Балка; 2 - наклонная тяга; 3 - швеллер; 4 - упор; 5 - клеевой шов; 6 - коротыши; 7 - горизонтальный стальной лист; 8 - торцевой упор; 9 - шпилька; 10 - фасонка; 11 - подмости; 12 - стальная полоса

Это дает возможность при сборке каркаса не приваривать тяги непосредственно к полосе, так как в противном случае при их натяжении образуются трещины в сварном шве от местных деформаций листа, толщина которого не превышает 12 мм. Кроме того, коротыши компенсируют ослабление сечения полосы отверстиями под тяги. Натяжение тяг усилием до 250 кН осуществляют динамометрическим ключом в несколько приемов. Сначала выполняют пробное натяжение, устраняют люфты и неточности, затем заполняют швеллер полимерраствором и подтягивают тяги от средних к крайним.

Применение данного способа усиления комбинированным металлическим каркасом позволяет достичь усиления по нормальному сечению в 1,6÷1,8 раза, а по наклонному в 1,3÷1,5 раза. Недостатками способа являются необходимость разборки конструктивных слоев ездового полотна и высверливание отверстий в плите проезжей части, в результате требуется восстановление гидроизоляции пролетного строения, кроме того, во время проведения ремонтных работ создаются помехи для движения транспортных средств.

Приведенные конструкции каркасов усиления просты и доступны для изготовления силами эксплуатирующих организаций. Технологической сложностью при усилении каркасами (см. рис. 5а) является операция склеивания швеллера с ребром балки. Клеевой шов имеет форму швеллера, что снижает уровень концентрации напряжений на границе сталь-клей-бетон.

К недостаткам приведенных способов усиления можно отнести то, что в нижней части ребра балки образуется замкнутый внизу корытообразный контур. Это может вызвать накопление в порах бетона нижней части ребра балок воды, которая проникает через неисправную гидроизоляцию в трещины и поры бетона ребра балки, или впитывается в боковые поверхности крайних балок, свободно стекая по ним.

Указанный недостаток может быть устранен в случае П-образного расположения швеллера (рис. 5, 6) [15]. При этом его объединение с ребром балки осуществляется за счет высокопрочных шпилек, стягивавших гибкие фасонные листы, приваренные к швеллеру. В этом случае не устраивают клеевой шов, а высверливают отверстия в зоне, непосредственно примыкающей к рабочей арматуре ребра балки. Каркас усиления, показанный на рис. 5б, позволяет исключить наклейку дополнительной арматуры и использование высокопрочных болтов (шпилек). Его применение целесообразно для кратковременного усиления пролетных строений, например для пропуска тяжелой нагрузки. Длительное усиление этим каркасом может привести к потере натяжения тяг из-за температурного перепада поверхностей каркаса и балки и природно-климатических воздействий. Для предотвращения этого необходимо прикрепить швеллер фасонками и шпилькой к нижней грани балки. Недостаток способа заключается в том, что усиление достигается преимущественно на действие изгибающего момента. В сравнении с каркасом, изображенным на рис. 5а, экономия стали составляет до 6 - 8 % ввиду повышения эффективности натяжения за счет уменьшения наклона тяг к оси швеллера и удаления собственной нейтральной оси швеллера от оси балки в целом.

Усиление по изгибающему моменту в 2 - 2,3 раза может быть достигнуто применением комбинированного каркаса (рис. 6 а, б, в). Его особенностью является наличие стоек для опирания швеллера на балку, которые служат одновременно и упорами под тяги, выполненные как в схеме, показанной на рис. 5б, с отгибами на концах. Они заведены навстречу друг другу на торце балки и сварены между собой. Тяги опираются на специальную опорную часть из швеллера, объемлющего с торца ребро балки и нижним концом приваренного к пластине, Сварные швы выполняются при монтаже, что позволяет монтировать каркас в стесненных условиях эксплуатации моста. Основными достоинствами схем, изображенных на рис. 5б и 6, являются возможность усиления моста при минимальном количестве высверливаемых отверстий, отсутствие перерывов в движении транспортных средств. Конструкции металлических каркасов доступны как для индустриального производства, так и для изготовления силами эксплуатирующих организаций. За счет удаления оси швеллера от балки по схеме, изображенной на рис. 6, достигается экономия металла до 15 - 20 % по сравнению со схемой, изображенной на рис. 5б.

Рис. 6. Усиление балки комбинированным каркасом (а - общий вид; б и в - детали каркаса):

1 - балка; 2 - швеллер; 3 - стойка; 4 - шпилька; 5 - упорная планка; 6 - наклонная тяга; 7 - упор; 8 - пластина; 9 - опорная часть