The elaborated calculation methods and the way of beam strengthening by local prestressing used on reconstruction of Rogatin bridge in Kharkov are grounded. The peculiarities of the spinning effort creation by two manual screw jacks are described. Recommendations on the stressed reinforcement choice accounting the regime affect are given.


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету
    Наукова стаття на тему 'Локальне попереднє напруження сталезалізобетонних балок з криволінійним нижнім поясом'

    Текст наукової роботи на тему «Локальне попереднє напруження сталезалізобетонних балок з криволінійним нижнім поясом»

    ?УДК 624.012.45

    ЛОКАЛЬНЕ ПОПЕРЕДНЄ НАПРУГУ сталезалізобетонних БАЛОК з криволінійними нижні пояси

    М.Ю. Избаш, доцент, к.т.н., Харківський державний технічний університет будівництва

    і архітектури

    Анотація. Обгрунтовуються розроблені методика розрахунку і спосіб посилення балок способом локального попереднього напруження, реалізовані при реконструкції Рогатинського моста в м.Харкові, описуються особливості створення двома ручними гвинтовими домкратами зусилля обтиску понад 100 т, даються рекомендації по вибору напруженої арматури з урахуванням режиму впливів.

    Ключові слова: сталезалізобетонних балка, арматура, натяг, упор, локальне обтиснення, анкер, зрушення, смятие.

    Вступ

    Раціональність такого типу балок визначається тим, що висота їх поперечних перерізів змінюється по довжині конструкцій відповідно до виникає внаслідок дії навантаження епюр згинальних моментів. Таким чином, максимальна висота перетину призначається в середині довжини прольоту балки.

    Мета і постановка задачі

    Зазначені несучі елементи застосовуються перш за все в прогонових будовах мостів, з чим довелося зіткнутися при розробці рішень по реконструкції трипролітних Рогатинського моста в м.Харкові (рис. 1).

    Рішення задачі

    Найбільш ураженою корозією виявилася залізобетонна плита, що зажадало підведення під неї системи сталевих балок (рис. 2), що зменшили вигинає момент в плиті в 9 разів. Це виключило необхідність обліку в значній мірі прокор-родованим в ній арматури.

    Мал. 1. Загальний вигляд Рогатинського моста

    Мал. 2. Система балок, підведених для посилення плити

    Посилення головних балок проводилося способом локального попереднього напруження [1] додаткової зовнішньої арматурою, тобто обтисненню піддавалася не вся головна балка, а тільки її ділянку'р, на якому значення згинальних моментів були максимальними. Для балок крайніх прольотів

    lspк = 7,68 м, середнього прольоту lSpс = 8,8 м.

    Знизу до нижнього поясу кожної балки кріпилися 6 арматурних стержнів d = 32 мм зі сталі класу А-Ш марки 25Г2С.

    Застосування арматури класу А-111 марки 25Г2С під час проведення реконструкції регламентувалося нормативним документом [3], який забороняв використання арматури підвищеної міцності класу А500С при динамічному, багатоциклових характері впливів. Завдяки результатам експериментально-теоретичних досліджень, проведених різними організаціями, Державною службою автомобільних доріг України «Укравтодор» і Технічним комітетом зі стандартизації «Арматура для залізобетонних конструкцій» розроблено в даний час «Рекомендації по використанню арматурного прокату по ДСТУ 3760-98 при проектуванні і виготовленні залізобетонних конструкцій автодорожніх мостів », які дозволяють використання арматури класу А500С в конструкціях, схильних до зазначених видів в оздействій.

    Перехід на арматуру класу А-500С важливий, так як її нормативне опір на 25% вище, ніж у арматури класу А-Ш.

    Початкова довжина стрижнів Lo (довжина заготовки) відповідала криволинейному обрису нижніх поясів головних балок (рис. 5).

    Кінці стрижнів заздалегідь приварювалися до сталевих пластин товщиною 5 = 25 мм, а потім вже пластини приварювалися до нижніх поясів балок. Після завершення зазначеної операції вироблялося відтягування арматури вниз за допомогою двох ручних гвинтових домкратів, розташованих поруч в середині довжини балки (рис. 3).

    Домкрати упиралися в нижній пояс балки, вигинаючи її вгору і відтягуючи арматуру вниз.

    При досягненні в арматурі заданого значення зусилля натягу між арматурою і нижнім поясом балки вставлявся жорсткий циліндричний упор (рис. 4), що фіксує відтягнути положення стрижнів.

    Мал. 3. Відтягування напруженої арматури ручними гвинтовими домкратами з контролем деформацій тензометрами

    Потім домкрати віддалялися, в результаті чого в балці в точках закріплення стрижнів виникало зусилля обтиску Нр »ир, а в середині довжини - спрямована вгору зосереджена вигинається сила FSp (рис. 5).

    Мал. 4. Циліндричний упор, що фіксує відтягнути положення напруженої арматури

    Одночасно, синхронно вироблялося відтягування арматури двох головних балок, що становлять разом зі зв'язками єдиний просторовий блок (рис. 6).

    Натяг здійснювалося етапами і контролювалося за допомогою важільних тензометрів, встановлених безпосередньо на арматурних стержнях (рис. 3).

    1-1

    Мал. 5 Балка середнього прольоту, посилена локальним обтисненням додатковою зовнішньою арматурою

    ділянку розширення моста

    Мал. 6. Схема посилення і розширення Рогатинського моста

    Величина початкових напружень в арматурі доводилася до Ср = 220 МПа. Що залишається резерв міцності призначається для використання при роботі конструкції під навантаженням, коли арматура виконує функції шпренгельних підкріплення, завдяки чому в міру навантаження в експлуатації значення Нр і Ер зростають.

    Сумарне значення зусилля натягу кожних шести стрижнів при локальному попередньому напрузі становило ир = 106 т.

    Перевага способу локального обтиснення і полягає в тому, що двоє робітників вручну за допомогою найпростіших гвинтових домкратів змогли створити зусилля натягу зазначеної вище величини.

    Вельми важливо, що відкривається можливість реконструкції мостів з мінімумом або взагалі без зупинки руху по ним транспорту (рис. 1).

    Методика розрахункового визначення параметрів локального попереднього напруження балки з криволінійним нижнім поясом

    будується на базі положень теорії висячих систем.

    З рис. 5 випливає, що стрілка огибания балки арматурою у0 і діаметра арматури більш ніж в 200 разів менше довжини арматури, яка в даному випадку може розглядатися як гнучка нитка.

    Щоб виключити вплив тертя кінцевих ділянок арматури про нижній пояс балки при зволіканні, повинна бути передбачена відповідна мала початкова стрілка провисання арматури у0. У деяких випадках вказане доцільно і при посиленні сталезалізобетонних балок з нижнім поясом прямолінійного обриси.

    де Esp - модуль деформацій арматури. Отримана залежність (2) є рівнянням, яке дозволяє при заданих значеннях / О, lsp, ESp, ASp визначити величину необхідної для створення зусилля натягу Nsp стрілки відтягування / р. Воно вирішується перебором значень /,.

    Величина сили відтягування Fsp, яка додається в середині довжини напруженої арматури і необхідної для створення зусилля натягу Nsp, визначається по залежності

    F = 2 N |

    sp sp

    f0 + fsp

    (Fsp + fo) 2

    (3)

    Довжина заготовки арматури (початкова довжина L0) відповідно до теорії гнучких пологих висячих ниток [2] може бути визначена по залежності

    і 8 Ж f Ц щ

    L0 = l K1 + - ч видання

    Про sp 11 '

    Л 3 і sp ш и

    (1)

    де lsp - відстань між точками закріплення арматури, f - стрілка огибания балки напруженою арматурою площею перетину Asp.

    З урахуванням зазначеного припущення про пологами арматури криволінійного обрису отримане рівняння, що зв'язує необхідну величину стрілки відтягування fsp зі значенням потрібного зусилля натягу арматури Nsp, виглядає для випадку відтягування силою Fsp, яка додається в середині довжини ділянки lsp, виходячи з рис. 5, в такий спосіб:

    2 У (/ о + / sP) 2

    12

    Nsp =

    - l Ki + lsp к1 + л

    8 ж / ц 3 і lsp ш

    щ

    і

    lp K1 +

    sp

    8 ж / о ц

    3 і lsp ш

    висновки

    Вимірювання величин зусиль натягу через виміри значень деформацій напруженої додаткової арматури на кожному етапі відтягування при посиленні головних балок моста з нижнім поясом криволінійного обрису показало прийнятну ступінь відповідності отриманих даних з результатом розрахунку по викладеної вище методикою.

    Технологічність і можливість створення ручними гвинтовими домкратами зусиль натягу арматури понад 100 т робить локальне обтиснення вельми ефективним способом посилення балок з нижнім поясом криволінійного обрису.

    література

    1. Избаш М.Ю., Шагін А.Л. Сталежелезобе-

    тонні елементи в реконструкції будівель // Бущвельш конструкцій - К .: НД1БК. - 1999. - Вип. 50. - С. 78 - 84.

    2. Качурин В.К. Теорія висячих систем. -

    М .: Гос. вид-во літер. по стр-ву, архіт. і стр. матеріалами, 1962. - 224 с.

    Рецензент: Е.Д. Чихладзе, професор, д.т.н., ХНАДУ.

    2

    l

    4

    +

    4

    Г

    Г EspAsp,

    (2)

    Стаття надійшла до редакції 31 травня 2007 р.


    Ключові слова: сталезалізобетонних балка / арматура / натяг / упор / локальне обтиснення / анкер / зсув / смятие

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити