижимают накладки к специально обработанным (для увели­ чения трения) торцовым поверхностям шайб.

Рис. 15, Детали стыка с металлическими накладками на предварительно напряженных болтах:

При проектировании стыков с металлическими накладками

40

в) осложнения при транспортировке элементов с болто­

ких зазоров между соединяемыми блоками при монтаже с обя­

зательным плотным их заполнением.

Усилия с болтов на бетон соединяемых блоков должны пе­

редаваться через устанавливаемые при изготовлении блоков

трубки (в которых на цементном растворе заделываются бол­

ты или шпильки) и через дополнительные горизонтальные хо­

муты. Для равномерного распределения напряжений в

бетоне следует применять распределительные • сетки под трубками.

Трубки для нагелей-болтов и средние шпильки, соединяю­

щие втулки, можно изготовлять из стали марки Ст. 3. Корот­ кие болты для прикрепления накладок надо готовить из высо­ копрочной стали с пределом прочности не ниже 10000 кг/см2.

.Металлические стыковые накладки должны изготовляться из низколегированной мартеновской горячекатаной стали марки

НЛ-2 (ГОСТ 5058). Шайбы под гайки высокопрочных болтов,

а также втулки рекомендуется ставить закаленные цементиро­

ванные. Для заполнения трубок следует применять раствор

марки не ниже 400.

При установке болтов-нагелей в элементы надо точно со­ блюдать проектные расстояния между ними как вдоль, так и

поперек элемента, для чего следует применять шаблоны и кон­

дукторы. Во время монтажа рекомендуется заменить болты,

прикрепляющие накладки, временными шпильками.

При проектировании необходимо предусматривать меро­

приятия по защите от коррозии металла накладок, гаек и шайб

(омоноличивание цементным раствором или торкретирование

по привариваемой к накладкам металлической сетке, окраска

металлических поверхностей, покрытие лаками и мастиками,

применение новых гидроизолирующих материалов и т. п.), при­

чем в первую очередь необходимо обеспечить защиту от кор­ розии внутренних поверхностей накладок, примыкающих к бе­ тону сборных элементов.

Исследование стыков с металлическими накладками на бол­ тах проводилось в лабораторных условиях в ЦНИИСе в 1955 г.

[6] и НИИмостов при ЛИИЖТе в 1957—1958 гг. [7].

На основе испытаний девяти образцов на осевое растяже­

ние под статическими нагрузками (ЦНИИС) и девяти образ-

астяжение под статическими и многократно по-

41

вторными нагрузками (НИИмостов при ЛИИЖТе) были сде­ ланы следующие выводы.

Стык обеспечивает передачу растягивающих усилий в со­

единении двух элементов при коэффициенте запаса по прочно­

сти и трещиностойкости (для зоны стыка) от 2 до 2,6. Проч­

ность соединения определяется прочностью металлических де­ талей—болтов, работающих на срез и смятие, и накладок, ра­ ботающих на растяжение. Постановка сеток под трубками и применение хомутов необходимы для обеспечения большей

равномерности распределения напряжений в бетоне и лучшего

закрепления трубы. Под многократно повторными нагрузками стыки выдерживают 2 ∙ IO6 циклов при p=0,415.

Стык с высокопрочными болтами и передачей усилия при

помощи сил трения более целесообразен, чем стык на обыч­

ных болтах, по следующим причинам:

высокопрочные болты предварительно' натягиваются и не

работают на переменную нагрузку, что повышает выносли­

вость стыка;

усилие в стыке распределяется между высокопрочными

болтами более равномерно, чем в стыке с обычными болтами,

в котором наиболее нагружены, первые ряды болтов, считая

от оси стыка;

упрощается изготовление и монтаж сборных железобетон­ ных конструкций, так как отверстия в накладках делаются большего диаметра, чем диаметр болтов;

болты (или шпильки) завинчиваются во втулки при мон­ таже, допуски в геометрических размерах элементов могут

быть увеличены за счет большего диаметра отверстий в на­

кладках; благодаря отсутствию выпусков болтов облегчается транс­

портировка готовых элементов.

Расчет стыка с металлическими накладками и болтами

можно проводить путем проверки прочности бетона на местное смятие под трубками и прочности металлических

деталей.

При применении в стыке ненапряженных болтов прове­ ряется их прочность по срезу и смятию и прочность накла­ док на разрыв и смятие в болтовых соединениях. Для высо­ копрочных шпилек-болтов, обеспечивающих работу стыка на трение, проверяется прочность болта на растяжение при пред­ варительном его напряжении и на срез как трубчатого жест­

кого нагеля, а также прочность бетона на равномерно рас­

пределенное сжатие под сеткой и прочность на сдвиг по тре­ нию соприкасающихся поверхностей втулок с накладками.

42

Допускаемое усилие на один срез трубчатого нагеля

(определяемое прочностью бетона) может быть вычислена

Необходимая сила натяжения высокопрочных болтов опре­ деляется из условий работы накладок на сдвиг по формуле:

о1.7 А rnf '

Vjifi P—усилие натяжения одного болта в т;

N—усилие в стыке в т;

г—число плоскостей сдвига; п—количество болтов;

f—коэффициент трения; f=0,375—для втулок и накла­

док с необработанными поверхностями; f=0,8—для цементи­

рованных втулок со спиральной нарезкой.

C учетом результатов проведенных исследований Лентрансмостпроект разработал проекты сборных пролетных стро­

ений из предварительно напряженного железобетона с решет­

чатыми фермами.

В 1962 г. на железнодорожном мосту через канал Совет-

Яб (Ашхабадская ж. д.) начат монтаж опытного сборного-

пролетного строения из предварительно напряженного железо­

бетона с решетчатыми фермами расчетным пролетом 55 м

по проекту Лентрансмостпроекта с применением стыков с ме­

таллическими накладками на предварительно напряженных

высокопрочных болтах.

Б. СТЫКИ ЭЛЕМЕНТОВ C ВЗАИМНЫМИ ВЫПУСКАМИ РАБОЧЕЙ АРМАТУРЫ

10. Стыки с петлевыми соединениями арматурных пучков

Стыки с петлевыми соединениями арматурных пучков,

(рис. 16), разработанные кафедрой «Мосты и тоннели» МИИТа

[9, 19], предназначены для соединения или прикрепления в уз-

43.

лах мощных изгибаемых, растянутых, а также сжато-растя­ нутых элементов в пролетных строениях из предварительно

напряженного железобетона (с напряжением, осуществляемым

до бетонирования). Стыкование производится соединением пет­

левых выпусков арматурных пучков при помощи неразъем­

ных или разъемных болтов-пальцев или вкладышей. Концы пучков, напряженных до бетонирования соединяемых эле­

ментов и закрепленных в последних посредством каркасно­

стержневых анкеров, выполнены в виде петель. При сборке,

для образования устойчивого замка, петли пучков одного из соединяемых элементов должны быть раздвоены и охваты­

вать с двух сторон нераздвоенные петли пучков другого

элемента. В петли заводятся металлические вкладыши. Регу­

лирование зазоров и устранение неточностей в длине эле­

ментов и пучков производятся при неразъемных вкладышах

в процессе заводского изготовления, а при разъемных—с по­

мощью клиньев, забиваемых специальной клиновой машин­

кой, по проекту, разработанному МИИТом.

После соединения арматуры в стыке ее натягивают (рас­

пиранием стыка домкратами) и бетонируют стык. Затвердев­

ший бетон стыка после удаления домкратов обжимается.

Для устранения зоны ненапряженного бетона домкраты

(или другие распорные устройства) в стыке можно распо­

лагать. за пределами его сечения, передавая давление на

специальные конструктивные уширения в концевых (вблизи стыка) сечениях стыкуемых элементов или на специально

прикрепляемые в этих сечениях съемные металлические упоры.

При монтаже конструкций с такими стыками нужно учи­ тывать их основные недостатки:

а) необходимость устройства подмостей или промежуточ­

ных опор для воспринятая монтажных нагрузок или фикса­

ции проектного положения соединяемых элементов;

б) сравнительно большой объем бетонных работ при мон­

таже конструкции;

в) сложность и трудоемкость работ для обеспечения рав­

кратов), затрудняющая применение вибраторов и высокока­

чественное бетонирование стыка.

Исследование стыков с петлевыми соединениями пучков

проводилось в МИИТе в 1957—1959 гг. В 1958 г. в ла­

45

бораторных условиях были испытаны шесть образцов-балок расчетным пролётом 5 м с двумя стыками, с расположе­

нием петлевых замков арматурных пучков в сжатой и рас­

тянутой зонах.

Образцы испытывались под действием изгибающего момен­

та при статических и многократно повторных нагрузках.

При изготовлении образцов натяжение арматуры, в том числе расположенной в стыках, производилось путем вытяжки всей цепи пучковой арматуры, соединенной петлевыми замками.

Затем бетонировали соединяемые элементы и омоноличива-

ли стыки. Таким образом, технология сборки отличалась от

реальных условий. Кроме того, стыковые поверхности бло­

ков не обрабатывались, что могло сказаться на характере трещинообразования в бетоне образцов при испытаниях.

Испытания показали возможность осуществления стыков

этого типа в мостовых пролетных строениях. Прочность и выносливость стыка при разрушении оказались не ниже целого1 сечения предварительно напряженной железобетонной

балки. Арматурные пучки, имеющие соединительные петли

диаметром 30 и 20 мм из 5-жлі проволоки с временным со­

противлением 12000—15000 кг/см2, выдержали испытания под многократно повторными нагрузками. Испытаниями выявлено, что при определении трещиностойкости стыка в расчетах

ка хорошо обволакивает петли и замки пучков и составляет

петлевых замках, причем сечения соединяемых элементов имели размеры, близкие к реальным элементам мостовых конструкций.

При испытаниях была отработана технология, осущест­

вленная при монтаже опытного железобетонного пролетного строения в виде балки жесткости с гибкой аркой расчетным

пролетом 55 м. В этом пролетном строении стыком с пет­

левыми замками арматурных пучков на неразъемных паль­

цах (вкладышах) соединены посередине пролета крупнораз­

мерные блоки балок жесткости. При строительстве этого пролетного строения сотрудниками МИИТа и ЦНИИСа

были проведены измерения деформаций в стыке при натяг

46

жении и спуске натяжения. Потери напряжений в армату­

ре протекали в основном в течение суток после ее натяже« ния и в течение двух последующих недель не проявлялись.

При натяжении арматуры и при обжатии бетона в стыке трещин в нем, а также по контактным поверхностям и близ­

лежащей к стыку зоне обнаружено не было.

11. Стыки с соединением арматурных пучков муфтами

В таких стыках (рис. 17) муфты объединяют пучки

предварительно напряженной арматуры соединяемых элемен­

тов в непрерывную цепь, а стыковая полость омоноличи-

вается бетоном.

Рис. 17. Схема стыка с соединением арматурных пучков муфтами

. Муфты для соединения пучков могут быть различными

как по конструкции, так и по принципу соединения. Извест­ ны муфты в виде сболчиваемых полуцилиндрических обойм

(по предложению инж. Д. И. Македонского), с промежуточ­ ным ввинчиваемым стержнем (инж. Ф. Г. Голицына), с

пружинными замками (инж. Г. С. Шаблия), со стыковыми

накладками на болтах (инж. Т. Μ. Богданова), навинчи­

ваемые на анкеры (по системе Бусинер), штыковые с за­

мыканием после поворота посредством выступов (по пред­

ложению инж. В. С. Анциперовского).

Наиболее разработанной и проверенной является конст­

рукция так называемой штыковой муфты, представленной на

рис. 18 [3]. Для соединения пучков арматуры в стыке они

снабжаются анкерными стаканами ЦНИИСа, на концах ко­

торых имеются три упора для зацепления с муфтой. Муфта

имеет такие же три упора и с одной стороны соответствую­

47

щие пазы; с другой стороны находится сплошной кольцевой упор для удобства замыкания при сборке. Муфту предвари­

тельно надевают на один из стаканов. Для замыкания стыка стаканы располагают на одной оси с расстоянием между их торцами в 1—1,5 см. Затем муфту поворачивают на 60° и упоры на анкерных стаканах устанавливаются точно против,

упоров муфты, замыкая стык.

Рис. 18. Соединение мощных арматурных пучков штыковой муфтой:

/—арматурный пучок; 2—стакан; 3—соединительная штыковая муфта; 4—упор- стакана; 5—упор муфты; 6—кольцевой упор муфты

Стыки с соединением арматурных пучков муфтами и по­ следующим омоноличиванием стыковой полости бетоном мо­

гут найти применение для объединения мощных растянутых элементов или прикрепления их в узлах пролетных строе­ ний из предварительно напряженного железобетона.

Стыки со штыковыми муфтами, разработанные в НИИЖТе..

предназначены для элементов пролетных строений из пред­

варительно напряженного железобетона с напряжением пос­ ле бетонирования. Пучки при этом виде стыкования можно

располагать как в закрытых каналах, устраиваемых в бе­

тоне элементов, так и снаружи элементов. Для защиты

пучков, расположенных снаружи элементов в НИИЖТе, пред­

ложена изоляция из пластифицированного винипластиката,

наносимая на пучки в виде раствора.

48

Муфты и стаканы при таком виде соединения целесо­ образно изготовлять литыми (с последующей механической обработкой), применение сварных муфт и стаканов не реко­

мендуется из-за трудности контроля сварки.

Для контроля проектного положения муфты и анкер­ ных стаканов на них следует наносить продольные и попе­

речные риски.

При применении стыков с соединением арматурных пуч­ ков штыковыми муфтами нужно учитывать, что, помимо не­ достатков, свойственных всем стыкам с омоноличиванием стыковых полостей при монтаже, они имеют недостатки сты­

ков с последующим обжатием (зачеканка или заполнение

бетоном тонких зазоров перед натяжением всей цепи соеди­

ненной арматуры) и, кроме того, усложняют монтаж из-за необходимости снятия натяжения (выполненного для воз­

можности транспортировки) во многих элементах для со­

единения муфтами и производства окончательного натяжения.

Исследования стыков с соединениями арматурных пуч­

ков муфтами проводятся в НИИЖТе с 1957 г. Были вы­

полнены статические испытания образцов стыка на муфтах

(без омоноличивания бетоном). В одной группе образцов

пучки состояли из 34 проволок диаметром 5 мм с временным сопротивлением 15000 кг!см2. Их разрушение происходило по

упорам муфт и стаканов при нагрузках от 27,5 до 30,7 т,

поскольку в соответствии с намеченной методикой иссле­

дований они были сделаны менее прочными, чем арматур­

веденная на рис. 18, может быть рекомендована для стыков,

воспринимающих усилия до 150 Для предотвращения выскальзывания пучка из анкерного стакана необходимо на

концах проволок устраивать двойной загиб.

Размеры элементов стыка должны обеспечить равнопроч-

ностъ арматурного пучка и деталей стыка. Требуемая высота