Способ усиления железобетонных пролетных строений ребристой структуры
Владельцы патента RU 2646283:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области строительства и предназначено для усиления и восстановления функциональных параметров железобетонных пролетных строений ребристой структуры. Техническая задача - усиление конструкций пролетных строений железобетонных мостов, грузоподъемность которых не соответствует классу нагрузки, требуемому нормами. В продольные швы омоноличивания балок путем объединения с рабочей арматурой плиты посредством связующих элементов встраивают дублирующие элементы в виде металлических двутавровых балок либо железобетонных элементов, по конструкции схожих с ребрами балок с каркасной либо с предварительно напряженной арматурой. В создаваемой структуре за счет насыщения армокаркасов дублирующих элементов поперечной арматурой (отгибы, хомуты) происходит существенное увеличение несущей способности по поперечной силе. 4 ил.
Изобретение относится к области строительства, а именно предназначено для усиления и восстановления функциональных параметров железобетонных пролетных строений ребристой структуры.
Известен способ усиления пролетного строения путепровода, заключающийся в том, что балки пролетного строения путепровода усиливают с помощью дополнительной балки, поднимают ее подъемными механизмами и присоединяют указанную дополнительную балку к балке пролетного строения путепровода (JP 3126942, Е01D 21/00, 22.01.2001 г.).
Однако недостаток данного способа в том, что отсутствует возможность управления распределением усилий в пролетном строении, также данный способ не оказывает эффекта усиления плиты проезда.
Известны способы усиления, разработанные в альбоме технических решений по усилению железобетонных автодорожных мостов, разработанных НПО «РОСДОРНИИ». В схемах усиления использован принцип внешнего армирования с применением стальных профилей (Альбом №1 технических решений по усилению железобетонных автодорожных мостов / ФДД, НПО "Росдорнии". - М.: 1993. - 39 с.).
Недостатками данного способа является то, что при резьбовых соединениях их узлов создание усилий предварительного напряжения маловероятно, при этом очевидно будет снижение эффекта усиления при податливости тяг в местах их закрепления в ребрах балок приопорных зон.
Известно изобретение SU 1366577 А1, 15.01.1988, относящееся к мостостроению, которое может быть использовано как при возведении новых, так и при реконструкции и усилении существующих железобетонных пролетных строений мостов. Согласно изобретению SU 1366577 в продольные швы омоноличивания встраиваются несущие элементы в виде поперечных распорок - диафрагм, верхний конец которых закреплен в бетоне продольного шва омоноличивания посредством арматурного петлевого выпуска, а нижние части распорки закреплены к ребру балки посредством болтовых соединений, через закладные пластины.
Данное изобретение является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению. Недостатками данного способа является то, что при резьбовых соединениях, очевидно, будет снижение эффекта усиления при податливости соединений в местах их закрепления к ребрам балок, также данный вариант отличается тем, что диафрагма встраивается дискретно, в виде распорки, одиночно, либо с определенным шагом по длине пролетного строения, что лишает возможности использовать прием регулирования усилий, также в данном случае возможно формирование локальных эффектов силового взаимодействия по контакту встраиваемого элемента с прежней структурой.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является усиление конструкций пролетных строений железобетонных мостов, грузоподъемность которых не соответствует классу нагрузки, требуемому нормами.
Поставленная задача достигается тем, что согласно изобретению в продольные швы омоноличивания балок 2 путем объединения с рабочей арматурой плиты 3 посредством связующих элементов 5 встраиваются дублирующие элементы 1 в виде металлических двутавровых балок либо железобетонных элементов, по конструкции схожих с ребрами балок с каркасной либо с предварительно напряженной арматурой. В создаваемой структуре за счет насыщения армокаркасов дублирующих элементов поперечной арматурой (отгибы, хомуты) реально существенное увеличение несущей способности по поперечной силе.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены поперечные разрезы пролетного строения до и после усиления. На фиг. 2, 3, 4 изображены возможные варианты конструктивного выполнения дублирующих элементов и принципиальные способы объединения их с пролетными строениями существующей структуры.
На данных фигурах: 1 - дублирующий элемент; 2 - бетон омоноличивания; 3 - рабочая арматура плиты; 4 - стержни основы; 5 - связующая часть; 6 - стержневая арматура.
Данный способ усиления реализуется следующим образом.
В предварительно разобранные продольные швы омоноличивания балок пролетных строений встраиваются дублирующие элементы 1 в виде металлических двутавровых балок по аналогии со сталежелезобетонными пролетными строениями путем омоноличивания и объединения дублирующих элементов с прежней структурой пролетного строения посредством связующих элементов 5 в виде жестких упоров, приваренных к верхнему поясу стальной балки. Либо в виде железобетонного дублирующего элемента 1, выполненного в монолитном исполнении в конфигурации, схожей с очертаниями существующего ребра пролетного строения, и армированного по расчету, объединенного с прежней структурой пролетного строения посредством стержней основы 4 и хомутообразных стержней связующей части 5, приваренной в свою очередь к стержневой арматуре.
Металлические балки как основа для дублирующих элементов могут быть исполнены из прокатных или широкополочных двутавров, номер профиля которых назначается в зависимости от величины возникающих усилий в модернизированной структуре. После объединения по продольным швам омоноличивания с балками прежней структуры дублирующие элементы характеризуются работой объединенных сечений. Сравнительное постоянство их жесткостных характеристик (при относительно небольшой площади железобетона в совместной работе с металлическими балками) создает благоприятные условия для перераспределения усилий от постоянных нагрузок при снижении их доли на балки прежней структуры. Этот эффект может быть усилен при соответствующих последовательности и уровне приложения временного, на период монтажа, предварительного напряжения.
Использование металлопроката минимизирует затраты на технологическую оснастку, сокращает работы подготовительного этапа, позволяет достаточно быстро осуществить изготовление дублирующего элемента, а при организации необходимого контроля - выполнить эти работы непосредственно на объекте. Приведенная характеристика предопределяет реальные возможности оперативного внедрения дублирующих элементов из металлопроката.
Таким образом, трансформация пролетного строения путем включения в его поперечное сечение дублирующих элементов 1 снижает долю постоянных и временных нагрузок, приходящихся на балки прежней структуры. Это в свою очередь делает реальными предложения по развитию габаритов проезжей части, при котором определенно будет иметь место интенсификация работы крайних балок. В этой ситуации их разгрузка приобретает актуальное значение.
Способ усиления железобетонных пролетных строений ребристой структуры, заключающийся во включении дополнительных элементов в совместную работу с пролетным строением, отличающийся тем, что в предварительно разобранные продольные швы омоноличивания балок пролетных строений встраиваются дублирующие элементы в виде металлических двутавровых балок путем омоноличивания и объединения дублирующих элементов с прежней структурой пролетного строения посредством связующих элементов в виде жестких упоров, приваренных к верхнему поясу стальной балки либо в виде железобетонного дублирующего элемента, выполненного в монолитном исполнении в конфигурации, схожей с очертаниями существующего ребра пролетного строения, и армированного по расчету каркасной либо предварительно напряженной арматурой, объединенного с прежней структурой пролетного строения посредством стержней основы и хомутообразных стержней связующей части, приваренной в свою очередь к стержневой арматуре.
