Балка предварительно напряженная

Полезная модель относится к области строительства и реконструкции, преимущественно мостов и других транспортных сооружений на автомобильных дорогах.
Целью представленного решения является повышение эксплуатационных характеристик пролетного строения мостового сооружения наряду с уменьшением материалоемкости и увеличением скорости монтажа. Поставленные цели достигаются применением конструктивных решений, позволяющих обеспечить требуемый уровень надежности при воздействии современных нагрузок. В отличие от известных конструкций, предлагаемое решение обеспечивает комплексное улучшение параметров материалоемкости, технологичности производства и эксплуатационных характеристик.
Уровень техники.
Известные конструкции пролетных балок:
Конструкция «V»-образной балки пролетного строения трапециевидной формы с образованием полости в балке при помощи пустотообразователя. Тонкостенная балка пролетного строения, содержащая в качестве напрягаемой арматуры однопрядевые канаты К-7 повышенной прочности с временным сопротивлением не менее 1860 Мпа с изоляцией каната К-7 жесткими трубками из полимерного материала, предпочтительно ПВХ, причем балка выполнена из самоуплотняющейся бетонной смеси с дисперсным армированием и с продольно расположенными полостями, образованными пустотообразователями, предпочтительно съемными, закрепляемыми к опалубке, занимающих по поперечному сечению балки в месте их установки не менее 20%, а в зонах под пустотообразователями образованы, по меньшей мере, два отверстия для отвода во время эксплуатации пролетного строения конденсата из полостей балки и/или из пустотообразователей через технологические приспособления в их нижней грани (см. патент на полезную модель RU 131385 U1 опубликован 20.08.2013).
Балки, являющейся вариациями типовой балки серии 3.503.1-81 Т-образного сечения высотой 123 или 153 см, с увеличенной толщиной стенки с 16 до 18 см, уширяющейся в надопорных зонах до 36см. Ширина плиты, как правило, составляет 140см, либо симметрично усечена до 86 см, при этом шаг балок в поперечном сечении пролетного строения не превышает 2.4м (см. патент на полезную модель RU 92027 U1 опубликован 20.03.2010).
Раскрытие сущности полезной модели
В отличие от известных моделей, предлагаемая конструкция балки позволяет обеспечить шаг балок до 3.5 м. при величине пролета до 33 м. При этом в балке отсутствуют внутренние полости, что исключает необходимость отведения дренажной воды. Шаг установки балок по представленной полезной модели в диапазоне от 2,2 м до 3,5 м в отличие от аналогичных тавровых и двутавровых балок.
Технический результат, достигаемый предложенной конструкцией заключается в повышении конструкционной прочности балки за счет достижения оптимального баланса запаса несущей способности балки и ее материалоемкости, а также применения криволинейных пучков преднапрягаемой арматуры установленных со смещением от оси балки, натяжение которых осуществляется «на бетон», позволяет исключить локальную потерю устойчивости при их натяжении -- «серповидность» балки.
Для достижения поставленных цели была создана балка предварительно напряженная, содержащая криволинейные пучки высокопрочной арматуры из канатов класса К7, арматурные выпуски для объединения с монолитной плитой проезжей части, причем балка выполнена двутаврового сечения с переменной толщиной стенки в торцевых частях, а толщина стенки в средней части - не менее 300 мм, в торцевых частях - не более 700 мм, ширина верхнего и нижнего поясов одинакова, а длина торцевых частей - не менее 1000 мм, при этом криволинейные пучки арматуры установлены со смещением от горизонтальной оси балки. Ширина верхнего и нижнего поясов балки может быть равна 700 мм.
Краткое описание чертежей.
- на фиг.1 - поперечное сечение балки в средней части;
- на фиг.2 - поперечное сечение балки в торцевой части;
- на фиг.3 – представлена балка, вид сверху;
- на фиг.4 – представлена балка, вид сбоку.
Осуществление полезной модели.
Предложенная полезная модель позволяет устроить единую монолитную плиту проезжей части как с устройством участков температурной неразрезности над опорами, так и омоноличиванием торцов балок над опорами с их объединением в неразрезное пролетное строение.
Далее приведен пример варианта реализации предложенной полезной модели.
Была изготовлена балка двутаврового сечения с переменной толщиной стенки в торцевых частях. Толщина стенки в средней части равняется 300 мм. Балка содержит криволинейные пучки высокопрочной арматуры из канатов класса К7, которые установлены со смещением от горизонтальной оси балки, арматурные выпуски для объединения с монолитной плитой проезжей части. Толщина торцевых частей балки 700 мм, ширина верхнего и нижнего поясов одинакова, и равна 700 мм. Длина торцевых частей 1000 мм. Данная балка была изготовлена следующим образом: вначале в опалубку укладывают пучки криволинейной арматуры, подвергают их натяжению, затем заливают бетон в опалубку и после набора прочности снимают напряжение с арматуры. После окончательного набора прочности бетоном опалубку снимают и извлекают готовую балку. Двустадийное натяжение позволяет значительно ускорить процесс производства балок с сокращением сроков выдерживание балки в опалубке.
Принятая форма сечения балки позволяет достичь оптимальный баланс запаса несущей способности балки и ее материалоемкости.
В результате проведенных натурных испытаний, по прочностным показателям и расходу материалов, пролётные строения с использованием полезной модели не уступают пролетным строениям из типовых «Т» образных балок, имея при этом единую монолитную плиту проезжей части, что значительным образом улучшает их эксплуатационные характеристики.
Применение криволинейных пучков преднапрягаемой арматуры, натяжение которых осуществляется «на бетон» позволяет расширить возможности изготовления балок. Кроме того, установка их со смещением от оси балки позволяет исключить локальную потерю устойчивости при их натяжении («серповидность» балки).
Изготовление балок известных моделей осуществляется исключительно в заводских условиях.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант её осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие её сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченной по объему только нижеследующей формулой изобретения.