ТРУБОБЕТОННЫЙ ПОДФЕРМЕННИК
PIPE-CONCRETE TRUSS

Изобретение относится к области мостостроения, но может использоваться в промышленном и гражданском строительстве зданий и сооружений.
Известно устройство для опирания пролетного строения моста на опору по а.с.1 350 229 (СССР). Недостатком такого решения является высокая сложность устройства, что снижает его надежность, а также преимущественное применение устройства при ремонте пролетных строений мостов по замене опорных частей.
Наиболее близким к заявленному решению и результату является опорный узел большепролетных мостов по патенту Белоруссии 2215.
В этом патенте опорный узел состоит из железобетонной опоры и подферменника. Подферменник изготовлен из отрезка стальной трубы. Нижняя часть этой трубы крепится сваркой к арматуре железобетонной опоры. Внутренняя часть трубы залита бетоном. Поэтому такая конструкция представляет собой сталетрубобетонный (трубобетонный) подферменник. При этом бетонное ядро подферменника отделено от внутренней стенки трубы полимерной пленкой.
Недостатком такого решения является наличие свободной поверхности бетонного ядра в верхней части подферменника, на которую передается вес балки пролетного строения моста. При этом в незамкнутом (неизолированном) обьеме бетонного ядра подферменника нагрузка вызывает знакопеременную деструкцию (разрушение) во времени. В неизолированном слое бетона развитие микротрещин все время прогрессирует (Кикин А.И. и др. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном М., Стройиздат 1974, 144 с. (с. 13). С течением времени микротрещины развиваются в макротрещины, что неизбежно приводит к разрушению подферменника. Кроме того, из-за бокового давления бетонного ядра труба подферменника деформируется в радиальном направлении, что является причиной появления микротрещин, а затем и трещин в бетоне опоры, прилегающего к внешней поверхности трубы подферменника.
Задачей предлагаемого решения является повышение надежности, долговечности и нагрузочной способности подферменника и железобетонной опоры, или ж/б ригеля в зоне установки подферменника.
На фиг. 1 представлен подферменник, который состоит из трубы 1. Торцы трубы 1 закрыты верхней 2 и нижней 3 заглушками. Внутренний объем трубы 1 заполнен напрягающим бетоном или фибробетоном, который образует бетонное ядро 4. Бетонное ядро 4, труба 1, заглушки 2 и 3 представляют трубобетонный силовой элемент - трубобетонный подферменник. Для надежного крепления в ж/б опоре 5 (или ж/б ригеле) подферменник забетонирован на глубину L. При этом L>>H.
К внутренней поверхности трубы 1в радиальном направлении приварены арматурные стержни 6. Подобные арматурные стержни 7 приварены к наружной поверхности трубы 1 подферменника.
x
y
z
Усилие на подферменник от балки пролетного строения моста (балка не показана) передается на верхнюю заглушку 2. В силу того, что бетонное ядро 4 подферменника находится в замкнутом пространстве, в ядре возникает объемно-напряженное состояние с компонентами напряжений σ, σ, σ. Такое состояние особенно важно для верхней части бетонного ядра 4 подферменника. При этом предотвращается появление микротрещин не только от статической нагрузки со стороны балки пролетного строения моста, но, что особенно важно, и от динамической нагрузки, обусловленной движущимся по мосту транспортом, а также повышается предельная статическая и динамическая нагрузка в целом на подферменник.
x
y
z
Приваренные стержни 6 связывает трубу 1 и бетонные ядро 4, что обеспечивает выравнивание в ядре напряжений σ, σ, σ. Такое напряженное состояние обеспечивает высокую трещиностойкость бетонного ядра 4 подферменника и, как следствие, высокую долговечность всего подферменника.
Для уменьшения концентрации усилий на тело ж/б опоры 5 со стороны подферменника нижняя заглушка 3 имеет диаметр D больше d трубы 1. Кроме того, армирующие стержни 7 способствуют равномерному распределению связей трубы 1 и бетона опоры 5.
x
y
z
При действии динамической нагрузки на подферменник от движущегося по мосту транспорта, изменяются напряжения σ, σ, σ в бетонном ядре 4. В результате деформируется стенка трубы 1 в радиальном направлении х-х и у-у. При многократном воздействии на бетон опоры 5 в наружной пристеночной зоне трубы 1 возникают усталостные трещины в бетоне опоры 5, ориентированные вдоль трубы 1, что со временем приводит к потери связи ж/б опоры и подферменника, Наличие поперечно расположенных к трубе 1 стержней 7 предотвращает появление усталостных трещин в бетоне опоры.
На фиг. 2 представлен вариант установки трубы 1 трубобетонного подферменника для трубобетонной балки пролетного строения (балка не показана). Труба 1 подферменника установлена в трубобетонной колонне (столбе) 8. Бетонное ядро 9 колонны 8 может быть пред напряженным. Колонна устанавливается на ростверке 10. Верхняя заглушка 2 имеет цилиндрическую поверхность для установки на эту заглушку трубобетонной балки пролетного строения моста (балка не показана).
На фиг. 3 показана двухстолбовая опора для установки двух трубобетонных цилиндрических балок пролетного строения моста на трубы 1 трубобетонных подферменников. Трубы 1 подферменников закреплены, например сваркой, на ригеле 11. Ригель представляет собой трубобетонную преднапряженную балку и установлен на колоннах (столбах) 8. Колонны 8 могут представлять собой трубобетонные стойки, в том числе, преднапряженные столбы.