 |
Балка; 2 - горизонтальный стальной лист; 3 - стальная полоса; 4 - наклонный лист; 5 - фасонка; 6 - вертикальный лист; 7 - высокопрочная шпилька; 8 - боковая полосовая арматура
|
|
|
|
Усиление ребристых пролетных строений прибетонированием и наклейкой дополнительной арматуры
Усиление ребристых пролетных строений автодорожных мостов включает мероприятия по усилению продольных (главных) балок, поперечных (диафрагм) и плиты проезжей части.
Особенностью ребристых пролетных строений является доступность их элементов для выполнения всех видов ремонтных работ и усиления. Поэтому с 40-х годов широкое распространение получили способы ремонта с установкой рабочей арматуры усиления и нанесением дополнительного слоя бетона [5]. Для этого удаляют защитный слой бетона (как правило, слабопрочный и трещиноватый) и оголяют нижний ряд арматуры ребра до половины ее диаметра. В зависимости от требуемой величины усиления применяют одну из трех схем, изображенных на рис. 1а, б, в. Для повышения грузоподъемности на 10 - 15 % по нормальным сечениям балок арматуру усиления размещают рядом с существующей и объединяют с ней сваркой при помощи коротышей длиной 10 - 20 см (см. рис. 1а). Затем защитный слой восстанавливают торкретированием или омоноличивают в опалубке.
Повышения грузоподъемности на 15÷35 % по нормальным сечениям балок можно достичь при применении схемы, показанной на рис. 1б. В этом случае арматуру усиления объединяют с существующей арматурой прямыми и наклонными (на рис. 1б не показаны) хомутами, а также наклонными стержнями. Концы стержней рабочей арматуры усиления отгибают и приваривают к существующей арматуре или прикрепляют к ней наклонными стержнями.
Схема, изображенная на рис. 1в, применяется для повышения грузоподъемности балок на 20 - 40 % одновременно по нормальным и наклонным сечениям. В этом случае часть арматуры усиления в приопорной зоне отгибают и выводят на боковые поверхности балок. Перед бетонированием очищенную поверхность старого бетона продувают сжатым воздухом и смачивают водой. Сцепление старого и нового бетонов улучшается, если на поверхность старого бетона до бетонирования нанести слой эпоксидного клея или полимерцементного раствора толщиной до 1 мм. Бетонная смесь укладывается в опалубку, которая закрепляется на балках или опирается на подмости. При усилении по схемам (см. рис. 1а, б) боковые стенки опалубки устанавливают с зазором до 1 см относительно вертикальных граней балок для обеспечения удаления воздуха при виброуплотнении во избежание образования каверн в свежеуложенном бетоне. В случае применения схемы, изображенной на рис. 1в, минимальная толщина дополнительного слоя бетона по боковой поверхности балок принимается равной 5 см для обеспечения требуемой толщины защитного слоя.
|
|
|
В опалубку бетонную смесь подают через загрузочные воронки, располагающиеся по длине балки через 1 - 1,5 м. Бетонирование рекомендуется вести при напоре бетона 0,5 - 1 м, для чего удлиняют загрузочные воронки. Бетон уплотняют, наружными вибраторами, закрепленными на опалубке.
Рис. 1. Традиционные способы усиления железобетонных балок с объединением дополнительной и основной арматуры (а - коротышами; б - наклонными стержнями и прямыми хомутами; в - железобетонной оболочкой): 1 - балка; 2 - дополнительный слой бетона; 3 - дополнительная арматура; 4 - коротыши; 5 - основная рабочая арматура; 6 - короткий прямой хомут; 7 - наклонный стержень; 8 - хомут; 9 - противоусадочная арматура
Класс бетона по прочности должен быть не ниже В 30 и на 10 МПа выше, чем у бетона усиливаемой конструкции, консистенция бетона - пластичная, по возможности на быстротвердеющих, безусадочных и расширяющихся цементах.
Область применения схем (см. рис. 1а, б, в) определяется в каждом конкретном случае индивидуально. Так, схему, изображенную на рис. 1а, можно рекомендовать преимущественно для косметического ремонта балок путепроводов при небольших повреждениях их ударами транспортных средств. Схема, показанная на рис. 1б, целесообразна при значительных механических повреждениях отдельных балок пролетного строения. Обе схемы (см. рис. 1а, б) имеют общий недостаток - наличие резкой границы между старым и новым бетоном. Этого недостатка в значительной степени лишена схема, изображенная на рис. 1в, так как площадь контакта старого и нового бетона намного больше и имеет ломаное очертание. Наиболее целесообразно применять эту схему в тех случаях, когда необходимо полностью сохранить внешний вид сооружения, например в условиях городской застройки.
|
|
|
Установка и омоноличивание дополнительной арматуры являются трудоемкими процессами и для их осуществления требуется высокая квалификация рабочих. Усиление балок по нормальному и наклонному сечениям осуществляется по схемам, изображенным на рис. 2б и в. К горизонтальному листу приваривают фасонные листы, а к ним наклонные (они могут быть выполнены и как одно целое). Непосредственно под плитой проезжей части наклеивают стальные полосы (в зоне резкого изменения касательных напряжений). Схемы, изображенные на рис. 2 б и в, и рис. 2 г и д, отличаются друг от друга сочетанием клеевого шва с обычными или высокопрочными болтами и шпильками (во втором случае эффективность и надежность усиления выше).
Эти схемы усиления имеют те же недостатки, что и схема, показанная на рис. 2а. Особое затруднение вызывает обжатие наклонных листов при наклейке и объединении их с горизонтальными.
Прямоугольные вертикальные листы дополнительной арматуры применяются для усиления по наклонным сечениям железобетонной балки (см. рис 2 г, д). В этом случае также можно существенно увеличить прочность и надежность объединения стального листа с бетоном балки, если дополнительно обжать листы обычными или высокопрочными болтами.
Исследования работы железобетонных балок, усиленных вертикально наклеенными листами, подтвердили возможность их усиления на действие различных сочетаний нагрузок до 20 %. Однако при усилении происходит существенное перераспределение напряжений, которое в предельном состоянии приводит к изменению картины разрушения [8].
|
|
|
Схема, изображенная на рис. 2 е, предназначена для усиления балок как на действие изгибающего момента, так и поперечной силы. Ее недостаток - необходимость высверливания отверстий в зоне расположения рабочей арматуры. Во избежание повреждения арматуры отверстие выполняют выше нее, что снижает эффективность усиления и увеличивает расход металла. Поэтому эта схема более рациональна для относительно широких ребер балок, армированных отдельными арматурными стержнями или сочетанием каркасной арматуры с отдельными стержнями. Так, например, были усилены балки путепровода в районе Центрального вокзала в г. Варшаве
Эти обстоятельства и необходимость прекращения на время производства работ движения транспортных средств по мосту являются главными причинами относительно редкого применения схем, показанных на рис. 1.
Отмеченных недостатков в значительной степени удается избежать при усилении балок способом наклейки дополнительной арматуры в ослабленных зонах [6]. Наклейка поверхностной арматуры как способ усиления железобетонных конструкций стала использоваться в 60-х годах и обусловлена разработкой разнообразных полимерных клеевых композиций на основе эпоксидных смол. Схемы усиления однопролетных балок ребристых пролетных строений показаны на рис. 2, а - е.
Усиление балок на действие изгибающего момента может быть выполнено наклейкой горизонтального стального листа к нижней грани ребра (см. рис. 2а). Это простая в конструктивном отношении схема применяется при прочной и ровной поверхности ребра балки во избежание отслоения горизонтального листа вместе с защитным слоем бетона. Недостатком схемы является необходимость устройства сплошных подмостей для установки домкратов при обжатии клеевого шва. В этой схеме особенно остро стоит вопрос об устойчивости клеевого шва к значительным колебаниям температуры и влажности. Клей должен иметь коэффициент линейного расширения, близкий к аналогичному коэффициенту бетона и стали.
Рис. 2. Усиление однопролетных балок способом наклейки стального листа (а - горизонтального к нижней грани ребра; б - горизонтального и наклонного; в - то же, со шпильками; г - вертикального; д - то же, со шпильками; е - боковой полосовой арматурой;
балка; 2 - горизонтальный стальной лист; 3 - стальная полоса; 4 - наклонный лист; 5 - фасонка; 6 - вертикальный лист; 7 - высокопрочная шпилька; 8 - боковая полосовая арматура
|
|
|
