Вопрос 26. Усиление заклепочных прикреплений высокопрочными болтами.

Выносливость элементов клепаных пролетных строений можно повысить заменой в прикреплениях заклепок крайних рядов высокопрочными болтами. Замена наиболее нагру­женных заклепок в двух-трех крайних рядах высокопрочными болтами значительно повышает ус­талостную долговечность при­крепляемого элемента и замед­ляет процесс расстройства ос­тавшихся в соединении за­клепок.

При усилении обычно применяют соединения на высокопрочных болтах. Такие соединения обладают большей по сравнению с зак­лепочными соединениями жесткостью, что обеспечивает хорошую совместную работу старого и вновь добавляемого метал­ла и повышает эффективность его использования, имеют более низкую концентрацию напряжений. Усилия в соединениях на высокопрочных болтах передаются только силами трения на поверхностях контактов скрепляемых элементов, вызванных затяжкой болтов.

Соотношение диаметров заклепок ВПБ:

Заклепки	ВПБ
19-21	18
23-25	22
26-27	24

Значительный объем ремонтных работ включает в себя замену дефектных слабых заклепок в заклепочных соединениях, замену и подтяжку болтов - в болтовых. Слабые и дефектные заклепки после­довательно заменяют высокопрочными болтами, удаляя одновремен­но не более одной заклепки в интервалы между поездами, а в прикреп­лениях с большим числом заклепок - не более 10% общего числа заклепок прикрепления. Во избежание расстройства соседних закле­пок, деформации заклепочных отверстий и повреждений основного металла дефектные заклепки удаляют в два этапа: сначала высверли­вают головку заклепки пустотелым сверлом (а) или срезают газовым резаком (б), не допуская силь­ного нагрева основного металла.

а – пустотелым сверлом; 1 – срезается сверлом; 2 – выбивается бородком; б – резаком; 1 – заклепка; 2- мундштук; 3 – опорный центр.

Часто головку заклепки срубают зубилом, предварительно просверлив в ней отверстие диаметром на 4-5 мм меньше диаметра стержня заклепки и глубиной на 1-3 мм больше высоты головки. Затем стержень заклепки выби­вают из отверстия бородком или высверливают (если невозможно выбить). Диаметр высокопрочных болтов принимают на 1—3 мм меньше диаметра заменяемых заклепок.

Болты затягивают в два приема: сначала ручным ключом или гайковертом до упора, затем окончательно динамометрическим ключом до расчетного усилия.

Вопрос 71. Способы усиления балочных железобетонных пролетных строений.

Целью усиления является повышение эксплуатационных качеств, основным из которых является грузоподъемность.

Способы усиления:

1. Путем увеличения поперечного сечения, добавлением нового материала (бетон, арматура, металлический лист).

2. Путем изменения статической схемы (объединение в неразрезные схемы, устройство новых опор).

3. Комбинированный способ усиления (путем использования принципа внешнего армирования металлическими листами).

Небольшое усиление (на 10—15 %) выполняют добавлением арматуры в растянутой зоне поясов. Арматуру приваривают к нижним рядам существующей: для этого удаляют защитный бе­тонный слой до половины толщины стержней нижнего ряда и к ним приваривают добавляемые стержни через коротыши длиной 10—20 см (а), затем омоноличивают (торкретирование) зону усиления. Высота балки увеличивается незначительно, а грузоподъемность возрастает в основном за счет добавляемой арматуры, которая будет работать только на усилия от временной нагрузки.

Повышения грузоподъемности пролетного строения на 15—35 % достигают увеличением высоты балок и площади рабочей арма­туры приваркой арматурного каркаса (б), состоящего из продольных изогнутых стержней и коротких хомутов. После удаления защитного слоя добавляемую продольную арматуру сое­диняют с существующей приваркой наклонных коротышей и хо­мутов. После установки арматурного каркаса зону усиления бето­нируют в опалубке бетоном на мелком щебне или цементно-песчаным раствором. Бетон подают через загрузочные воронки сбоку под напором столба до 1 м и уплотняют вибраторами, закрепляемыми на опалубке. Для улуч­шения сцепления старого и нового бетонов поверхность тщатель­но обрабатывают. На обетонируемую поверхность рекомендуется наносить тонкую (до 1 мм) эпоксидно-тиоколовую или полимер-цементную прослойку. Бетон следует применять пластичный, по возможности на быстротвердеющем, безусадочном или расширяю­щемся цементе.

1 – зона усиления; 2 – существующая арматура; 3 – арматура усиления; 4 – сварные швы; 5 – наклонный коротыш; 6 – хомут.

Главные балки ребристых пролетных строений можно усили­вать увеличением площади рабочей арматуры нижнего пояса и стенок. Таким образом на одном из мостов были усилены балоч­ные пролетные строения длиной 15 м, на которых обнаружили много поперечных и наклонных трещин. Главные балки пролетных строе­ний заключили в железобетонную «рубашку» толщиной снизу 20 см и с боков по 5 см. Основная добавленная арматура диаметром 36 мм состояла из трех видов стержней — приварен­ных к существующим, отгибаемых вверх по боковым граням балок и обрываемых в растянутой зоне. По боковым граням балок по­ставили горизонтальные стержни диаметром 12 мм, привязанные к хомутам, охватывающим арматуру в нижней зоне. Хомуты верх­ними концами приварили к арматуре плиты, а нижними — к ра­бочей арматуре балок. «Рубашку» бетонировали в деревянной опалубке. Для улучшения включения элементов усиления в работу от внешних нагрузок целесообразно предварительно напрягать до­бавляемую арматуру.

Возможности усиления железобетонных пролетных строений с изменением их статической системы ограничены. По соображе­ниям конструктивного порядка и требований минимального ог­раничения движения поездов во время ведения работ целесооб­разно для усиления применять шпренгели. Их обычно образуют из двух ветвей, располагаемых симметрично по отноше­нию к ребрам балки, очертание их может быть прямолинейным или полигональным. При прямолинейном шпренгеле в балке умень­шаются только изгибающие моменты, а при полигональном — изгибающие моменты и поперечные силы.

Шпренгели выполняют из стержневой высокопрочной арма­туры, тросов, пучков из высокопрочной проволоки, прядей и т. п. Для эффективного включения шпренгелей в работу производят предварительное напряжение.

Для закрепления и напряжения шпренгелей используют ан­керные устройства, применяемые при изготовлении предваритель­но напряженных железобетонных конструкций. Напряжение шпрен­гелей производят оттяжкой их в вертикальной плоскости домкрата­ми, а шпренгелей из арматурных стержней—электронагревом или за­кручиванием гаек.

Усиление балок полигональными шпренгелями (а, б, в) и прямолинейным (г):

1 – шпренгель; 2 – анкер; 3 – распорка; 4 – упор.