УСИЛЕННАЯ БАЛКА ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ МОСТА
REINFORCED BEAM OF REINFORCED CONCRETE SPAN OF THE BRIDGE

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано для усиления балок железобетонных пролетных строений мостов.
Известна усиленная балка железобетонного пролетного строения моста, включающая железобетонный блок таврового сечения и металлический каркас усиления, состоящий из попарно расположенных с обеих сторон ребра блока напрягаемых наклонных тяг, нижнего пояса усиления в форме швеллера, объемлющего снизу ребро железобетонного блока и верхнего пояса усиления пластинчатого типа, укрепленного в верхней части блока и соединенного с нижним поясом усиления посредством напрягаемых наклонных тяг (см. А.С. СССР 1070248, кл. E01D 7/02, 1982).
В реализации данная конструкция ведет к повышению материалоемкости и трудоемкости монтажа ввиду того, что верхний пояс усиления уложен по всей длине верхнего пояса балки из-за необходимости обеспечения его устойчивости при натяжении наклонных тяг.
Прототипом изобретения является усиленная балка железобетонного пролетного строения моста, включающая железобетонный блок таврового сечения в виде плиты с ребром и металлический каркас усиления, состоящий из попарно расположенных с обеих сторон ребра блока напрягаемых тяг, нижнего пояса усиления в форме швеллера, объемлющего снизу ребро железобетонного блока и верхнего пояса усиления (см. А.С. СССР №1090784 А, кл. Е01Д 7/02, 1982).
Недостатки прототипа заключаются в малой эффективности усиления балки железобетонного пролетного строения моста на действие изгибающего момента и поперечной силы, сложность монтажа и конструкции упоров.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности усиления железобетонной балки пролетного строения моста на действие изгибающего момента и поперечной силы, упрощение монтажа, в том числе за счет исключения упоров.
Результат достигается тем, что в усиленной железобетонной балке пролетного строения моста, включающей железобетонный блок таврового сечения в виде плиты с ребром и металлический каркас усиления, состоящий из попарно расположенных с обеих сторон ребра железобетонного блока напрягаемых тяг, нижнего пояса усиления в форме швеллера, объемлющего снизу ребро железобетонного блока, верхнего пояса усиления, согласно изобретению напрягаемые тяги установлены по отношению к верхней грани плиты железобетонного блока под углом, близким к прямому, нижними концами тяги закреплены, например, посредством сварки, на полках нижнего пояса усиления, высота полок нижнего пояса усиления, выполнена увеличивающейся от середины пролета балки к концевым частям усиленной железобетонной балки пролетного строения моста, в концевых сечениях полки нижнего пояса усиления соединены друг с другом посредством болтовых соединений, расположенных в отверстиях ребра железобетонного блока, концевые участки полок нижнего пояса усиления выступают за торцы ребра железобетонного блока, верхние концы напрягаемых тяг закреплены попарно на верхней грани плиты железобетонного блока, например, резьбовыми соединениями и имеют выпуски из них, вмоноличенные в верхний пояс усиления, выполненный в виде монолитного железобетона, уложенного на верхнюю грань плиты железобетонного блока.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан фасад усиленной железобетонной балки пролетного строения моста на фиг. 2 разрез поперечного сечения концевой части усиленной железобетонной балки, на фиг. 3 - поперечный разрез в пролете балки, а на фиг. 4 продольный разрез по ребру железобетонной балки.
Усиленная железобетонная балка пролетного строения моста включает железобетонный блок таврового сечения в виде плиты 1 с ребром 2 и металлический каркас усиления, состоящий из попарно расположенных с обеих сторон ребра 2 железобетонного блока напрягаемых тяг 3, нижнего пояса усиления 4 в форме швеллера с полками 5, объемлющего снизу ребро 2 железобетонного блока и верхнего пояса усиления 6.
Напрягаемые тяги 3 выполнены по отношению к верхней грани плиты 1 железобетонного блока под углом, близким к прямому, нижний пояс усиления 4 выполнен в форме швеллера, объемлющего снизу ребро 2 железобетонного блока. Высота полок 5 концевых частей нижнего пояса усиления 4 выполнена увеличивающейся от середины пролета к концам усиленной железобетонной балки пролетного строения моста, причем, в концевых сечениях полки 5 нижнего пояса усиления 4 соединены друг с другом посредством болтовых соединений 7, расположенных в отверстиях 8 ребра 2 железобетонного блока, а концевые участки полок 5 нижнего пояса усиления выступают за торцы ребра 2 железобетонного блока. Напрягаемые тяги 3 нижними концами закреплены, например, посредством сварки, на полках 5 нижнего пояса усиления 4. Верхние концы напрягаемых тяг 3 закреплены попарно на верхней грани плиты 1 железобетонного блока, например, резьбовыми соединениями 9, имеют выпуски 10 из них, вмоноличеные в верхний пояс усиления 6, выполненный в виде монолитного железобетона, уложенного на верхнюю грань плиты 1 железобетонного блока, 11-шайба. Пространство, образованное между ребром 2 железобетонной блока и внутренней поверхностью нижнего пояса усиления 4, заполнено полимерным клеем 12.
Устраивают усиленную железобетонную балку пролетного строения моста следующим образом. Нижнюю часть ребра 2 железобетонного блока и его боковые грани очищают от слабопрочного бетона и продуктов коррозии арматуры (на чертеже не показано).
В плите 1 железобетонного блока просверливают отверстия (на чертеже не показано) под тяги 3, монтируют тяги 3 с шайбами 11 на резьбовых соединениях 9. На стадии монтажа длину тяг 3 принимают большей, чем в законченном состоянии. Нижние концы тяг 3 выполняют с резьбой и фиксируют попарно планками при помощи резьбовых соединений 9 (планка и резьбовые соединения нижних концов тяг на чертеже не показаны).
На тягах 3 вывешивают среднюю часть нижнего пояса усиления 4. Затем домкратами поднимают железобетонный блок с опорных частей моста (на чертеже не показано) и устанавливают концевые части нижнего пояса усиления 4.
Части нижнего пояса усиления 4 подгоняют друг к другу и сваривают в единое целое. Железобетонный блок таврового сечения из плиты 1 и ребра 2 с нижним поясом усиления 4 опускают на опорные части моста (на чертеже не показано). Верхние концы напрягаемых вертикальных тяг 3 закреплены на плите 1 железобетонного блока резьбовыми соединениями 9, а нижние концы закрепляют на полках 5 нижнего пояса усиления 4. Через заранее подготовленные отверстия (на чертеже не показано) в концевых частях полок 5 нижнего пояса усиления 4 высверливают отверстия 8 в ребре 2 железобетонного блока, в которых размещают болтовые соединения 7. Пространство, образованное между металлическим поясом усиления 4 и ребром 2 железобетонного блока заполняют полимерным клеем 12. На верхнюю грань плиты 1 железобетонного блока укладывают арматуру (на чертеже не показано) и бетон верхнего пояса 6.
Под воздействием собственного веса и временной нагрузки усиления железобетонная балка пролетного строения моста работает на изгиб. При этом между нижним 4 и верхним 6 поясами усиления, верхней гранью плиты 1 железобетонного блока и нижней гранью ребра 2 возникают касательные напряжения, величина которых пропорциональна значению поперечной силы Q, возрастающей от середины пролета (Q=0) до максимального значения в опорном сечении, где поперечная сила Q равна величине опорной реакции R (Q=R). Касательные напряжения между верхним поясом усиления 6 и плитой 1 железобетонного блока воспринимают гибкие упоры 10 в виде выпусков из резьбовых соединений 9 напрягаемых тяг 3, а между ребром 2 железобетонного блока и нижним поясом усиления 4 - клеевой шов 12, площадь которого увеличивается по направлению от середины пролета балок к концам за счет увеличения высоты полок 5, что соответствует увеличению значений касательных напряжений. При расчетной проверке наклонных сечений железобетонного блока учитывается площадь нижнего пояса усиления.
Выпуски полок 5 нижнего пояса усиления 4 за торцы ребра 1 железобетонного блока обеспечивают возможность установки домкратов (на чертеже не показано) для подъема-опускания усиленной железобетонной балки пролетного строения моста, в том числе и для многопролетных мостов, т.к. выпуски полок 5 могут свободно располагаться по обе стороны ребер 2 балок смежных пролетов моста.
Напрягаемые тяги 3 служат одновременно гибкими упорами, для объединения плиты 1 железобетонного блока и верхнего пояса усиления 6 из монолитного железобетона.
Применение данной конструкции усиленной железобетонной балки пролетного строения моста увеличивает эффективность усиления на действие изгибающего момента и поперечной силы, упрощает монтаж и исключает применение упоров для напрягаемых тяг.