Объединение стали с бетоном

возможно потому, что оба эти ма­териала почти одинаково изменя­ются в длине и объеме с измене нием температуры. При существенно различной деформации пере­мена температуры вызвала бы взаимные смещения бетона и арма­туры, т. е. расслоение железобетона.

Армирование бетона сталью, достаточное только для восприя­тия растягивающих усилий от нагрузки, не избавляет полностью от появления трещин в бетоне. Прежде всего трещины появляются от усадки при твердении (с высыханием) бетона. Затухая, усадка длится 1—2 года. Арматура благодаря силам сцепления бетона со сталью препятствует свободному растрескиванию при усадке бе­тона, рассредоточивает крупные трещины, характерные для бетон­ных элементов, на ряд более многочисленных, но мелких усадоч­ных трещин. Сами усадочные трещины не опасны. Более сущест­венно развитие трещин в растянутой зоне бетона под действием нагрузки.

Растянутая арматура, удлиняясь под нагрузкой, вызывает растяжение, а с ним и растрескивание бетона или же дальнейшее раскрытие усадочных трещин. Такое растрескивание бетона не сни­жает расчетную прочность, поскольку арматура поставлена в дос­таточном количестве для воспринятия всего растяжения. Раскры­тие трещин под нагрузкой, понятно, тем больше, чем больше рас­тягивающие напряжения в арматуре и чем меньше насыщение бетона арматурой или, как говорят, процент армирования, т. е. отношение общей площади сечения растянутой арматуры к площади сечения бетона. При этом важно обеспечить достаточную боковую поверхность арматуры для большего сцепления ее со всей толщей растянутого бетона. С этой целью предпочтительнее рас­средоточить в бетоне несколько стержней малого диаметра, чем поставить один стержень той же суммарной площади, но большего диаметра.

Ограничивая величину наибольшего растяжения арматуры уве­личением ее количества и соблюдая известные требования о насы­щении растянутого бетона арматурой, можно уменьшить величину раскрытия трещин. Принято считать, что раскрытие трещин до 0,2 мм не опасно для проникания влаги к арматуре. Однако луч­ше, когда и малых трещин нет, так как со временем они могут раз­виться в большие, открыть доступ воде и привести к ржавлению арматуры. Но снижение трещинообразования ограничением на­пряжения в арматуре ниже ее возможностей неэкономично, ввиду перерасхода металла.

Всего этого лишены предварительно напряженные конструк­ции, позволившие расширить возможности железобетона благода­ря более целесообразному использованию материалов в нем без образования трещин из-за растяжения арматуры под нагрузкой.

Идея таких конструкций пояснена на той же модели по рис. 142, в. Здесь в качестве арматуры в сквозное отверстие затвердевшей бетонной балки вставлен болт с гайкой и с шайбами в опирании болта на бетон. Завинчивая гайку, можно сжать бетон. Болт при этом будет растянут. Если такую пред­варительно напряженную балку загрузить, то удлинение нижней зоны балки при изгибе приведет к дополнительному растяжению болта. По мере растягивания болта бетон будет постепенно освобождаться от первоначального сжатия, не переходя, однако, в состояние опасного растяжения, если предварительное натя­жение болта было достаточным.

По типу такой модели осуществимы реальные напряженные конструкции и их узловые сопряжения (см. рис. 129, б).

Применяются разные по виду и технологии изготовления пред­варительно напряженные конструкции. Специфичны в них армату­ра и детали ее закрепления в натянутом состоянии, различны последовательность и средства натяжения. В одних случаях арма­туру натягивают после бетонирования, в других — до него; наряду с натяжением домкратами арматуру удлиняют электронагревом и, закрепляя в нагретом состоянии ее концы в упорах, создают усло­вия для самонатяжения арматуры по мере остывания.

Общее для всех типов напряженных конструкций состоит в том, что уже до эксплуатации арматура в них специально растянута, а бетон сжат. Эксплуатационная нагрузка еще более увеличивает растяжение в арматуре ипотому снижает предварительное сжатие бетона, не приводя все же к появлению в нем растяжения и попе­речных трещин.

В отличие от этого в ненапряженных конструкциях по окончании изготовления и твердения бетона арматура остается почти в таком же ненатяну­том состоянии, в каком ее укладывали в опалубку (если пренебречь ничтожным изменением от усадки бетона). И лишь при эксплуатации в арматуре, как и в бетоне, под действием веса пролетного строения и поездной нагрузки возникают напряжения. С растяжением бетона появляются и трещины в нем. Причем ограничение ширины раскрытия их (хотя бы до 0,2 мм) связано с недоиспользо­ванием возможностей, а значит, и с перерасходом арматуры (стр. 152).

Предварительное натяжение арматуры эффективно мно­гим. Оно повышает трещиностойкость конструкции и исключает необходимое для обычного железобетона ограничение напряжений в арматуре. Напротив, в связи с высоким предварительным и эк­сплуатационным растяжением напрягаемой арматуры стало вы­годно применять для нее высокопрочную сталь, а вместе с ней и более прочный бетон. То и другое позволило снизить расход ар­матуры, массу конструкции и перекрывать относительно большие

пролеты.

С внедрением предварительно напряженных конструкций в це­лесообразных случаях не утратил значение и обычный железобе­тон, более простой в изготовлении и не обнаруживающий серьез­ного растрескивания в слабо растянутых, а тем более сжатых эле­ментах и частях конструкций.

Ненапрягаемую арматуру выполняют из круглых стержней уг­леродистой стали марки ВСт. 3 диаметром 6—20 мм, а в мощных элементах 30—40 мм.

Вместо гладкой теперь широко применяют арматуру перио­дического профиля, подобного винтовой нарезке (рис. 144, а), либо сплющенного прерывисто (рис. 144, б). Она увеличивает сцепление арматуры с бетоном, позволяет допускать большее на­пряжение на стержень того же сечения. Поэтому стержни периоди­ческого профиля изготовляют из более прочной углеродистой ста ли марки ВСт. 5, а также низкоуглеродистой стали марок 25Г2С и 35ГС. Повы­шенное сцепление такого профиля избавляет в ряде случаев от устройства на концах стержней крюков, применяемых при гладкой поверхности стали для уве­личения заделки арматуры в бетоне.

Для напрягаемой арма­туры применяют высоко­прочную холоднотянутую проволоку гладкую и периодического профиля диаметром 3—5 мм (иногда до 10 мм), канатную проволоку, стальные канаты, тросы, витые семипроволочные пряди.

Прочность напрягаемой арматуры в 3—5 раз выше обычной. Для напрягаемой арматуры находят применение и стержни перио­дического профиля диаметром до 40 мм из низколегированной мартеновской горячекатаной стали марки 30ХГ2С.

Бетон в железобетонных мостах применяют различной прочно­сти.

Прочность проверяют на бетонных образцах — кубах размером 20Х20Х Х20 см, испытываемых на сжатие через 28 сут. после их изготовления. Образцы хранят в течение этого срока в тех же условиях твердения, как и бетон самого изделия. Величину сопротивления образца, доведенного до разрушения, выра­жают в кгс/см². Она и является маркой — нормативным сопротивле­нием бетона по прочности на сжатие. Сопротивление бетона растяжению составляет всего 0,5—0,9% сжатия.

Для мостов применяют бетон марок 200—600, в напряженных конструкциях — не ниже 300. Бетон должен обладать и необходи­мой морозостойкостью.

Прочность бетона зависит от качества и количества цемента, от соотношения воды, цемента, заполнителей — песка и щебня. На прочность бетона влияют тщательность его приготовления, плот­ность укладки, условия твердения и другие факторы.

Цемент предпочтителен более высоких марок и в оптимальном количе­стве, имея в виду, что уменьшение цемента понижает прочность и плотность бетона, а увеличение неэкономично, но главное — опасно большей усадкой и ползучестью бетона. Ползучесть — это свойство бетона медленно сокращать­ся под постоянной нагрузкой, что ведет, в частности, к некоторому снижению со временем обжатия предварительно напряженной конструкции.

По консистенции желательны более жесткие бетонные смеси, т. е. с пониженным водо-цементным отношением; это, однако, требует лучшего уплот­нения при укладке бетона. Песок и щебень должны быть хорошего каче­ства, промыты от примесей и подобраны по нужному гранулометрическому составу (т. е. соотношению количеств частиц различной крупности или фракций заполнителей).

Аналогично ползучести бетона в арматуре со временем проявляется сниже­ние (релаксация) напряжений от постоянных сил, включая предварительное напряжение.

 

Все подобные потери напряжений (в том числе от усадки, ползучести) учитывают в доступной мере при проектировании для обеспечения заданной прочности и трещиностойкости конструкции. Расположение, количество (и сечение) арматуры в основном соответствуют действию растягивающих усилий в элементе. На рис. 145, а показано армирование балки. Для наглядности различ­ные стержни арматуры изображены отдельно.

Арматуру соединяют мягкой, отожженной проволокой или электросваркой в каркас с помощью хомутов и монтажных стержней. Монтажные стержни ставят в углах хомутов, где нет основной арматуры. Хомуты и монтажные стержни — из круглой стали, но диаметром меньше, чем у основных стержней.

В каркасе для балки (см. рис. 145, а) характерно увеличенное количество растянутых стержней в ее средней части подобно эпю­ре усилий и материала в поясах стальной балки по рис. 73 вслед­ствие возрастания растяжения по мере удаления от опор к сере­дине пролета.

Характерны также косые стержни, отогнутые снизу вверх к опоре. Они также воспринимают растягивающие напряжения, но не нормальные, т. е. действующие вдоль нижнего пояса нормально поперечному сечению балки, а косые растягивающие напряжения, направленные под углом к поясу. У опор этот угол наибольший (он равен 45°) и величина косых напряжений максимальная. Под действием косых растягивающих напряжений в балке, армирован­ной только горизонтальными стержнями, или при недостаточном числе косых стержней возникают трещины (на рис. 145, а показа­ны пунктиром).

Отогнутые под углом снизу вверх стержни подобно раскосам ферм связывают нижний растянутый пояс с верхней сжатой зоной бетона. К середине пролета косые напряжения уменьшаются. По­этому и отогнутых стержней требуется меньше, а в средней части балки достаточно одних хомутов. Хомуты, как и косые стержни, воспринимают срезывающие напряжения от поперечных сил (стр. 91,92).

В высоких балках по их вертикальным граням ставят еще го­ризонтальные стержни. Они препятствуют развитию трещин от растяжения и усадки бетона вне пределов влияния нижней растя­нутой арматуры.

В продольно растянутых и сжатых элементах, например, в под­весках, стойках, сваях, арматурный каркас состоит только из про­дольной арматуры и поперечных хомутов (рис. 145, б). Хомуты здесь нередко ставят в виде спирали, непрерывной по длине (рис. 145, в).

Между арматурным каркасом и поверхностью элемента всегда оставляют защитный слой бетона 1,5—5 см для предохранения ар­матуры от ржавления.

 

3. Различные системы и виды железобетонных мостов

Среди железобетонных мостов наиболее многочисленны балоч­ные малых и средних пролетов (рис. 146). Наряду с разрезными (рис. 147, а) распространены, хотя и менее, неразрезные и кон­сольные пролетные строения (рис. 147, б и в) с целью увеличения пролетов при минимальной строительной высоте балок.

Уменьшение строительной высоты достигается также при­менением рамных мостов (рис. 147, г). В них опоры составля­ют одно целое с пролетным строением, благодаря чему уменьшается не только высота пролетного строения, но и тол­щина опор.

Балочные и рамные мосты с увеличением пролетов полу­чаются все более громоздкими и неэкономичными. Устройство ферм вместо балок сокращает расход материалов и снижает массу пролетных строений, но сложнее. В послевоенные годы разрабатывались проекты раз­личных пролетных строений с фермами для пролетов 33—110 м. Некоторые из них пролетом до 66 м осуществлены и эксплуатируются, но распространения не по­лучили, уступая сталежелезобетонным пролетным строениям.

Большие пролеты до 200 м и более в железобетонных мостах перекрывают арочными пролетными строениями (рис. 146, д, е, ж) с ездой поверху, понизу и посередине.

Во всех мостах перечисленных видов, исключая рамные, опоры сооружают каменные, бетонные, в том числе с исполь­зованием железобетона для подферменников, подферменных плит, свай и ростверков, а также целиком железобетонные. Все эти опо­ры не отличаются от таких же опор металлических и каменных мостов, рассмотренных в гл. VI и VII. Настоящая глава дополнена некоторыми видами железобетонных опор.

В рамных мостах из железобетона выполнены и самые опоры, поскольку они составляют одно целое с пролетными строе­ниями. Железобетонные опоры широко применяют для путепро­водов, где по условиям подмостового проезда, как правило, недо­пустима большая толщина опор, неизбежная при бетонной и бу­товой кладке из-за их малого сопротивления растяжению.

Использование железобетона в опорах мостов снижает объем, ускоряет постройку опор, благодаря применению, в частности, пус­тотелых, стоечно-рамных сборных конструкций.

Изготовление железобетонных конструкций в монолитном виде, т. е. сбетонированием на месте постройки моста связано с выполнением большого объема трудоемких опалубочных, арматур­ных и бетонных, а также других работ по устройству подмостей, транспортированию материалов и т. д. Поэтому в дальнейшем для индустриализации возведения железобетонных мостов были соз­даны цельноперевозимые, блочные и некоторые другие виды кон­струкций, приспособленных для перевозки и сборного строительст-

 

Рис. 147. Железобетонные мосты различных систем:

а — балочные разрезные; б — неразрезные; в — консольные; г — рамные; д — арочные

с ездой поверху; е — с ездой понизу; ж — с ездой посередине

 

ва. Важным фактором, влияющим на выбор таких конструкций, являются транспортные возможности. Транспортирование пролет­ных строений, элементов опор ограничивается габаритом подвиж­ного состава, а также грузоподъемностью погрузочно-разгрузочных кранов и подвижного состава.

Пролетные строения нормальной ширины (4,9 м) цельноперевозимы лишь при пролетах до 3,4 м (на обращающемся подвиж­ном составе габарита 1-Т поперек платформы).

К условиям перевозки приспособлено пролетное строение с шарнирным прикреплением тротуарных консолей. Консоли на время транспортирования ставят вертикально (рис. 148, а), а пос­ле установки на опоры приводят в горизонтальное положение (рис. 148, б). Недочет этой конструкции в том, что надо заделы­вать швы над шарнирами цементным раствором и склеивать гид­роизоляцию на месте работ, а не на заводе. Но основной дефект в том, что наблюдается расстройство шарнирных консолей в экс­плуатации.

Подобно шарнирным применяли приставные консоли из уголков (рис. 148, в). Мост с такими консолями показан на рис. 146. Но по действующим ТУ ширина балластного корыта поверху увеличена по крайней мере до 3,6 м, что уже исключает перевозку таких пролетных строений на подвижном составе габарита 1-Т.

Наиболее практична блочная конструкция с расчленением пролетного строения чаще всего на два блока по ширине моста (рис. 148, г).

Известно членение и по высоте пролетных строений, а также по длине пролета, в частности, сборных ферм и арочных конструкций. Разрезка по длине пролетных строений на блоки вы­полнима, однако, лишь при устройстве надежных стыков, долго-вечных и равнопрочных блокам. В конструкциях с предвари­тельным напряжением армированные блоки стягивают при монтаже высокопрочной арматурой, закрепляя ее анкерами обыч­но с обжатием объединяемых блоков. Арматуру натягивают в та­кой мере, что и под эксплуатационной нагрузкой блоки не расхо­дится в швах. Предварительно напряженное армирование на мон­таже применяют и при объединении элементов в фермах и арках, блоков, проезда с фермами и т. д. Предварительно напряженный железобетон широко распространен при изготовлении элементов, блоков и в целом конструкций. Вместе с тем, как отмечалось, в це­лесообразных случаях (в частности, для сжатых элементов и частей конструкций) продолжают использовать и обычный железобетон.

 

4. Плитные пролетные строения

Самый простой вид балочного железобетонного пролетного строения — сплошная плита с боковыми консолями; борта по краям ограждают от осыпания балластную призму (рис. 149, а). Плита и консоли по всей площади балластного корыта защищены гид­роизоляцией. Вода из корыта вытекает через трубки в консолях. Иногда ее отводят за устой, для чего надо перекрывать изоляцией шов между плитой и устоем и устраивать в насыпи дренаж в конце устоя (см. рис. 31).

Плитное пролетное строение — это широкая балка, опертая по концам на опоры. Балка под нагрузкой растянута в нижней части. Поэтому преобладающая часть стержней арматуры расположена именно внизу (рис. 149, б) равномерно по всей ширине плиты (рис. 149, в). Здесь под разрезом в цифры в таблице обозначают номера этих стержней в порядке их размещения по ширине плиты. По ме­ре уменьшения (от середины пролета к опорам) растягивающих нормальных напряжений и увеличения косых растягивающих на­пряжений некоторые из стержней основной (рабочей) арма­туры доведены до опоры (стержни № 1), другие (№, 2, 3, 4) отогнуты вверх.

Чтобы вся продольная арматура воспринимала усилия более равномерно по ширине балки, плита армирована также поперек пролета распределительной арматурой (стержни № 5 и 5а). Она воспринимает усилия от изгиба в поперечном направлении при неодинаковом по ширине пролета загружении. Эти усилия незначи­тельны по сравнению с усилиями от изгиба вдоль пролета, поэтому и диаметр стержней распределительной арматуры меньше, чем ра­бочей.

Для увязки всей арматуры в каркас служат также монтаж­ные стержни (№ 6) и хомуты (№ 7 и 8). Хомуты, кроме того, воспринимают скалывающие усилия в плите.

Рис. 149. Плитное железобетонное пролетное строение:

а — общий вид; б —продольный разрез; в — поперечный разрез

Иначе армированы консоли, поддерживающие по сторонам плиты балластную призму. Нагрузка, изгибая консоль свободным концом книзу, стремится отломить ее от плиты. При этом наверху в консоли появляется растяжение, а внизу — сжатие, т. е. обратно тому, как в разрезных балках. В консоли возникают и косые рас­тягивающие напряжения. Поэтому рабочую растянутую арматуру в консоли устанавливают вверху с отгибами вниз (стержни № 9 и 10). Отламыванию борта от консоли препятствуют стержни № 11. Стержни № 12 являются распределительной арматурой консоли, а № 13 и 14 — монтажной.

Арматура поперечных бортов состоит из стержней № 15 и хо­мутов № 16.

Для подвешивания к крану при транспортировании и монтаже плиту снабжают четырьмя петлями-проушинами № 17. Концы скоб, выпущенные снизу консолей, и штыри, заделанные сверху в продольные борта, служат для прикрепления в дальнейшем стальных консолей тротуаров (рис. 149, в и рис. 148, в).

По условиям транспортирования при длине более 3,4 м (стр. 158) перевозимые пролетные строения делают двухблочными (рис. 150, а).

Членение на большее число блоков (без поперечного стягивания их) не оправдало себя; из-за малой массы блоки под поездами расходятся в швах, нарушается изоляция.

В двухблочном пролетном строении изоляция каждого бло­ка самостоятельная, выполняется на заводе. Стык блоков на во­доразделе. по оси пути перекрывают для удержания балласта металлическим листом, покрытым от ржавления с обеих сторон битумным лаком (рис. 150, б). Штыри, приваренные к листу, ограничивают его смещение в стороны.

С увеличением пролета плита утолщается. Так, при проле­те 2,4 м толщина плиты 30 см, а при пролете 4,5 — уже 50 см. Поскольку плита широкая, то с ее утолщением существенно возрастают расход бетона и масса. Но используется бетон только на сжатие в верхней части плиты над нейтральной осью, а в нижней растянутой зоне усилия воспринимаются арматурой (на рис. 151, а сжатая часть плиты, в отличие от растянутой, заштрихована). Поэтому для пролетов более 4—5 м становится целесообразным видоизменить конструкцию (рис. 151, б): плиту сохранить только для балластного корыта, а нижнюю" ее часть выполнить в виде двух узких ребер, в которых может быть размещена вся растянутая арматура. При этом отпадает постановка хомутов вне ребер; с сокращением бетона уменьшается масса такого ребристого пролетного строе­ния, а вместе с тем несколько снижается и количество растянутой армату­ры; меньшая ширина в опирании на опору позволяет уменьшить и ширину опоры.

Пределы целесообразного применения плитных двухблочных пролетных строений в последнее время расширены до пролетов 6—7 м благодаря сокращению бетона устройством в блоках про­дольных каналов-пустот диаметром 30 см (рис. 152). Опалубкой каналов служат асбоцементные трубы, оставляемые в блоках.

Рис. 150. Плитное двухблочное пролетное строение:

а — взаимное расположение блоков; б — перекрытие шва между блоками; 1 — лист; 2 — штырь

 

 

При необходимости получения особо пониженной стро­ительной высоты (по условиям подмостового габарита при невозможности подъемки пути на мосту) аналогичные пролетные строения (в той же серии проектов 1966 г.) изготавливают для пролетов до 15,8 м.

Во всех проектах этой серии консоли тротуаров при­ставные, железобетонные или металлические, закрепляемые к бортам корыта болтами. Ширина (в свету)' между перилами этих пролетных строений увеличена с 4,9 до 5,2 м для возможно­сти прохода в рабочем состоянии щебнеочистительных машин.

 

5. Ребристые пролетные строения

Основными несущими элементами ребристых пролетных строе­ний являются его ребра — главные балки (рис. 153, а). Оба ребра объединены диафрагмами в качестве поперечных связей. Они размещены по одной над опорами и через 2—3 м в пролете.

Армирование ребер (рис. 153, б) в основном такое же, как и плит. Увеличено лишь сечение и число растянутых стержней в связи с увеличением пролета. Кроме того, ввиду ограничения ши­рины ребра (0,5—0,8 м) арматура расположена не в один ряд, как в плите, а в несколько рядов по высоте (рис. 153, в) с про­светами для сцепления с бетоном.

 

В отличие от плиты по боковым граням ребер поставлена про­дольная противоусадочная арматура (стр. 156).

Тротуаром служит удлиненная консоль. Перильные стойки из уголков прикреплены к консоли гайками на концах скоб, заделан­ных в бортах. Вторая консоль укороченная — без тротуара, как это бывает, например, в междупутье на двухпутном мосту.

Ребристое пролетное строение по рис. 153 — ранней проекти­ровки. Оно изготовлялось полностью на месте уста­новки. Такое монолитное (целое) пролетное строение по своим размерам не перевозимо в готовом виде.

В дальнейшем конструкция ребристых пролетных строений улуч­шалась. Ее облегчали, приспосабливали к возможностям транс­портирования. Вместо монолитных пролетных строений стали при­менять двухблочные (рис. 154) с одним ребром в каждом блоке или с двумя ребрами. При одном ребре блоки эконо­мичнее, но неустойчивы при перевозке и монтаже. На месте уста­новки их объединяют вместе: заранее выпущенные из бетона каж­дой полудиафрагмы концы арматуры соединяют сваркой или иным способом и место соединения полудиафрагм бетонируют (омоноличивают). Позднее стали предусматривать жесткое соединение (па болтах, сварке) стальных закладных частей полудиафрагм с тем, чтобы можно было сразу открыть движение поездов, а обетонирование стыка (для защиты от коррозии) выполнить в теплое время года без прекращения эксплуатации. Разновидностью такого объединения служит и стягивание блоков напрягаемой арматурой, пропускаемой в каналах через ребра и полудиафрагмы.

Блоки с двумя ребрами устойчивы. Оба блока можно не объединять на прямых участках пути при пролетах до 20 м. По такие блоки не экономичны, поскольку с увеличением пролета увеличивается высота и объем ребер, а их здесь по два вместо одного при Т-образном сечении блока. Кроме повышенного расхо­да бетона и арматуры, П-образные блоки более трудоемки и ме­нее технологичны в изготовлении. Поэтому блоки с двумя ребрами применялись для пролетов до 15—18 м. При большей длине сов­ременные пролетные строения состоят из двух Т-образных блоков обычно с предварительным напряжением арматуры ребер.

Для облегчения элементы назначают возможно тонкими в ме­нее напряженных местах конструкций. Так, по концам балок, где передается все опорное давление и где скалывающие напряжения в бетоне наибольшие, сечение ребра имеет прямоугольную форму (рис. 154, а справа). К середине пролета с уменьшением скалы­вания толщину ребер вне поясов теперь уменьшают (рис. 154, а слева). В таком виде ребра по форме приближаются к двутавро­вой балке, наиболее целесообразной для изгибаемых элементов. Аналогично толщину плиты по мере удаления от ребра уменьша­ют, что особенно характерно для консольных частей плиты.

 

6. Предварительно напряженные пролетные строения

Предварительно напряженную конструкцию, как показывает название, напрягают заранее, еще в процессе изготовления. Натягивая арматуру, обжимают до необходимой степени те зоны бетона, в которых она будет сильно растягиваться под действием эксплуатационной нагрузки. Оставаясь обжатыми в течение всего срока службы, эти зоны бетона в момент действия времен­ной нагрузки, т. е. при дополнительном удлинении арматуры, бу­дут лишь разгружаться от предварительного сжатия, не освобож­даясь, однако, от него в полной мере, по исчерпании которой на­чиналось бы растяжение, а затем и растрескивание бетона.

Размещают арматуру, предварительно напрягаемую, как и обычную, в основном по направлению действия растягивающих усилий прямолинейно вдоль элемента, а в балках — вдоль растя­нутого пояса или с отгибом вверх в сторону к опорам для воспри­ятия косых или главных растягивающих напряжений (рис. 155, а). Иногда приходится стягивать арматурой и верхний пояс во избежание чрезмерного выгиба балки вверх под действием на­тяжения нижней арматуры. Остальную арматуру, т. е. рабочую и распределительную в сжатой зоне, включая плиту с балластным корытом, монтажную и противоусадочную арматуру, а также хо­муты ставят обычно без натяжения. Хомуты предварительно на­прягают лишь в некоторых особенно высоких и тонких балках больших пролетов.

Для напрягаемой арматуры применяют стержни, но чаще про­волоку, объединяя ее (до 30 шт. и более) в пучки. По концам (а иногда и по длине) пучки снабжают анкерами (рис. 155,б) раз­личных видов для закрепления натянутой арматуры в бетоне. Тонкая (до 3 мм) проволока при расположении не в пучках удер­живается в натянутом состоянии одними силами сцепления ее с бетоном. Специальная анкеровка иногда не требуется и при более толстой проволоке и стержнях периодического профиля. Но рас­ход такой арматуры больше, чем пучковой, так как применяемая для нее высокопрочная сталь лишь в 3 раза прочнее мостовой шли, а канатная проволока — до 5 раз.

Натягивают арматуру домкратами за концевые анкеры (или за концы проволоки или стержней при помощи зажимов). В про­стом строении по рис. 155 упором для домкратов служит сама

бетонируемая конструкция. Натянутый пучок закрепляют вилкообразными шайбами; их помещают в зазоре между анкером и торцом балки. Для арматуры в бетоне оставляют каналы. Прямые каналы продавливают металлическим сердечником, когда бетон еще сырой. Пользуются укладкой в опалубку гибких каналобразователей в виде проволочной сплошной спирали, которую после бетонирования можно вытянуть из бетона.

На рис. 156, а показан арматурный каркас с гибкими каналообразователями для пучков арматуры в одном из крайних блоков составной балки пролетом 33 м. Схема этой балки из трех по длине блоков, приведена на рис. 155, е. Готовые блоки (рис. 156, б) транспортируют к месту монтажа. Там их ставят в проектное положение. В каналы заводят пучки арматуры, которые затем на-

тягивают и закрепляют на торцах балки. Каналы после натяжения арматуры заполняют цементным раствором под давлением.

Вместо каналов замкнутого сечения иногда устраивают кана­лы, открытые сверху или с боков по длине элемента. Заделка та­ких каналов с арматурой наиболее простая и может быть выпол­нена не раствором, а бетоном.

Устройство каналов и их заделка, а также обетонирование концевых анкеров для защиты от коррозии обусловлены натяже­нием арматуры после бетонирования. Все это отпадает при натя­жении арматуры до укладки бетона. Но для этого требуется объемлющий конструкцию стенд для упора домкратов и натяжения арматуры.

Стенд (нередко из железобетона) представляет собой раму или камеру наподобие ящика, открытого сверху. Вдоль стенда растягивают арматуру, которая удерживается на нем в натянутом состоянии на время бетонирования и выдержки бетона. Твердение бетона обычно ускоряют пропариванием в съемочном коробе или стационарной камере. По затвердении бетона остается лишь об­резать арматуру по концам изготовленной конструкции. Закрепле­ние пучковой арматуры в бетоне в этом случае обеспечивается сцеплением и, кроме того, анкерными колодками, которые зара­нее устраивают на арматурных пучках. По такой стендовой технологии изготовляют цельно-перевозимые балки пролетных строений с ездой поверху (рис. 167) и понизу (рис. 158), а также; другие конструкции. При серийном их выпуске стенд является стационарным оборудованием.

Наряду со стендовой технологией, причем также по типовым проектам, изготовляли пролетные строения без стенда, т. е. с на­тяжением арматуры после бетонирования. Преимущество бесстен­довой технологии — в возможности поперечного членения длинных палок на короткие, удобные для транспортирования (см. рис. 156). Из таких блоков заводского изготовления собирали (см. рис. 155, в) составную («шашлычного» вида) балку.

Предварительное напряжение арматуры, помимо расширения возможностей индустриального строительства и повышения каче­ства и долговечности (при достижении трещиностойкости), су­щественно облегчает конструкцию и сокращает расход материа­лов. Так, масса двухблочного пролетного строения пролетом 23 м

 

 

Рис. 156. Элементы трехблочной балки пролетом 33 м (по рис. 155, в):

а— арматурный каркас с каналообразователями крайнего блока; б — средний блок, погру­женный на платформу для транспортирования

с обычной арматурой со­ставляет 156 т, а с пред­варительно напряженной арматурой—124 т, или на 20% меньше.

Предварительно на­пряженный железобетон нашел массовое примене­ние в конструкциях пути для изготовления, в част­ности, шпал и опор кон­тактной сети электрифи­цируемых дорог, а в мос­тах — блочных пролетных строений. Сборные про­летные строения больших пролетов изготавливают с использованием предварительного на­пряжения частей конструкций и отдельных элементов. Из обычно­го железобетона здесь выполняют лишь сжатые элементы, в кото­рых предварительное напряжение неуместно, и изгибаемые элементы малых пролетов, где оно не дает ощутимого эффекта. Так, в пролетном строении по рис. 158 главные балки предварительно напряженные, а плиты проезжей части между ними — из обычного железобетона. При монтаже такого пролетного строения вза­имно сваривают выпуски концов арматуры плит и главных балок и затем сваренную арматуру заделывают бетоном (места омоноличивания на рис. 158 отмечены перекрестной штриховкой). В неко­торых случаях дополнительно к этому главные балки в швах меж­ду блоками проезда стянуты и обжаты поперечной арматурой, на­тягиваемой после затвердения бетона омоноличивания (стр. 183).

 

7. Сборные железобетонные мосты

Сборными называют мосты, у которых и пролетные строе­ния, и опоры собирают на месте строительства из готовых элемен­тов и крупных блоков. В таком виде сборные железобетонные мо­сты появились только к 1950 г. До 1941 г. мосты из железобето­на, исключая пролетные строения малых пролетов и некоторые виды путепроводов, строили всецело на месте. Из каменной или бетонной кладки возводили монолитные опоры и тут же в проле­те между опорами на подмостях в опалубке сооружали пролет­ные строения.

При большом объеме строительства в послевоенный период резко выросла необходимость ускорения и удешевления работ, в частности, путем индустриализации. Сначала перешли к завод­скому изготовлению железобетонных пролетных строений малых и средних пролетов, позднее появились сборные опоры и железо­бетонные мосты в целом.

 

Освоение сборных конструкций, в первую очередь, для не­милый их пролетов объясняется их массовостью, а также тем, что для них части моста доступнее для перевозки в законченном виде. Изготовление монолитных небольших мостов на многочи­сленных строительных площадках к тому же еще более неэконо­мично, чем мостов с большими объемами работ, сконцентрирован­ных в немногих пунктах.

Проверка на практике и выбор удачных конструкций для мас­сового их внедрения наглядны на примере малых сборных мостов.

Среди разнообразных видов таких конструкций более удачны­ми оказались свайно-эстакадные мосты (рис. 159). Их собирают всего из пяти-шести типов элементов. Сюда входят сваи, состав­ные ростверки (насадки) и плитные пролетные строе­ния— одноблочные и двухблочные (см. рис. 150).

Построены, продолжают эксплуатироваться, но не получили распространения мосты рамно-дисковые (рис. 160, а), а в дальнейшем — похожие на них рямно - блочные (рис. 160, б). Здесь всего один крупный блок — пролетное строение, переходящее по концам в опоры (что характерно для рам), и два фундаментных блока под опоры. Отличаясь громоздкостью и индивидуальными размерами для каждого моста, обе эти конструкции выполнялись на стройдворах и потому применены в ограниченном количестве.

а — рамно-дисковый; б — рамно-блочный; 1 — пролетное строение; 2 — фундамент

 

Кроме рамных мостов, построено несколько десятков крупноблочных мостов-труб (рис. 161). Они состоят из двух половин, соединенных по оси пути. Между двумя блоками при широкой насыпи мог быть вставлен средний блок. Все блоки оперты на общий фундамент. Трудность подгонки в сопряжении громоздких блоков при кустарном изготовлении их в условиях стройдвора приводила к, неудовлетворительному выполнению мостов этого типа. В дальнейшем их не применяли.