СВАЯ-ОБОЛОЧКА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ОПОРЫ МОСТА СТОЯЧНОГО ТИПА

Полезная модель относится к области мостостроения, в частности, к промежуточным опорам стоячного типа мостов, и может найти применение при строительстве и ремонте мостов, сооружаемых на реках, преимущественно в районах с холодным климатом.
Известна мостовая опора по патенту РФ на изобретение №2099467.
Мостовая опора содержит два раздельных ростверка, установленных друг за другом длинными диагоналями вдоль течения реки с зазором по всей высоте и соединенных друг с другом посредством распорки, установленной выше уровня высокого ледохода. Каждый ростверк включает куст свай, объединяющую головы свай плиту и объемлющую их льдозащитную оболочку, повторяющую по внешней форме плиту ростверка. Каждый ростверк выполнен ромбовидным в плане, а в месте их соединения между распоркой и ростверками установлена упругая водостойкая и морозоустойчивая прокладка. Внутренняя полость каждой льдозащитной оболочки разделена на секции сплошными диафрагмами-стяжками таким образом, что в носовой и кормовой секциях оболочки расположены по одной свае, а в промежуточных по две, причем диафрагмы-стяжки установлены с горизонтальным воздушным зазором относительно низа плиты ростверка, а нижний конец их постоянно погружен в воду. За счет ромбовидной формы соседних ростверков в пространстве между ними происходит зависание льда. Оно происходит и в зазоре между ростверками. Зависший лед обеспечивает более теплый микроклимат внутри льдозащитной оболочки и замедляет тем самым рост льда изнутри. Диафрагмы-стяжки воспринимают часть внутреннего давления образованного льда. Все это повышает надежность и долговечность льдозащитной оболочки, а следовательно повышает надежность и долговечность опоры.
Однако, в самой свае в зимнее время тоже происходит льдообразование за счет наличия воды из-за смачиваемости сваи.
Недостаток известной конструкции в том, что она не позволяет защитить сваю от внутреннего воздействия льда, что в свою очередь снижает трещиностойкость и долговечность опоры.
За прототип заявляемой полезной модели принята свая-оболочка промежуточной опоры мостового перехода через р.Чаю у села Чажемто на автомобильной дороге Томск-Каргала-Колпашево, типовой проект 60-10.00-ИС Минтрансстрой Томгипротранс г.Томск. Конструкция опоры представляет собой куст металлических свай оболочек. Каждая свая выполнена в виде металлической трубы, заполненной бетоном с арматурным каркасом, состоящим из продольных стержней арматуры, расположенных по контуру оболочки и спиральной арматуры, обвитой по внешнему контуру этих стержней. Недостаток этой опоры, а конкретно, свай-оболочек, заключается в отсутствии какой либо защиты от внутреннего воздействия льда, что приводит к снижению трещиностойкости, долговечности и к значительным деформациям в зимний период. Арматурные элементы, вводимые тело бетона повышают трещиностойкость сваи. Однако использование арматурных элементов недостаточно для стойкого и значительного повышения трещиностойкости сваи. Это объясняется следующим.
При наборе бетоном прочности происходит его естественная усадка и возможное отслаивание от стенок металлической оболочки, при этом возможно появление незначительных микротрещин в теле бетона. Что служит хорошим проводником для водной среды. При смачивании поверхности бетона водой вследствие поверхностного натяжения происходит капиллярное поднятие водной среды и проникновение ее в тело бетона сквозь микротрещины и его относительно пористую структуру. Насыщение бетона водой, химический состав которой достаточно агрессивен к его составляющим, приводит к коррозии бетона, а
именно к процессам карбонизации и выщелачивания, а также, как следствие, коррозии арматуры, что приводит к снижению несущей способности конструкции. Заполнение тела оболочки водной средой приводит к появлению значительных дефектов при воздействии отрицательных температур. А именно, вследствие статического давления кристаллизованной воды на стенки металлической оболочки. Так как физические свойства воды обуславливают значительное увеличение ее в объеме при переходе из жидкой фазы в твердую, то это приводит к разрушению не только структуры бетона, но и структуры металлической оболочки.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения трещиностойкости свай оболочек, их надежности и долговечности.
Технический результат, благодаря которому решается эта задача, заключается в снижении статического давления кристаллизованной воды на стенки металлической оболочки изнутри путем внедрения демпфирующих устройств.
Для достижения технического результата свая-оболочка, содержащая металлическую оболочку в виде трубы, заполненную бетоном с арматурным каркасом, выполненным из продольных стержней арматуры, расположенных по контуру оболочки и спиральной арматуры, обвитой вокруг них, дополнительно содержит канаты из пористого материала, расположенные внутри арматурного каркаса и прикрепленные к продольным стержням арматуры вдоль каждого стержня, и центральную трубу из упругого материала, заполненную пористым материалом. Центральная труба армирована металлической проволокой и заполнена монтажной пеной. Центральная труба выполнена из прорезиненного капрона. Канаты закреплены по всей длине стержней.
Отличие от прототипа заключается в том, что свая-оболочка дополнительно содержит канаты из пористого материала,
расположенные внутри арматурного каркаса и прикрепленные к продольным стержням арматуры вдоль каждого стержня, и центральную трубу из упругого материала, заполненную пористым материалом. Центральная труба армирована металлической проволокой и заполнена монтажной пеной. Центральная труба выполнена из прорезиненного капрона. Канаты закреплены по всей длине стержней.
Эти отличия подтверждают новизну заявляемой полезной модели.
При наборе бетоном прочности происходит его естественная усадка и возможное отслаивание от стенок металлической оболочки, при этом возможно появление незначительных микротрещин в теле бетона. Что служит хорошим проводником для водной среды. При смачивании поверхности бетона водой вследствие поверхностного натяжения происходит капиллярное поднятие водной среды и проникновение ее в тело бетона сквозь микротрещины и его относительно пористую структуру.
При воздействии отрицательных температур происходит кристаллизация и, как следствие, расширение водной среды, что приводит к увеличению статического давления на стенки металлической оболочки и в теле бетона, которое компенсируется введенными в конструкцию канатами из упругого пористого материала и центральной трубой из упругого материала заполненной пористым материалом. При расширении кристализированной воды соответственно будет происходить расширение бетона, но за счет введенных компонентов из пористого материала, бетон, заполняя пространство, освобождаемое при деформации этих компонентов, ослабит давление на стенки металлической оболочки, что предотвратит появление значительных дефектов как в оболочке, так и в теле бетона, что в свою очередь повысит надежность и долговечность сваи, и опоры в целом. Армированная проволокой центральная труба еще более повышает трещиностойкость, поскольку часть статического давления компенсируется этой проволокой. Длина канатов возможна
различной, но оптимальный вариант их расположения по всей длине продольных стержней.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре 1. изображен поперечный разрез металлической сваи-оболочки, на фигуре 2 - арматурный каркас.
На фигуре 1 позициями обозначены: 1 - металлическая оболочка, 2 - продольные стержни арматурного каркаса, 3 - канаты из пористого материала, 4 - труба из упругого материала заполненная пористым материалом, 5 - бетон.
На фигуре 2 позициями обозначены: 2 - продольные стержни арматурного каркаса, 6 - спиральная арматура.
Свая-оболочка содержит металлическую оболочку 1, заполненную бетоном 5 с арматурным каркасом, состоящим из продольных стержней арматуры 2 и обвитой вокруг них спиральной арматуры 6. К каждому стержню 2 продольной арматуры прикреплены канаты из пористого материала 3 и в центр помещена труба из упругого материала 4, заполненная пористым материалом.
При возведении сваи-оболочки соблюдается следующая последовательность: погружается металлическая оболочка 1, вынимается грунт, устраивается грунтовая пробка, устраивается слой тампонажного бетона, после чего опускается заранее смонтированный арматурный каркас 2, 6 с прикрепленными канатами из упругого пористого материала 3. В центр опускается труба из упругого материала заполненная пористым материалом 4 и происходит заполнение сваи оболочки бетоном 5.