Otvety_na_ekz

17. Для чего нужны деформационные швы и опорные части в мостовых сооружениях. Виды деформационных швов и области применения.

Деформационные швы для компенсации больших деформаций в сооружениях, испытывающих динамические воздействия, имеют специальные конструктивные элементы заводского изготовления.

Деформационные швы должны обеспечивать плавный и безопас­ный проезд транспортных средств по сооружению. На них действуют значительные нагрузки. Деформационные швы в большей степени, чем пролетные строения, подвержены колебаниям температуры, а так­же воздействию химикатов, применяемых против образования голо­леда. В местах расположения деформационных швов повышается опас­ность повреждений покрытия и прилегающих к шву элементов пролет­ных строений. Деформационные швы в многопролетных со сложным расположением в плане и профиле городских транспортных сооруже­ниях должны обеспечивать большие смещения концов пролетных строе­ний, удовлетворять нормативам надежности, долговечности, а также эстетическим требованиям.

По внешнему виду конструкции деформационных швов можно под­разделить на открытые, закрытые, заполненные и перекрытые.

Открытый тип шва предполагает сохранение незаполненного зазо­ра между сопрягаемыми элементами конструкций. Деформационные швы закрытого типа, поверх которых покрытие проходит непрерывно, обеспечивают перемещения концов пролетных строений до 15—20 мм. Основной недостаток закрытых швов, состоящий в создании трещин и бугров в покрытии, может быть исключен путем нежесткого арми­рования асфальтобетона (напри­мер, сетками из стекловолокна) или повышением его деформатив-ности за счет специальных доба­вок. Из швов заполненного типа наибольшее распространение по­лучили конструкции с заполне­нием битумной мастикой и резино­выми компенсаторами. Такого типа швы не требуют постоянного ухо­да, не вызывают заметных колеба­ний автомобилей, бесшумны и достаточно герметичны.

7297393_w200_h200_deformacionniyshovКонструкции швов с мастика­ми целесообразны для обеспече­ния перемещений до 15 мм. В зарубежной практике для заполнения швов применяют бо­лее долговечные и эластичные неопреновые вкладыши и полиурета-новые мастики.

При перемещениях более 15 мм для городских эстакад наиболее удобны деформационные швы с резиновыми компенсаторами. Такие швы можно использовать как в прямолинейных, так и в криволиней­ных пролетных строениях. В швах с раскрытием до 50 мм применяют резиновые компенсаторы выпуклой лотковой, трубчатой, ленточной формы или в виде полос со сложной формой сечения. Такие швы обеспечивают перемещения до 50 мм. При этом в покрытии проезжей части остается щель переменной ширины, которая не создает заметных помех для движения

транспорта. Резиновые компенсаторы закрепляются и удерживаются за счет предварительного сжатия, при­клеивания клеями холодного отверждения или привулканизированием к металлическому окаймлению. Возможно крепление компенсаторов с помощью стальных прижимных полос и болтов.

Свободные перемещения свыше 50 мм допускают резиново-метал-лические компенсаторы. Компенсаторы так называемого модульного типа состоят из нескольких компенсаторов с промежуточ­ными стальными элементами, скользящими по опорным балочкам с антифрикционным покрытием. При этом резиновые элементы склеива­ют с металлом горячим способом. Такие компенсаторы целесообразно применять при перемещениях до 100 мм.

Наиболее полно высокоэластичные свойства резины используются в немодульных швах с резиновыми плитами Hangar-A-380-Leipzig-1толщиной 50—70 мм

иши­риной 300—600 мм. Подобные швы применяют при пере­мещениях до 100 мм.

Сцелью повышения коррозиеустойчивости в конструкциях деформа­ционных швов применяют элементы нз синтетических материалов. Полихлоропреновая регулирующая система шарнирно сое­диненных элементов удерживает средний стальной профиль в одном и том же положении. Использование дополнительных стальных элемен­тов способствует увеличению перемещений до 600 мм.

Для обеспечения свободы больших перемещений наряду с резино­выми компенсаторами в деформационных швах городских мостов и тран­спортных сооружений применяют скользящие стальные листы. При этом различают швы с плоским, скошенным и плавающим листами, обеспечивающие перемещения соответственно до 100, 200 и 300 мм.

deformacionnye_shvy_1Конструкция шва с плоским листом состоит из окаймления с реб­рами жесткости, скользящего по резиновым подкладкам стального листа и прижимного устройства. Для улучшения сцепле­ния колес автомобилей с листом его поверхность делают гофрирован­ной. Система пружин обеспечивает плотное прилегание скользящих листов к окаймлениям и тем самым препятствует хлопанию листов при проходе через шов автомобилей.

В швах со сплошными листами они перемещаются по наклонному окаймлению. Изменяя угол наклона окаймления, можно обеспечить различные перемещения концам пролетных строений. Конструкция шва с плавающим скошенным листом, помимо отмеченных выше эле-

ментов, имеет в своем составе регулирующее устройство, удерживаю­щее лист по оси шва, не допуская его перекосов.

Вместо сплошных листов в деформационных швах с раскрытием до 300—400 мм применяют гребенчатые стальные плиты. Обычно скользящие гребенчатые плиты

жестко прикрепляются к окаймлению. Гребенчатые швы косых пролетных строений имеют ко­сые гребенки, зубья которых направлены вдоль оси сооружения. В криволинейных пролетных строениях используют гребенчатые швы с треугольными зубьями.

К недостаткам деформационных швов со скользящими листами и гребенчатыми плитами относятся: водо- и грязепроницаемость, необ­ходимость очистки и окраски элементов, большой расход стали.

Совершенствование конструкций деформационных швов связано с все большим применением дешевых и менее дефицитных материалов, снижением их материалоемкости, повышением герметичности.

Для перемещений до 20 мм (в мостовых сооружениях с пролетами до 20 м) используются деформационные швы в виде резинового Т-образного компенсатора, приклеиваемого к бетону или металлу одной из стыкуемых конструкций и закрываемому гидроизоляцией и покрытием в 2 вариантах:

битуминизированным песком толщиной, соответствующей толщине защитного слоя на сопрягаемых пролетных строениях, и асфальтобетона, армированного георешеткой;

щебнемастичным составом.

Деформационный шов Т-образный Транспортный деформационный шов в качестве продольного шва для двухпутного моста

Для компенсации перемещений до 60 (80) мм применяются деформационные швы с гибким резиновым компенсатором, заделываемым в металлические окаймления в уровне асфальтобетонного покрытия. Предлагаемая конструкция отличается от аналогов применением для заделки компенсатора системы «ласточкин хвост» и использованием металлических деталей с профилем, вытачиваемым из прокатного листа. Металлоконструкции окаймления заделываются в бетон пролетного строения и/или устоя с помощью омоноличиваемых анкеров или привариваются к плите металлического пролетного строения с ортотропной плитой.

Деформационный шов на 60 мм на Матисовом мосту в Санкт-Петербурге Конструкции деформационного шва на 80 мм перед отправкой с завода на объект

в Сочи

Деформационные швы, рассчитанные на компенсацию деформаций в 60 и 80 мм, конструируются с креплением сопрягаемых элементов с помощью химических анкеров.

Такое решение имеет высокую степень ремонтопригодности, так как не требует разборки бетона пролетных строений и устоев. Это решение более надежно, чем конструкции швов с закреплением окаймлений в слое асфальтобетона.

Деформационный шов на железнодорожной эстакаде в г. Сочи Деформационный шов на 60 мм на мосту в Иркутской обл.

Для перемещений до 120—240 мм предлагаются модульные деформационные швы. За счет применения простейших механических синхронизаторов перемещений (типа «пантограф»), — предлагаемые конструкции деформационных швов характеризуются не только простотой изготовления, но и высокой надежностью. При этом швы обеспечивают бесшумность, герметичность и др.

Для перемещений до 400 мм — листовые металлические деформационные швы гребенчатого типа с эластично-антифрикционными прокладками. Такая конструкция деформационного шва представляет собой модернизированное традиционное решение шва с подпружиненной гребенчатой плитой скольжения.

Гребенчатые пластины крепятся к пролетным строениям и устоям болтами с проезжей части моста. В отличие от аналога, предлагаемая конструкция не имеет выступающих на поверхность проезжей части крепежных элементов (установка и подтяжка болтов и тарельчатых пружин производится снизу).

Кроме того, каждая гребенчатая пластина соединена с пролетным строением шарниром типа «рояльной петли», что гарантирует сохранение ее в проектном положении даже в случае непредвиденного разрыва стяжных болтов. Эластичноантифрикционные прокладки обеспечивают снижение уровня шума. Изготовляются гребенчатые деформационные швы консольного типа, широко применяемые в разводных мостах.

Секция гребенчатого деформационного шва для моста через р. Неву на автодороге М-18 «Кола» перед отгрузкой с завода Амортизаторы деформационного шва

гребенчатого типа

В качестве деформационно-осадочных швов в подпорных стенах, транспортных и пешеходных тоннелях — применяются трехкулачковые резиновые компенсаторы (гидрошпонки), заделываемые в монолитный бетон конструкций.

Комбинация из Т-образных и трехкулачковых резиновых компенсаторов образует систему «ватерстоп» применяемую для гидроизоляции швов тоннелей и подпорных стенок.

Для железнодорожных мостов с ездой на балласте, строящихся в обычных условиях и в сейсмоопасных районах применяются деформационные швы с резиновыми компенсаторами на перемещения 60 и 200 мм.

Особенностями этих деформационных швов являются:

недопущение попадания воды из балластного корыта на подферменные площадки

опор;

недопущение попадания балласта на резиновый компенсатор; дополнительная защита антикоррозийных покрытий от износа; удобство монтажа конструкции полной заводской готовности; ремонтопригодность.

Конструкции деформационного шва для сооружений железной дороги, сборка на заводе Конструкции деформационного шва для сооружений железной дороги, установка на объекте (путепровод в г. Адлере)

Устройство деформационных швов в кровле определяется геометрией здания и конструкцией. Деформационные швы устраиваются в кровле всегда:

если в этом месте проходит деформационный шов здания; если длина здания или ширина более 60 м;

вместах стыка кровельных оснований с разными коэффициентами линейного расширения (бетонные плитыперекрытия, примыкающие к основанию из оцинкованного профлиста);

если кровля примыкает к стене соседнего здания;

вместах изменения направления укладки элементов каркаса здания, прогонов, балок и элементов основания кровли;

вместах изменения температурного режима внутри помещений.

Чтобы снизить вероятность протечки кровли через деформационный шов необходимо уклоны на кровле сформировать таким образом, чтобы вода уходила в разные стороны от деформационного шва.

В процессе эксплуатации конструкции деформационных швов должны удовлетворять следующим требованиям:

не нарушать плавности движения автомобилей по мосту; соответствовать условиям безопасности (исключать прокалывание шин,

обеспечивать хорошее их сцепление с элементами конструкций); обеспечивать возможность осмотра и ухода.

В конструкциях должны быть исключены удары одних, элементов о другие.

Предъявляемые к конструкциям швов технологические и эстетические требования предусматривают:

простоту изготовления и монтажа, несложную замену элементов; максимальную заводскую готовность; максимальное количество стандартных деталей и узлов;

хороший внешний вид с проезжей части и фасада моста.

Конструкции швов должны отвечать требованиям «Технических правил по экономному расходованию металла в строительстве» (ТП 101-61). Срок службы окаймления и анкеровки должен быть не менее срока службы моста. Элементы, которые могут быть заменены в процессе эксплуатации (резиновые компенсаторы, герметизирующие мастики, скользящие листы), можно рассчитывать на меньший срок

— срок службы покрытия.

При разработке конструкций деформационных швов следует учитывать специальные требования, предъявляемые к пролетным строениям мостов и путепроводов:

плита проезжей части железобетонных и сталежелезобетонных пролетных строений не должна бетонироваться на ширине В, достаточной для размещения анкеровки шва, либо иметь специальные закладные детали для закрепления конструкций деформационных швов;

толщина железобетонной плиты на конце пролетного строения должна быть увеличена для размещения конструкции шва, надежной анкеровки окаймления и снижения вибрации стальных элементов швов;

в балочной клетке стальных пролетных строений концевые участки усиливают вертикальным, расположенным поперек оси моста листом, высота которого превышает высоту ребер жесткости настила; толщина листа не менее 16 мм.

Перемещения в шве, мм

В, см, не менее

Толщина слоя бетона от низа гидроизоляции, см, не менее

В швах со скользящими гребенчатыми плитами — не менее 90 см.

Конструкции деформационных швов и область их применения

Деформационные швы по внешнему виду и характеру работы подразделяют на закрытые, заполненные и перекрытые.

Взакрытых деформационных швах горизонтальные перемещения концов пролетных строений воспринимаются за счет деформации уложенного без разрыва над зазором армированного либо неармированного асфальтобетонного покрытия.

Взаполненных деформационных швах горизонтальные перемещения концов пролетных строений вызывают деформации заполнителя в зазоре между торцами смежных конструкций. К швам заполненного типа относят конструкции с заполнением мастикой или с резиновыми вкладышами — компенсаторами. Конструкции швов заполненного типа выполняют простыми или модульными, когда элемент заполнения повторяется в зазоре несколько раз.

Вперекрытых швах горизонтальные перемещения концов пролетных строений вызывают изменение положения перекрывающего зазор элемента относительно окаймления или оси шва. К швам перекрытого типа относят конструкции со скользящими листами, гребенчатыми и откатными плитами и т.п.

Выбор типа деформационного шва зависит от величин перемещений концов пролетных строений, которые определяют от воздействий временной нагрузки, температурных и длительных воздействий. Перемещения, допускаемые на те или иные конструкции швов, должны быть больше, возможных перемещений концов пролетных строений.

Закрытые деформационные швы с неармированным асфальтобетонным покрытием толщиной h = 7 см применяют в зависимости от средней температуры наиболее холодных суток tнс при следующих длинах железобетонных пролетных строений:

(Lпр — длина или часть длины пролетного строения, с которой собираются перемещения).

При другой толщине покрытия величины пролетов, при которых допускается устройство закрытых деформационных швов, определяют умножением величины пролета Lпр на коэффициент К, принимаемый равным 0,8 при h = 5 см; 1,2 при h = 10

см; 1,3 при h = 12 см.

Закрытые деформационные швы с армированным покрытием в зависимости от средней температуры наиболее холодных суток применяют при следующих длинах железобетонных пролетных строений:

Армирующие сетки располагают в два ряда: под нижним слоем и между слоями асфальтобетонного покрытия.

Конструкция деформационного шва закрытого типа при армированном асфальтобетонном покрытии: 1 — покрытие; 2 — армирующие сетки; 3 — защитный слой; 4 — гидроизоляция; 5 — отделяющая прокладка; 6 — пластина, перекрывающая зазор; 7 — компенсатор; 8 — анкерный стержень; 9 — мастика; 10 — пористый заполнитель

Деформационные швы с мастичным заполнением устраивают на пролетных строениях с асфальтобетонным и цементобетонным покрытиями. Область их применения ограничивается величинами перемещений, определяемыми исходя из величины зазора между торцами, характеристик мастик, категории дороги, а также типа покрытия. Для увеличения допускаемых перемещений при асфальтобетонном покрытии у кромок швов устраивают бетонные приливы.

Деформационные швы с заполнением мастикой при асфальтобетонном покрытии (а); при устройстве бетонного прилива (б) и при цементобетонном покрытии (в): 1 — асфальтобетонное покрытие; 2 — защитный слой; 3 — мастика; 4 — пористый заполнитель; 5 — гидроизоляция; 6 — выравнивающий слой; 7 — анкерный стержень; 8 — компенсатор; 9 — плита пролётного строения; 10 — бетонный прилив; 11 — цементобетонное покрытие

На пролетных строениях городских мостов и путепроводов при расположении под ними служебных помещений, а также на дорогах I категории деформационные швы устраивают с бетонными приливами или со стальным окаймлением. При этом предельные перемещения уменьшают на 20 %.

В деформационных швах закрытого и заполненного мастикой типов металлические компенсаторы применяют только при косине пролетных строений до 60°. При большей косине необходимо применять неметаллические компенсаторы.

Деформационные швы с резиновыми компенсаторами К-8 применяют при перемещениях до 50 мм в мостах и путепроводах на дорогах I-V категорий и в городах. На дорогах I категории и в городах допускается устройство модульных швов с двумя рядами компенсаторов, обеспечивающих перемещения до 100 мм

Деформационные швы с резиновыми компенсаторами применяют в районах, минимальная среднесуточная температура воздуха которых выше температуры хрупкости резины (tнс ≥ txp +5 °С).

Пример конструкций деформационных швов с одним (а, б) и двумя (в) рядами резиновых компенсаторов К-8; 1 — окаймление; 2 — ребро жесткости; 3 — резиновый компенсатор; 4 — заклинивающая полоса; 5 — зазор, заполняемый мастикой; 6 — закладная деталь; 7 — анкеры; 8 — хомут; 9 — концевой участок плиты, бетонируемый при установке конструкций швов 10 — продольное ребро; 11 — опорная балка; 12 — резиновая прокладка; 13 — ниша в окаймлении

Деформационные швы перекрытого типа применяют при перемещениях до 400 мм. Различают следующие их разновидности:

сплоским скользящим листом (тип ПС) скользящий лист одной стороной опирается на окаймление неподвижно, другой стороной скользит по резиновой прокладке;

со скошенным скользящим листом (тип ПС-C) — скользящий лист одной стороной опирается на окаймление неподвижно, другой стороной, имеющей сверху и снизу скосы, скользит по наклонному окаймлению;

сплавающим скользящим листом (тип ПС-СП) — скользящий лист, имеющий сверху и снизу скосы, скользит двумя сторонами по наклонным окаймлениям;

сгребенчатой скользящей плитой (тип ПГ-С) — плита одной стороной опирается на окаймление неподвижно, а другой стороной, имеющей зубья, скользит по резиновой прокладке;

сгребенчатыми консольными плитами (тип ПГ-К), толщина которых составляет

40-80 мм.

Примеры конструкций деформационных швов перекрытого типа со скользящими листами: плоским (а), скошенным (б) и плавающим (в): 1 — покрытие; 2 — защитный слой; 3 — гидроизоляция; 4 — зазор, заполняемый мастикой; 5 — опорная полоса; 6 — окаймление с ребрами жесткости; 7 — скользящий лист; 8 — пружина; 9 — резиновая прокладка; 10 — анкеры; 11 — шкафная стенка устоя; 12 — водоотводный лоток; 13 — уплотнительное резиновое кольцо; 14 — прижимное ребро

Примеры конструкций деформационных швов с гребенчатыми плитами скользящего (а) и консольного (б) типов:1 — окаймление; 2 — гребенчатая плита; 3 — высокопрочный болт; 4 — ребро жесткости; 5 — хомут; 6 — монолитный бетон, укладываемый после монтажа конструкций швов; 7 — водоотводный лоток; 8 — пружина в стакане; 9 — резиновая прокладка

Перекрывающие зазор элементы прижимают к окаймлению с помощью пружин. В швах типов ПС и ПГ-С листы и плиты удерживаются в центральном положении с помощью распределительных устройств.

Область применения деформационных швов перекрытого типа

Г — улицы и дороги в городах.

При перемещениях, превышающих 300 мм, применяют конструкции швов откатного типа.

Не допускается применение швов со скошенным скользящим листом и гребенчатыми плитами в пролетных строениях, расположенных на кривой в плане.

Материалы и требования к ним

В деформационных швах закрытого и заполненного (с мастичным заполнением) типов для компенсаторов применяют:

латунь полосовую толщиной 1,5 — 2,0 мм по ГОСТ 931-78 «Листы и полосы латунные. Технические условия»;