7.3. Конструкції розрізних і температурно-нерозрізних пролітних будов з напружуваною арматурою
Розрізні пролітні будови з напружуваною арматурою виконують збірними і збірно-монолітними з використанням плитних і ребристих початкових елементів. До них відносяться розрізні збірні пролітні будови з арматурою, що напружується на упори, з пустотних плит завдовжки від 6 до 18 м. Вони складаються з укладених паралельно один одному плит, об'єднаних в поперечному напрямі бетонними шпонками для забезпечення спільної роботи (рис. 7.7). Кількість плит в поперечному перетині пролітної будови залежить від габариту моста.
При прольотах 6…9 м плити спираються на ригель через два шару руберойду і цементний розчин товщиною 2...3 см, при великих прольотах – через гумові або металеві опорні частини.
Для автодорожніх і міських мостів розроблені уніфіковані пролітні будови з пустотних плит завдовжки 6, 9, 12, 13 і 18 м. Товщина плит прийнята відповідно 0,3; 0,45; 0,6; 0,75 м. Ширина плит прийнята 1 м. У плитах прольотом 6 і 9 м порожнечі виконують круглими (рис. 7.8, а), а при прольотах 12…18 м – овальними (рис. 7.8, б). Отвори в плитах виконують у вигляді усіченого конуса з підставами, що відрізняються діаметром на величину, що забезпечує витягання пуансонів з сформованої на стенді плити без пошкодження її внутрішньої поверхні.
Армування плит ненапружуваною арматурою проводиться горизонтальними і вертикальними зварними сітками (рис. 7.9).
Рис. 7.8. Поперечні перетини блоків плитних пролітних будов з круглими (а) і овальними (5) порожнечами
Рис. 7.9. Армування блоку ненапружуваною і напружуваною арматурою: 1 – горизонтальні сітки; 2 – вертикальні сітки; 3 – арматура
Горизонтальні сітки 1 плит виготовляють плоскими з кроком стрижнів 150 мм. Арматура в цих сітках є конструктивною, вона не включається в розрахунок. Вертикальні сітки 2 ребер виконані з подовжніх і поперечних ненапружуваних стрижнів гарячекатаної сталі класу А-1 з діаметром стрижнів 8…12 мм. У середній частині прольоту поперечні стрижні розміщуються по конструктивних міркуваннях з кроком 200 мм, а на кінцевих ділянках для забезпечення сприйняття поперечної сили з кроком 100 мм.
Напружувана арматура 3 в плитах виконується з семидротових канатів К-7 діаметром 15 мм або із спарених дротин діаметром 5 мм періодичного профілю. Вона розташовується в нижній частині плити в зонах, що примикають до ребер, розділяють порожнечі.
Поперечне об'єднання плит здійснюється за допомогою бетонних шпонок (рис. 7.10). Цей вузол здатний сприймати тільки поперечну силу між блоками, але це досить для замонолічування, оскільки згинальні моменти, в поперечному напрямі вузьких пролітних будов практично не виникають.
Рис. 7.10. Вузол замонолічування блоків плитної будови
Для прольотів 12, 15, 18, 21, 24 і 33 м розроблено і ребристі уніфіковані заздалегідь напружені пролітні будови з натягненням арматури на упори. Вони компонуються з цілоперевожуваних балок таврового перетину (рис. 7.11). Зміна ширини моста досягається зміною кількості балок, що встановлюються по ширині моста на відстані 210…240 см. Об'єднання балок проводиться по плиті проїзної частини подовжніми швами замонолічування. Тротуари виконані зазвичай зниженого типу з огорожами поручнів і захисних. Одяг проїзної частини звичайний з поперечним ухилом. У тротуарів розташовуються трубки водовідведень.
Конструкція таврових балок ребристих пролітних будов приведена на рис. 7.12. Висота таврових балок складає приблизно 1/20 прольоту. Товщина плити проїзної частини раніше прийнята була 15 см, в даний час товщина плити збільшується до 18 см за рахунок збільшення товщини захисного шару до 5 см з міркувань забезпечення необхідної довговічності пролітної будови. Товщина ребер в середній частині прольоту 16 см, в приопорних зонах збільшується до 26 см. У нижній частині ребра розширені для забезпечення розміщення пучків напружуваної арматури.
Рис. 7.11. Компоновка поперечного перетину збірних ребристих пролітних будов з напружуваною арматурою
Рис. 7.12. Поперечний перетин ребристих балок в прольоті і на опорі і їх армування ненапружуваною і напружуваною арматурою
Крайні балки пролітних будов відрізняються від проміжних кількістю пучків напружуваної арматури, а також наявністю односторонніх випусків арматури.
Плита цих пролітних будов армується двома плоскими зварними сітками, розміщеними у нижній і верхньої її кромок. Стінка армується двома зварними сітками, розміщеними у зовнішніх поверхонь. Вони мають конструктивні подовжні стрижні і робочі поперечні стрижні. Подовжні стрижні примикають до стінок і грають роль протиусадочної арматури.
Нижнє ребро балок армується двома зварними каркасами, що охоплюють зону розміщення пучків напружуваної арматури.
У зоні приєднання плити до стінок похило розміщені стрижні протиусадкової арматури.
Напружувану арматуру в цих балках виконують з високоміцного дроту діаметром 3…6 мм, що дозволяє економити метал і створювати в арматурі високу напругу. Для зручності армування високоміцний дріт діаметром 5 мм об'єднують в пучки (рис. 7.13) з числом дротин від 18 до 60.
Дроту в пучку розташовуються концентрично з обмоткою кожного ряду тонким дротом. Пучок може бути утворений з готових семидротяних пучків. При армуванні балок використовують прямолінійні і криволінійні пучки (рис. 7.14).
Прямолінійні пучки по всій довжині нижнього поясу балки технологічніші, ніж криволінійні. Але у стадії створення попереднього натягнення у верхньому поясі балок може виникати велика розтягуюче напруження. У цей період балка завантажена тільки власною вагою і ексцентрично прикладеною силою попереднього обтискання. Для запобігання тріщинам в цій ситуації при прямолінійному розташуванні пучків арматури частина з них слід виключати з роботи в приопорній зоні шляхом розміщення в поліетиленових трубках або шляхом ізоляції паклею.
При армуванні криволінійними або полігональними пучками в приопорних зонах відмічена раніше ситуація не виникає. Крім того, на приопорних ділянках створюється зусилля попереднього натягнення, прикладене під кутом до горизонталі. Вертикальна складова цього зусилля зменшує поперечну силу на приопорній ділянці, знак якої протилежний знаку поперечної сили від зусилля попереднього натягнення в пучку. Зменшення сумарної поперечної сили у опори дозволяє зменшити витрати стали на хомути або зменшити товщину стінки.
Передача зусилля з пучка на бетон після його тверднення здійснюється за допомогою спеціальних анкерів. На рис. 7.15 приведена конструкція каркасно-стрижньового анкера Міїта. Він має сталевий стрижень 4, на середині довжини якого закріплена діафрагма 5 з пазами, а по кінцях – хрестоподібні упори 2.
Рис. 7.13. Конструкція пучка напружуваної арматури
Рис. 7.14. Розташування прямолінійних і криволінійних пучків напружуваної арматури по довжині балки
У анкері пучок 1 напружуваної арматури розчленовується на чотири пучки і прихоплюється по його кінцях у хрестоподібних упорів дротяними скручуваннями 3. У порожнину, що утворюється, між пучками проникає бетон, який заклинює пучок в бетонному масиві балки. Для посилення бетону в місці передачі зусилля перед анкером встановлюють спіральну арматуру.
Рис. 7.15. Конструкція каркасно-стрижневого анкера:
1 – пучок; 2 – хрестоподібні упори; 3 – скрутка з м'якого дроту; 4 – стрижень; 5 – діафрагма з пазами; 6 – отвір для закладу дроту скручування
Натягнення пучків на упори і передача зусилля на бетон проводиться при 80 % його міцності з дотриманням симетричності натягнення і передачі шляхом почергового обрізання двох симетричних пучків.
У випадку, якщо не представляється можливим транспортувати балки, що цілісно перевозяться, застосовують пролітні будови, утворені з складених по довжині балок з натягненням арматури на бетон. Проектом уніфікованих збірних пролітних будов передбачені складені по довжині балки завдовжки 15, 18, 24, 33 і 42 м.
Пролітні будови з цих балок компонуються в поперечному напрямі так само, як і з тих, що цілісно-перевозяться. При цьому можливе створення їх як діафрагмових, так і як бездіафрагмових. Зміна ширини моста досягається зміною кількості балок.
Кожна балка складається з окремих заздалегідь виготовлених блоків (рис. 7.16), армованих ненапружуваною арматурою у вигляді каркасів. Для розміщення напружуваної арматури в блоках влаштовують канали, які можуть бути внутрішніми (закритими) або зовнішніми (відкритими). Всі проміжні (внутрішні) блоки приймаються завдовжки 6 м з міркувань транспортування і такелажу, а кінцеві блоки приймаються завдовжки 4,5 або 3 м, що визначається необхідністю забезпечення проектної довжини пролітної будови.
Балки пролітної будови отримують шляхом укрупнюючої збірки з блоків на майданчику у об'єкту, що будується. Блоки встановлюють на майданчику в проектній послідовності і замонолічують по швах цементним розчином або клеєм. Після цього в канали протягують напружувану арматуру і створюють в ній зусилля натягнення, яке відразу передається на бетон. На торцях кінцевих блоків передбачені сталеві листи товщиною 20 мм, які служать упором для анкерів при натягненні арматури.
Ненапружувана арматура в цих блоках така ж, як у відповідних балках, що цілісно-перевозяться. Проте вона не стикується в поперечних швах замонолічування балок, що знижує надійність роботи поперечних балок на поперечну силу в поперечних швах замонолічування.
Рис. 7.16. Складені по довжині балки з натягненням на бетон
Напружувана арматура збірних по довжині балок виконується з пучків дротин діаметром 5 мм. Частина пучків проходить прямолінійно в закритих каналах по всій довжині балки, інша частина відгинається вгору по прямолінійних каналах.
Закріплення пучків на торцях балок забезпечується конусними анкерами (рис. 7.17), що складаються з корпусу обойми 2 і конусної пробки 1.
Натягнення арматури проводиться в два-три прийоми, перше натягнення здійснюють до затвердіння клею, що забезпечує хороше заповнення поперечних швів при мінімальній їх товщині.
Конструкція вузлів об'єднання балок ребристих бездіафрагмових і діафрагмових пролітних будов з напружуваною арматурою аналогічні відповідним конструкціям вузлів об'єднання балок ребристих бездіафрагмових і діафрагмових пролітних будов з ненапружуваною арматурою.
Розрізні пролітні будови на всіх опорах мають деформаційні шви, які при експлуатації моста створюють ряд проблем:
• порушується їх герметичність, унаслідок чого вода проникає на торці пролітної будови і опори і створює умови для подальшої деструкції бетону і корозії арматури;
• порушується рівність проїзної частини, унаслідок чого посилюється динамічна дія тимчасового навантаження і порушується комфортність і безпека руху.
Ці проблеми усуваються при застосуванні температурно-нерозрізних пролітних будов (рис. 7.18). Температурно-нерозрізними пролітними будовами називають пролітні будови, утворені шляхом об'єднання розрізних балочних пролітних будов в рівні проїзної частини так, щоб при горизонтальних і температурних діях вони працювали як нерозрізні, а при вертикальних діях – як розрізні. Конструкція об'єднання пролітних будов повинна забезпечувати сприйняття горизонтальних зусиль і не перешкоджати повороту їх торців.
Рис. 7.17. Конструкція і схема роботи конусного анкера: 1 – конусна пробка; 2 – корпус обойми
Рис. 7.18. Ланцюг температурно-нерозрізних пролітних будов:
1 – деформаційний шов; 2 – сполучна плита; 3 – рухомі опорні частини; 4 – нерухома опорна частина
Група розрізних пролітних будов об'єднаних таким чином створюють температурно-нерозрізний ланцюг. Необхідно прагнути до створення можливо більшої довжини такого ланцюга. Характер деформації цього ланцюга при дії температури залежить від способу розстановки рухомих і нерухомих опорних частин. Зсув пролітної будови походить від нерухомої опорної частини в обидві сторони.
Залежно від типу конструктивного рішення розрізні пролітні будови об'єднуються в температурно-нерозрізні різними способами:
• ребристі пролітні будови – по плиті проїзної частини в межах всієї ширини пролітної будови (рис. 7.19, а);
• плитні пролітні будови – стиковими накладками (рис. 7.19, б).
Для забезпечення об'єднання збірних ребристих пролітних будов по плиті проїзної частини початкові елементи виготовляють з недобетонованою на кінцях плитою з випусками горизонтальної арматури (див. рис. 7.19, б). Довжину сполучної плити приймають не менше відстані між опорними перетинами суміжних пролітних будов. В межах цієї частини плити укладається пружна прокладка між плитою і ребром балки і не допускаються вертикальні випуски арматури з ребра. Пружна прокладка забезпечує можливість розподілу повної лінійної деформації, що виникає в плиті при повороті пролітної будови.
Об'єднання плитних пролітних будов в температурно-нерозрізні здійснюється за допомогою стикових металевих накладок або стрижнів (див. рис. 7.19, б).
Рис. 7.19. Способи об'єднання ребристих (а) і плитних (б) пролітних будов в температурно-нерозрізні