Усиление поперечных балок (диафрагм)

Грузоподъемность ребристых пролетных строений может быть повышена за счет увеличения их поперечной жесткости, что улучшает пространственное взаимодействие главных балок при изгибе и кручении. Для этого используют различные способы в зависимости от типа конструкции и характера дефектов в поперечных балках.

Одна из распространенных причин снижения грузоподъемности - расстройство стыков диафрагм сборных пролетных строений. В большинстве случаев наблюдается отрыв накладок (рис. 7а, б) по сварным швам от одной из закладных деталей полудиафрагм. Следующей стадией развития дефекта является (в среднем через 4 - 5 лет) постепенное разрушение бетона сточного треугольника (выравнивающего слоя) над продольным стыком плиты проезжей части.

Рис. 7. Усиление диафрагм балочных пролетных строений

(а - сборных; б - монолитных): 1 - балка; 2 - полимерраствор; 3 - стальная пластина; 4 - диафрагма; 5 - стяжной болт; 6 - трубчатая шпонка; 7 - накладка; 8 - стыковая закладная деталь; 9 - стержневая затяжка; 10 - анкер; 11 - гайка; 12 - анкерная пластина; 13 - концевая часть затяжки 9 с резьбой; 14 - шайба; 15 - каналы для инъектирования

Балки работают все более изолированно и удерживаются от скручивания под нагрузкой, как правило, исправными торцевыми диафрагмами, а также арматурой ездового полотна. Развитие дефектов в диафрагмах происходит постепенно, а в некоторых случаях после пропуска тяжелой сверхнормативной нагрузки наблюдается разрыв диафрагм в стыках.

В КазИСИ разработан способ усиления дефектных стыков [16].На рис. 7а показан усиленный стык диафрагм. Над закладными деталями в стыке пробивают с двух сторон одновременно (или высверливают) отверстия диаметром по вертикали около 80 - 100 мм. Стенки отверстия очищают от пыли и сколов бетона, затем подгрунтовывают полимерраствором. В отверстие помещают стальную трубку-шпонку, наружную поверхность которой очищают и подгрунтовывают, отверстие заполняют жестким полимерраствором и закрывают с обеих сторон стальными покрышками толщиной 4 мм, стягивая между собой стяжным болтом. При несовпадении полудиафрагм по длине пролетного строения его величину компенсируют прокладками.

Старые накладки, если это возможно, приваривают вновь по закладным деталям. Если же угол полудиафрагм сколот вместе с закладной деталью, то оголяют арматуру полудиафрагм и объединяют коротышами, а затем омоноличивают.

При этом способе усиления накладки или арматурные коротыши работают только на растяжение, а шпонка - на срез.

Работы выполняются без прекращения движения автомобилей по мосту. В зависимости от степени повреждения стыков достигается повышение грузоподъемности от 10 до 40 %. В 1985 - 1986 гг. этот способ усиления реализован в Чувашавтодоре на автомобильной дороге Сурское - Шумерля.

Поперечные балки в двухбалочных конструкциях пролетных строений могут быть усилены напряженными затяжками из высокопрочных стальных стержней. На рис. 7б показано поперечное сечение двухбалочного пролетного строения моста, построенного в 1946 г. и реконструированного при строительстве автомобильной магистрали Прага - Брно (ЧССР) [9]. Общая протяженность моста 252,5 м, он состоит из двух самостоятельных сооружений по каждому направлению движения.

В КазИСИ предложены две схемы (рис. 8а, б) усиления. Тросовая затяжка, состоящая из двух ветвей, помещена в полиэтиленовые трубки и закреплена концами на анкерных плитах по боковым поверхностям крайних балок. Обе ветви затяжки размещены симметрично относительно поперечной балки и пропущены в отверстия, высверленные в главных балках. Натяжение затяжки производится за счет резьбового соединения оттяжек, после чего полость трубок заполняется цементным раствором. В этом случае удается избежать применения громоздкого оборудования для натяжения затяжек [17].

Схема, изображенная на рис. 8 в, позволяет сократить количество высверливаемых отверстий в главных балках, но требует применения специального оборудования для натяжения пучков высокопрочной проволочной арматуры. Данный способ использован в I960 г. при усилении однопролетного моста пролетом 14 м для пропуска сверхнормативной нагрузки массой 4500 кН (ЧССР) [18].

Рис. 8. Варианты усиления диафрагм многобалочных пролетных строений гибкими тросами: