Сталежелезобетонное пролетное строение моста и способ его изготовления

Изобретения относятся к мостостроению и могут быть использованы при сооружении мостов в преднапряженных неразрезных сталежелезобетонных пролетных строениях для объединения монолитной железобетонной плиты с металлоконструкцией. Задачей является повышение эффективности работы бетона на растяжение в железобетонной плите над опорами, снижение металлоемкости конструкции, повышение прочности и надежности железобетонной плиты и повышение долговечности пролетного строения в целом. Поставленная задача в части объекта "устройство" решается за счет того, что в преднапряженном неразрезном сталежелезобетонном пролетном строении моста, включающем железобетонную плиту, объединенную со стальной балкой с помощью приваренных к стальному листу, закрепленному на поясе стальной балки высокопрочными болтами через устроенные в нем отверстия, и замоноличенных в теле плиты упоров, плита состоит из трех отдельных блоков с омоноличенными промежутками между ними, расположенных на стальном листе, разделенном на три отдельные части. В крайних ее частях располагаются анкерные устройства для натяжной арматуры, выполненной в виде пучка высокопрочных элементов из углепластика. Предложен способ для реализации устройства и варианты выполнения устройства. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретения относятся к мостостроению и могут быть использованы при сооружении мостов в преднапряженных неразрезных сталежелезобетонных пролетных строениях для объединения монолитной железобетонной плиты с металлоконструкцией.

Известно сталежелезобетонное пролетное строение моста, включающее бетонную плиту и стальную балку, к верхнему поясу которой перпендикулярно полке приварены размещенные рядами в бетонной плите стерженьковые гибкие упоры [RU 2143023 С1, 20.12.99]. Недостатками известного пролетного строения моста являются большая концентрация усилий на бетон, плохая сопротивляемость упоров отрыву плиты от металлоконструкции.

Известно также сталежелезобетонное пролетное строение моста, состоящее из железобетонной плиты и стальной балки, соединенных между собой с помощью закрепленных на балке и замоноличенных в теле плиты гребенчатых упоров [RU 2110639, 10.05.98]. Известная конструкция не позволяет производить обжатие отдельно железобетонной плиты, а только всего объединенного сталежелезобетонного сечения. При этом не достигается эффективности преднапряжения, так как обжатие металла ведет к его перерасходу.

Известен способ усиления железобетонной балки пролетного строения моста, характеризующийся тем, что закрепляют одними концами углепластиковые пластины на концевых участках балки пролетного строения, напрягают углепластиковые пластины путем перемещения вторых концов этих пластин к середине балки пролетного строения и приклеивают напряженные пластины к этой балке, после напряжения среднего участка балки при помощи анкеров-букс путем стягивания их навстречу друг другу и полного набора клеем проектной прочности на балку наклеивают дополнительную углепластиковую пластину, размещая ее выше основных пластин (RU 2265103, 27.11.2005). Однако известный способ используется в процессе эксплуатации моста для усиления конструкции плиты, при этом углепластиковые пластины включаются в работу только для предотвращения ее разрушения, то есть работают в пассивном режиме.

Известно преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста и способ его изготовления, включающее железобетонную плиту, объединенную со стальной балкой с помощью приваренных к закрепленному на балке стальному листу и замоноличенных в теле плиты упоров, а стальной лист закреплен на поясе стальной балки высокопрочными болтами через устроенные в нем отверстия [RU 2246573, 20.02.2005]. Данные устройство и способ являются наиболее близкими по технической сущности к заявленным изобретениям. Однако известное изобретение не обеспечивает долговечность конструкции из-за коррозии металла, а также требует больших затрат на установку анкеров из специальной дорогостоящей стали.

Задачей настоящих изобретений является повышение эффективности работы бетона на растяжение в железобетонной плите над опорами, снижение металлоемкости и антикоррозионности конструкции, повышение прочности и надежности железобетонной плиты и повышение долговечности пролетного строения в целом.

Поставленная задача в части объекта "устройство" решается за счет того, что в преднапряженном неразрезном сталежелезобетонном пролетном строении моста, включающем железобетонную плиту, объединенную со стальной балкой с помощью приваренных к стальному листу, закрепленному на поясе стальной балки высокопрочными болтами через устроенные в нем отверстия, и замоноличенных в теле плиты упоров, железобетонная плита состоит из трех отдельных блоков с омоноличенными промежутками между ними, расположенных на стальном листе, разделенном на три отдельные части, при этом в крайних ее блоках располагаются анкерные устройства для натяжной арматуры, выполненной в виде пучка высокопрочных элементов из углепластика. Анкерное устройство может быть выполнено в виде цилиндрической оправки из металла, или бетона, или углепластика, огибаемой пучком закрепленной на ней натяжной арматуры, а высокопрочные элементы из углепластика могут иметь форму лент, количество которых в пучке n, определяются по формуле: n=kF/btw, где F - усилие натяжения арматуры, МН; b - ширина ленты, м; t - толщина ленты, м; w - разрушающее напряжение при растяжении, МПа; k - коэффициент запаса. Крепление пучка высокопрочных элементов в анкерном устройстве может быть выполнено многослойным приклеиванием лент к оправке или, кроме того, с охватом их прижимным устройством, состоящим из двух стянутых между собой сферических шайб, прижимающих ленты к оправке.

Поставленная задача в части объекта "способ" решается за счет того, что в способе изготовления преднапряженного неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения моста, включающем бетонирование железобетонной плиты и последующее натяжение высокопрочной арматуры на стальном листе, с приваренными к нему упорами, закрепленном на стальной балке высокопрочными болтами через овальные отверстия, железобетонную плиту монтируют в несколько этапов из трех блоков с промежутками между ними на стальном листе, разделенном на три отдельные части. Вначале укладывают натяжную арматуру из высокопрочных элементов, концы которой крепят в анкерных устройствах, установленных на крайних частях металлического листа, располагаемых с двух сторон, и бетонируют все блоки железобетонной плиты. Затем с упором на анкерные блоки производят натяжение арматуры и обжатие частей железобетонной плиты, причем перед натяжением высокопрочной арматуры болты ослабляют, вследствие чего под воздействием обжатия блоки железобетонной плиты упруго сокращаются на поясе балки, при этом болты скользят вдоль овальных отверстий, затем болты затягивают на расчетное усилие. На последнем этапе омоноличивают промежутки между составными блоками железобетонной плиты в единое целое. При этом в качестве натяжной арматуры используют высокопрочные элементы из углепластика.

Изобретения поясняются чертежами, где

- на фиг.1 изображен общий вид пролетного строения;

- на фиг.2 - поперечное сечение пролетного строения;

- на фиг.3 - конструкция анкерного устройства с прижимной шайбой.

Верхний пояс стальной балки 1 объединен с железобетонной плитой 2 с помощью стального листа 3 и приваренных к нему гребенчатых упоров 4, замоноличенных в теле железобетонной плиты. Стальной лист 3 с гребенчатыми упорами 4, разделенный на три отдельные части, крепится к стальной балке 1 пролетного строения высокопрочными болтами 5, пропущенными через овальные отверстия, выполненные в нем вдоль продольной оси пролетного строения. Плита 2 состоит из трех блоков 6, 7 и 8, при этом в крайних ее блоках 6 и 8 располагаются анкерные устройства 9 для натяжной арматуры, выполненной в виде пучка высокопрочных элементов 10. Анкерное устройство 9 может быть выполнено в виде цилиндрической оправки 11 из металла, бетона или углепластика, огибаемой пучком закрепленной на ней натяжной арматуры 10 из высокопрочных элементов в виде лент из углепластика. Крепление пучка высокопрочных элементов в анкерном устройстве 9 выполнено многослойным приклеиванием лент к оправке 11. С целью усиления прочности закрепление пучка лент на оправке анкерное устройство может быть выполнено с охватом приклеенных к оправке лент прижимным устройством 12, состоящим из двух стянутых между собой сферических шайб 13, прижимающих ленту к оправке 11.

Способ изготовления преднапряженного неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения моста осуществляют следующим образом. Железобетонную плиту 2 монтируют в несколько этапов из трех блоков 6, 7 и 8 на стальном листе 3, разделенном на три отдельные части. Вначале укладывают натяжную арматуру из высокопрочных элементов 10 и закрепляют ее концы на анкерных устройствах 9, установленных на крайних частях стального листа, располагаемых с двух сторон плиты. После чего все блоки 6, 7 и 8 бетонируют. Затем с упором на анкерные блоки 6 и 8 производят натяжение арматуры и обжатие всех трех блоков железобетонной плиты. Под воздействием обжатия железобетонная плита упруго сокращается на поясе балки, при этом высокопрочные болты 5 скользят вдоль овального отверстия, затем их затягивают на расчетное усилие и омоноличивают промежутки 13 между составными блоками железобетонной плиты в единое целое.

Таким образом, плита неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения работает на всей длине в сжатом состоянии, включая крайние его части, что обеспечивает повышение эффективности работы бетона на растяжение в железобетонной плите над опорами и высокую усталостную прочность, снижение деформативности и повышение трещиностойкости. Использование в качестве натяжной арматуры высокопрочных углепластиковых элементов позволяет увеличить устойчивость пролетного строения к воздействию окружающей среды, повысить его антикоррозионные свойства и уменьшить металлоемкость конструкции. Повышение прочности и надежности железобетонной плиты обеспечивает повышение долговечности пролетного строения в целом.

1. Преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста, включающее железобетонную плиту, объединенную со стальной балкой с помощью приваренных к стальному листу, закрепленному на поясе стальной балки высокопрочными болтами через устроенные в нем отверстия, и замоноличенных в теле плиты упоров, отличающееся тем, что железобетонная плита состоит из трех отдельных блоков с омоноличенными промежутками между ними, расположенных на стальном листе, разделенном на три отдельные части, при этом в крайних ее блоках располагаются анкерные устройства для натяжной арматуры, выполненной в виде пучка высокопрочных элементов из углепластика.

2. Преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста по п.1, отличающееся тем, что анкерное устройство выполнено в виде цилиндрической оправки, огибаемой пучком закрепленной на ней натяжной арматуры.

3. Преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста по п.2, отличающееся тем, что цилиндрическая оправка выполнена из металла или бетона или углепластика.

4. Преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста по любому из пп.1, 2 или 3, отличающееся тем, что высокопрочные элементы из углепластика имеют форму лент, при этом количество лент в пучке n, определяются по формуле:
n=kF/btw,
где F - усилие натяжения арматуры, МН;
b - ширина ленты, м;
t - толщина ленты, м;
w - разрушающее напряжение при растяжении, МПа;
k - коэффициент запаса.

5. Преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста по любому из пп.1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что крепление пучка высокопрочных элементов в анкерном устройстве выполнено многослойным приклеиванием лент к оправке.

6. Преднапряженное неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение моста по любому из пп.1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что крепление пучка высокопрочных элементов в анкерном устройстве выполнено многослойным приклеиванием лент к оправке с охватом их прижимным устройством, состоящим из двух стянутых между собой сферических шайб, прижимающих ленты к оправке.

7. Способ изготовления преднапряженного неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения моста, включающий бетонирование железобетонной плиты и последующее натяжение высокопрочной арматуры на стальном листе, с приваренными к нему упорами, закрепленном на стальной балке высокопрочными болтами через овальные отверстия, отличающийся тем, что железобетонную плиту монтируют с промежутками из трех блоков на стальном листе, разделенном на три отдельные части, в несколько этапов, вначале укладывают натяжную арматуру из высокопрочных элементов, концы которой крепят в анкерных устройствах, установленных на располагаемых с двух сторон крайних частях металлического листа, и бетонируют все блоки железобетонной плиты, затем с упором на анкерные блоки производят натяжение арматуры и обжатие всех блоков железобетонной плиты, причем перед натяжением высокопрочной арматуры болты ослабляют, после чего под воздействием обжатия блоки железобетонной плиты упруго сокращаются на поясе балки, при этом болты скользят вдоль овальных отверстий, затем болты затягивают на расчетное усилие, а на последнем этапе омоноличивают промежутки между составными блоками железобетонной плиты в единое целое.

8. Способ изготовления преднапряженного неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения моста по п.7, отличающийся тем, что в качестве натяжной арматуры используют высокопрочные элементы из углепластика.