автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Малопролетные арочные конструкции на основе сталефибробетона

003476906

На правах рукописи

С /

ДИСТАНОВ РАМИЛЬ ШАМИЛЕВИЧ

МАЛОПРОЛЕТНЫЕ АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ СТАЛЕФНБРОБЕТОНА

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7

Самара 2009

003476906

Работа выполнена в ГОУ ВГГО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» на кафедре «Строительные конструкция»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Бабков Вадим Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ерышев Валерий Алексеевич

кандидат технических наук Семашкин Дмитрий Александрович

Ведущая организация: ГУП институт «БашНИИстрой» (г. Уфа)

Защита состоится « 9 » октября 2009 г. в 15~ часов на заседании диссертационного совета Д 212.213.01 в ГОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194, ауд. 0407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан << 01 » С0м1Г)ЯЬР$ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук

В.Ю. Алпатов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В автодорожном строительстве для пересечения малых и средних водотоков проектируются и возводятся одноочковые, многоочковые трубы и малопролетные балочные мосты. При строительстве балочных мостов под опирание пролетных строений устраиваются береговые опоры, конуса насыпей подходов которых в значительной степени перекрывают отверстие моста, что требует увеличения размеров пролетного строения. Помимо этого, в балочных мостах подвижная динамическая нагрузка воздействует непосредственно на пролетное строение, что является одной из причин преждевременного износа конструкций. Ситуация усугубляется введением в действие с 01.01.2008 повышенных нагрузок от автомобильных средств А14, НК-100 (ГОСТ Р 52748-2007). В определенной мере решением данной проблемы является устройство засыпных водопропускных сооружений, т.е сооружений, конструкции которых находятся в составе насыпи дорог. В этом случае уменьшается, а при значительных высотах насыпи исключается негативное динамическое воздействие от временных подвижных нагрузок. К таким сооружениям относятся, в частности, одно-, многоочковые водопропускные трубы. Определенным недостатком водопропускных труб является сужение поперечного сечения вертикальными стенками, затрудняющими свободный пропуск воды в условиях ледохода, карчехода.

Перспективным направлением в строительстве малых водопропускных сооружений являются малопролетные арочные засыпные мосты, позволяющие заменить водопропускные трубы и малопролетные балочные мосты, обладающие совокупностью достоинств этих сооружений и исключающие их недостатки.

Повышения надежности и долговечности конструкций арочных засыпных мостов можно достичь использованием сталефибробетона, обладающего высокой усталостной выносливостью и ударостойкостью, высокой трещиностойкостью, морозостойкостью, водонепроницаемостью по сравнению со стандартным бетоном как составляющей железобетона.

Цель работы состоит в исследовании и реализации возможностей применения сталефибробетона в конструкциях малопролетных засыпных арочных мостов под автомобильные дороги.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Уточнение специфики работы сталефибробетона при нагружении с учетом прочностных и геометрических характеристик стальной фибры и прочности бетона-матрицы.

2. Обоснование оптимального очертания двухшарнирных и трехшарнирных арок автодорожных мостов с учетом переменного положения временной нагрузки в пределах пролета.

3. Исследование возможностей решения конструкций арок засыпных мостов с использованием сталефибробетона и в комбинированном армировании в диапазоне пролетов 4-6 м под автомобильные нагрузки, включая нагрузки, соответствующие новому ГОСТ Р 52748-2007 (А14, НК-100).

4. Разработка конструктивных решений сталефибробетонных арок малопролетных мостов с их испытанием на силовом стенде.

5. Производство и применение конструкций малопролетных арочных мостов в автодорожном строительстве Республики Башкортостан в рамках экспериментального строительства.

Научная новизна.

1. Предложена принципиально новая классификация типов стальной фибры по сочетанию её прочностных, геометрических характеристик и по эффективности её использования в сталефибробетоне.

2. Впервые получено обоснование рационального применения основных типов стальной фибры согласно принятой классификации в сочетании с бетоном-матрицей для диапазона классов прочности бетона на сжатие В15-В60 по критериям использования прочностных характеристик фибры, уровню достигаемой прочности сталефибробетона на растяжение и повышения несущей способности сталефибробетонного элемента.

3. Обоснована рациональная область применения сталефибробетона как самостоятельного конструкционного материала в несущих конструкциях. Этой областью являются внецентренно - сжатые элементы и, в частности, железобетонные арки сооружений, растянутая зона сечений которых существенно разгружается напряжениями обжатия от действия продольной сжимающей силы.

4. Исследованы возможности регулирования очертания двух- и трехшарнирных арок и оптимизации их относительной стрелы подъема в целях минимизации эксцентриситета продольной сжимающей силы и расширения возможностей решения конструкций арок в сталефибробетоне без комбинирования со стержневым армированием.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Результаты исследований работы сталефибробетона при нагружении в зависимости от прочностных и геометрических характеристик стальной фибры и прочности бетона-матрицы.

• Результаты расчетных и экспериментальных исследований силового состояния малопролетных двух- и трехшарнирных арок засыпных мостов под автомобильные нагрузки НК-100 с учетом очертания, стрелы подъема арок и грунтового основания фундамента.

• Критерии оценки возможностей проектирования и реализации конструкций арок пролетом 4 - 6 м в сталефибробетоне и комбинированном армировании в автодорожном строительстве.

• Результаты производственной апробации предлагаемых технических решений при возведении арочных засыпных мостов пролетом 4 - 6 м.

Практическое значите. Разработаны рациональные арочные конструкции засыпных малопролетных мостов под автодороги, очертание свода которых обеспечивает наиболее благоприятное распределение внутренних усилий с учетом перемещения временной подвижной нагрузки в пределах пролета. Разработаны рекомендации по изготовлению и применению конструкций звеньев арочных мостов пролетом 4 и 6 м в сталефибробетоне с коэффициентом фибрового армирования ц1у = 0,015-0,02 (1,5-2%) при полном отказе от стержневой арматуры и с применением комбинированного армирования.

При строительстве мостов традиционно важное значение придается архитектурной выразительности сооружений, и этому критерию отвечают предлагаемые арочные мосты, имеющие преимущества по эстетической выразительности относительно водопропускных труб и балочных мостов.

Реализация работы. На ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор» по разработанным конструктивным решениям освоено производство звеньев двух- и трехшарнирных арочных мостов пролетом 4 и 6 м в сталефибробетоне и комбинированном армировании.

В 2006 - 08 гг подразделениями ГУП «Башкиравтодор» возведены сталефибробетонные арочные мосты на автодорогах I и II категории в Бакалинском, Бирском, Уфимском, Янаульском районах Республики Башкортостан.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и представлялись на научно-технических конференциях У ГИТУ (г. Уфа,2005-2008 гг.)', на научно-техническом семинаре при XV Международной выставке «Уралстройиндустрия-2005» (г.Уфа, 2005 г.); на Международных научно-технических конференциях «Проблемы строительного комплекса России» при X, XI, XII, XIII Международных специализированных выставках «Строительство. Коммунальное хозяйство - 2006, 2007, 2008, 2009» (г.Уфа), на Международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве» (г. Воронеж, ноябрь, 2008 г.).

По результатам исследований опубликовано 17 статей и тезисов докладов. Технические разработки по внедрению сталефибробетонных конструкций в дорожном строительстве Республики Башкортостан отмечены дипломами Международных выставок «Уралстройиндустрия-2005», «Строительство. Коммунальное хозяйство - 2006,2008» (г. Уфа).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 189 страницах машинописного текста, включает 8 приложений, содержит 50 иллюстраций и 26 таблиц. Список использованных источников включает 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены сложившиеся традиционные области применения сталефибробетона, выполнена оценка возможностей расширения применения сталефибробетона в несущих конструкциях.

В России сталефибробетон был предложен в 1908 г. Н.П. Некрасовым. В последующие десятилетия значительный вклад в развитие науки и практики в этой области внесли Ю.М. Баженов, Г.И. Бердичевский, A.C. Бочарников, И.В. Волков, K.M. Королев, Б.А. Крылов, Л.Г. Курбатов, Е.Г. Кутухтин, И.А. Лобанов, К.В. Михайлов, A.C. Носков, КГ. Овчинников. Ю.В. Пухаренко, Ф.Н. Рабинович, B.C. Сгерин, КВ. Талантова, ПК. Хайдуков, В.Г. Хозин, Ю.Н. Хромец, Ф Д Янкелевич и др.

С учетом высокой ударной выносливости (до 8-12 раз по отношению к исходному бетону) сталефибробетон нашел применение в производстве забивных железобетонных свай, погружаемых в тяжелых грунтовых условиях и на большую глубину. Сталефибробетон как материал, обладающий высокой стойкостью к истиранию и морозостойкостью, применяется в монолитных полах промышленных зданий, дорожных и аэродромных покрытиях, обделках каналов и тоннелей, в производстве сборных водоотводных лотков, покрытиях проезжей части автомобильных дорог и мостов.

Сталефибробетон как самостоятельный конструкционный материал без комбинирования со стержневым армированием, согласно СП 52-104-2006 «Сталефибробетошше конструкции», рекомендуется применять в несущих конструкциях, работающих на внецентренное сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах высоты поперечного сечения. При значении эксцентриситета продольной сжимающей силы относительно центра тяжести сечения е0 за пределами поперечного сечения е0 > Ы2 (h-высота сечения элемента) сталефиброармирование рекомендуется применять при соответствующем обосновании. К таким конструкциям, работающим на внецентренное сжатие, относятся безнапорные водопропускные трубы кольцевого сечения, арки малопролетных засыпных железобетонных мостов, возможности реализации которых с использованием сталефибробетона рассматриваются в настоящей работе.

Во второй главе рассмотрена специфика работы сталефибробетона при нагружении с учетом прочности и геометрических характеристик стальной фибры и прочности бетона-матрицы.

Применительно к работе сталефибробетонных конструкций на действие статических нагрузок ключевой физико-механической характеристикой сталефибробетона является его прочность на растяжение R^n* , на основе которой формируется расчетное сопротивление композита на растяжение Rftl. Данная характеристика определяется стадией работы сталефибробетонного сечения с выключенной из работы бетонной матрицей в силу достаточно раннего исчерпания её предельной растяжимости.

Для однонаправленного фиброармирования (однонаправленной ориентации фибры) механизм разрушения сталефибробетона при растяжении будет определяться функцией распределения размеров длин анкеровки фибр в плоскости разрушения (p(lf,an) (рисунок 1), при этом значения длин 1гаш применительно к одноразмерным по длине фибрам If = const будут изменяться в пределах от 0 до 1/2 (0..Д5 для изменения относительных размеров анкеровки

при растяжении (однонаправленное фиброармирование)

При однородном растяжении на начальных стадиях нагружения распределение напряжений в однонаправленных фибрах будет приблизительно одинаковым Of = const в силу равномодульности стальной фибры. Далее в общем случае будет реализоваться стадия предразрушения, связанная с выключением из работы слабозаанкереных (имеющих малую длину анкеровки If,an) фибр. Реально будет происходить вырыв (срыв) этих фибр в силу малой площади их сцепления с матрицей с перераспределением нагрузки, которую несли эти элементы, на оставшиеся фибры.

На стадии, предшествующей вырыву фибры с анкеровкой 1г-ап, напряжения растяжения в её сечении а{ могут быть рассчитаны из условия (1)

I,

0)

"/

где КЦ]Ьепс| - характеристика сцепления фибры с бетоном-матрицей, df- диаметр фибры.

Промежуточное равновесное состояние композита при этом будет соответствовать уравнению

°> = / = ЬКьопЗ <Р(№, (2)

í й/ ( где - коэффициент фибрового армирования по объему, <р(£) - функция распределения относительных размеров анкеровки фибр.

Предразрушение со срывом и выходом из работы на растяжение слабо и умеренно заанкереных фибр будет происходить с нарастанием нагрузки до того момента, когда перераспределение нагрузки не обеспечит стабилизации состояния и приведет в режиме такого перераспределения к последовательному выходу из строя всех оставшихся элементов и общему разрушению. Эта стадия нагружения соответствует пределу прочности композита. При этом механизм разрушения сталефибробетона при растяжении будет реализовываться последовательным выдергиванием (вырывом) всех фибр, если длина фибры ^ не превосходит двойной дойны анкеровки фибры [1^], рассчитанной из равенства несущих способностей фибры по условиям её разрыва (по пределу текучести, пределу прочности Л£и) и выдергивания из бетонной матрицы:

^ О)

При большей длине фибры и бблыпой глубине анкеровки механизм разрушения, реализуемый после завершения стадии предразрушения, определяется последовательно протекающими актами выдергивания и разрыва (течения) глубокозаанкеренных фибр, при этом прочность сталефибробетона будет определяться соотношением выдергиваемых и разрываемых фибр, и она может быть получена анализом уравнения (2) на экстремум по 4 дат

~~ = °=>£г, (4)

Производимая предприятиями Российской Федерации стальная фибра по своей эффективности может быть классифицирована по четырем типам: тип 1 -обыкновенная по прочности с расчетным сопротивлением на растяжение ~ 440-580 МПа (группы фибры 1 и 2 согласно табл. 5.7 СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции») при укороченной относительной длине / с^ ~ 50; тип 2 - обыкновенная по прочности с оптимальной относительной длиной 1г/с1? ~ 100; тип 3 - высокопрочная укороченная при = 950-1050 МПа (группа 3, табл. 5.7 СП) и Iс/= 50, тип 4 - высокопрочная при \{1 с^ ~ 100.

В зависимости от прочностных характеристик фибры, её относительной длины прочности бетона матрицы, определяющей её анкерующие свойства,

функции (f(Q возможна реализация одного из следующих механизмов разрушения сталефибробетона при растяжении:

1 - преимущественно за счет разрыва основного объема фибр, что будет соответствовать относительно малой расчетной длине анкеровки фибр в бетоне-матрице [lfan] « ]f/2 по критерию равенства несущих способностей фибры на разрыв и выдергивание и может достигаться за счет повышенной относительной длины фибры 1/df, либо достаточно высокой прочности и, соответственно, анкерующих свойств бетона-матрицы;

2 - преимущественно за счет вырыва фибр из бетона-матрицы, что будет соответствовать относительно большой расчетной длине анкеровки фибры в бетоне-матрице [1£ап] > lf / 2 и может предопределяться малой относительной длиной фибр lf/ df, пониженной прочностью бетона.

Описанный выше характер связи прочности сталефибробетона на растяжение с характеристиками фибры подтверждается данными расчета с использованием полученных на основе большого экспериментального материала зависимостей введенного с 03.10.2006 СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции» для диапазона изменения классов прочности бетона на сжатие В15 - В60 и вышеназванных 4-х типов фибры (рисунок 2).

Анализ данных рисунка 2 показывает, в частности, что высокопрочная (Rf=950Mna) относительно короткая фибра (lf/dr=50), в сочетании с неэффективным коэффициентом анкеровки T|f = 0,9, во всем диапазоне классов прочности бетона-матрицы < В55 обусловливает разрушение сталефибробетона по механизму 2 (кривая 3') и в рабочем диапазоне прочности бетона В25-В45 ниже по эффективности (значению расчетного сопротивления сталефибробетона на растяжение Rß,,) на 20-40% фибры обыкновенной прочности (Rf= 440МПа) при их одинаковых геометрических параметрах (кривые 1, Г). Для данного случая высокие прочностные характеристики фибры реализованы быть не смогут.

В связи с этим, сталефибробетон на основе менее прочной фибры при идентичности других показателей композита (прочность бетона, геометрические характеристики фибры и её показатели сцепления с бетоном матрицей, объемная концентрация фибры и др.) может обладать более высокой прочностью по сравнению с композитом на основе более прочной фибры, что объясняется в данном случае различием механизмов разрушения.

Описанная выше специфика разрушения и формирования прочностных характеристик сталефибробетона с учетом соотношения прочностных и геометрических характеристик фибры и прочности бетона-матрицы была подтверждена данными испытаний образцов-призм 10x10x40 см на растяжение при изгибе.

Предлагаемые выше представления о работе при нагружении и характере разрушения согласуются с методологией определения расчетного сопротивления сталефибробетона на растяжение Rat, представленной в СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные конструкции». Формула (6.3) СП для расчета длины заделки фибры в бетоне предлагает в качестве расчетного значения характеристики сцепления фибры с бетоном-матрицей

где Кь ,.ег - нормативное сопротивление бетона по прочности на сжатие, Пг= 0,6...0,9 - коэффициент, учитывающий анкеровку фибры.

а) 16

е- S

s 10

S е

/ 2

1 1 1 ч

*

JJ

Бетон-матрица -

4—] 4'-33'-

2

б)

L2.

3 i

-. 4

À

/2 о1 \

/

jJ Vl V

и 1

\ I

1

15 20 25 30 35 40 45 50 55 ВО Класс бетона-матрицы по прочности на сжатие В

î 1)

5 0,5 +

¿> 15 20 25 30 35 40 45 SO Класс бетона-матрицы по прочности

4-1 4'-

3

3'-

55 60 на сжатие В ОСНОВНОГО

—— - разрушение сталефибробетона при растяжении по механизму обрыва количества фибр и выдергивания из бетона-матрицы остальных фибр; ———— - разрушение по механизму выдергивания из бетона-матрицы условно всех фибр

Рисунок 2 - Зависимости расчетного сопротивления сталефибробетона на растяжение от класса бетона-матрицы по прочности на сжатие В для однонаправленной R|1|fM (а) и объемно - произвольной R(3|fM (б) ориентации фибры при её объемной концентрации fjlv= 0,015 для фибры четырех типов: типа 1(1') -R( = 440 МПа, l,/d,= 50; типа 2 ¡2') -Ri = 440 МПа, l./d, = 100; типа З(З') - Rf = 950 МПа, l,/df = 50; типа 4 (4') - Rf = 950 МПа, lf/df = 100; для фибры типов 1-4 и 1'-4' значения коэффициентов, учитывающих анкеровку фибры Пг, равны соответственно 0,6 и 0,9

Подобная связь сцепления фибры с прочностью бетона-матрицы на сжатие объясняется, как минимум, повышением модуля упругости бетона с ростом его прочности, что обусловливает повышение напряжений обжатия фибры ог вследствие усадки бетона-матрицы. Значение сг можно рассчитать, используя решение теории упругости о напряженном состоянии системы «матрица -цилиндрическое - включение», полученное Д. Броксбанком и К. Эндрюсом:

<7,=-si-^L-f (6)

(\-vm-2vl) + -^(l + vm) Em

где Ещ, V;,, - модуль упругости и коэффициент Пуассона цилиндрического включения соответственно, Em , vm - аналогичные характеристики матрицы; Ае - так называемый деформационный потенциал системы, соответствующий разнице свободных деформаций матрицы и включения любой природы (разнице температурных деформаций в условиях перепада температур или, в нашем случае, величине деформации усадки бетона

Для деформации усадки мелкозернистого бетона группы А класса В30 в годичном возрасте s,lh = ЗОхЮ"5 и начальном модуле упругости Еь = 2,6*104 МПа при Ещ 2x105 МПа значение сг , согласно (6), с учетом упругопластичносга бетона составит = 4-5 МПа.

Формула (5) дает полное значение расчетного сцепления от действия суммы факторов для бетона класса В30

R. . =-—-= 9,2...6,Ш77а,

w 4 х (0,6.. .0,9)

что указывает на значительное влияние усадочного обжатия в формировании характеристики сцепления стальной фибры и бетонной матрицы.

Таким образом, сталефибробетон в зависимости от характеристик и объемного содержания фибры, характеристик бетона-матрицы обеспечивает повышение прочности (расчетного сопротивления) исходного бетона на растяжение, как это следует из рисунка 2, в 2,5 - 7 раз, при повышении прочности на сжатие на 15 - 35 %, что в определенных условиях позволяет использовать сталефибробетон как самостоятельный конструкционный материал д ля несущих конструкций.

В третьей главе исследована возможность применения сталефибробетона для конструкций малопролетных засыпных арочных мостов на автодорогах.

В качестве конструктивной схемы малопролетных засыпных мостов рассмотрены 2 варианта арок - двухшарнирная пролетом 4 м и трехшарнирная пролетом 6 м. С целью обоснования рационального очертания арочных конструкций в обоих вариантах были рассмотрены круговая и параболическая арки при изменении стрелы подъема £ = 1,4...2,0 м для двухшарнирной арки пролетом 4 м и 1,6...3,0 м-длятрехшарнирной арки пролетом 6 м.

Для исследования напряженно-деформированного состояния звеньев арок засыпных мостов, работающих в составе сооружения в условиях плоской деформации, был использован программный комплекс «Р1ах1Б 8.2», позволяющий моделировать физико-механические характеристики грунтов основания и насыпи арок и реализовать совместную работу железобетонных конструкций с грунтом под действием нагрузок от автотранспорта и собственного веса грунта.

Расчеты выполнены для нескольких типов грунтового основания арочных мостов при варьировании высоты засыпки из песчаного грунта Ь=1-6 м и различном расположении подвижных нагрузок НК-80, НК-100 в пределах пролета. Применительно к аркам пролетом 4 и 6 м расчеты проведены для поперечного сечения единичной длины 6 х/г=1,0*0,25 м (Ь и /г - соответственно ширина и высота фрагмента сечения).

На стадии оптимизации эффективность арочных конструкций параболического и кругового очертаний при одинаковом пролете и стреле подъема оценивалась по следующим критериям: величине эксцентриситета е0 приложения сжимающей силы N до центра тяжести сталефибробетонного сечения, величине распора (горизонтальная реакция в опорном шарнире), абсолютного значения продольной сжимающей силы N в критических сечениях.

Исследования показали, что для обоих типов и пролетов арок в условиях переменного положения временной нагрузки в пределах пролета параболическое очертание не имеет значимых преимуществ перед круговым очертанием.

По критерию минимизации эксцентриситета действия продольной сжимающей силы трехшарнирная арка с Г = 1,6 м несколько превосходит арку с Г = 2,3 м, но проигрывает последней по величине распора в опорных шарнирах (в 1,6 - 3 раза в зависимости от высоты насыпи и положения подвижной нагрузки), что усложняет конструктивное решение фундаментов под опирание арок. Поэтому оптимальным для 6-метровой трехшарнирной арки принято круговое очертание при стреле подъема Г = 2,3 м.

Для двухшарнирной арки пролетом 4 м по аналогичным соображениям оптимальным оказалось круговое очертание со стрелой подъема Т = 2,0 м.

Для оптимальных очертаний были выполнены расчеты силового состояния арок с использованием ПК «Р1ах1з 8.2». Расчеты выполнены для стадии начального нагружения и стадии эксплуатации при реализации деформаций ползучести сталефибробетона.

НК-100_____б) М-*-27А8кНкм в) г)

Рисунок 3 - Пример расчета трехшарнирной арки единичной длины, пролетом 6 м для варианта 3 асимметричного расположения нагрузки НК-100 (Ь=1м, грунт основания -мягкопластичный суглинок): а) геометрическая модель с изополями общих перемещений грунта; б, в, г) эпюры изгибающих моментов, продольных сжимающих сил, поперечных сил.

Примеры расчетов представлены на рисунке 3 и в таблице 1 в виде значений расчетных комбинаций усилий (сочетаний отрицательного М, и положительного М2 изгибающих моментов с соответствующими им значениями продольных сжимающих сил N1, N2), значений эксцентриситетов продольных сил в наиболее нагруженных сечениях арок для симметричного и трех вариантов ассиметричного положения нагрузки НК-100 для трехшарнирной 6 - метровой по пролету арки на основе бетона-матрицы В40 при коэффициенте фибрового армирования щ, = 0,015, для двух типов грунтов основания - скального (у = 23 кН/м ; ср = 32°; с = 110 кПа; Е=18х103МПа) и мягкопластичного суглинка (у=18 кН/м3; (р=19°; с=25 кПа; Е=17 МПа) и высоты засыпки Ь = 1-6 м. Данные таблицы 1 относятся к эксплутационной стадии работы арки при реализованной упругопластичности сталефибробетона.

Таблица 1 - Результаты расчета в ПК «Р1ах1в 8.2» силового состояния фрагмента трехшарнирной арки засыпного моста пролетом 6 м из сталефибробетона при щ=0,015 на основе бетона класса прочности В40 для фрагмента арки продольным размером 1 м

Случай загружения брвменной нагрузкой Вид усилия, эксцентриситет приложения продольной силы N Грунт основания - скальный Суглинок мягкопластичный

Расчетные усилия в сечениях 0.25х 1,0 м

при Высоте засыпки Ь, м при Высоте засылки h; м

1 2 3 4 6 1 2 3 4 6

Симметричное - /% \i У 6000 0 Mt, кНхм/м Ni, кН/м fio, М -50,U -272,6 0.19 -57,77 -351.9 0,16 -60,51 -382,0 0,16 -55,93 -413,3 0,14 -49,53 -481,2 0,10 -51,43 -285,9 0,18 -52,79 -313,7 0,17 -52,17 -339,9 0,15 -48.22 -368,4 0,13 -42,70 -428,9 0,10

Асимметричное 1 i J. i \ НК-[00 J. 3050 J, 750 с Mi, кНхм/м Ni, хН/н ев, н -55Л5 -242,8 0,23 -50,73 -299,1 0.17 -46,04 -355,5 0,13 -41,88 -433,3 0,10 -37.76 -511,0 0,07 -69,72 -249,7 0,28 -58,97 -278,4 0,21 -48.21 -307,0 0,16 -32,01 -356,6 0,09 -15,80 -406,1 0,04

Л Т бооо Нг, кНхн/н Н,, кН/м еа, м г», 77 -171,1 о.ч т -224,6 а 08 15,25 -257,3 0,06 № " -290,4 0,04 О? -362,0 0,01 "н4г -189,2 0,17 !5, S5 -212,8 0,12 ¡5,Ü -234,0 0,11 il.il -257,8 0,09 ЦП -312,5 0,07

Асимметричное 2 Mi, КНхн/М Ni, кН/п ев, м -47,51 -207,9 0,23 -40,37 -287,0 0,14 -51,71 -345,4 0,15 -51,21 -405,7 0,13 -60,27 -540,4 0,11 -61,53 -223.1 0,28 -54,10 -257,9 0,21 -46,66 -292.9 0,16 -31,13 -350,1 0,09 -15,60 -407,3 0,04

"J 6000 Мг, хНхн/м Nt. кН/н еа, м U,38 -170,9 0.27 36,52 -220.5 0,17 28,48 -246.3 0,12 15,55 -276,0 0,06 8.99 -369,8 0.02 60,03 -167,6 0,36 48,81 -186,5 0.26 49,04 -208,2 0,24 46,88 -232,6 0,20 38.41 -312.3 0.12

Асимметричное 3 11111111 нк-юо j, 3800 | 1500 Mi, кНхм/м Ni, xH/h еа, м -20,04 -145,5 0,14 -30,43 -237,5 0,13 -40,75 -322,7 0,13 -47,74 -410,6 0,12 -57,99 -537.4 0,11 -27,48 -164,6 0,17 -26,80 -230,9 0,12 -32,07 -278,2 0,12 -35,81 -327,9 0,11 -35,54 -403,5 0,09

дМ Т_ Ш0 L I Wí, Kh*HsM Нг, кН/к еа, м 54,63 -116,7 0,47 42,37 -179.2 0.24 30,10 -241,7 0,12 20,05 -314,0 0.06 10,00 -386,3 0.03 71,10 -105,0 0,68 59,14 -156,3 0,38 47,18 -207,5 0,23 39.58 -258,4 0.15 31,97 -309,4 0.10

На рисунке 4 представлены номограммы несущих способностей Иря-е,, сечения арки 1,0*0,25 м, выполненной в сталефибробетоне на основе бетона-матрицы классов прочности ВЗО и В40, для характерных типов фибры 1 - 4, У согласно приведенной во втором разделе классификации при \Хр = 0,015.

а) 1 8500 б)

90 100

Эксцентриситет приложения продольной сжимающей силы ео, см

Точки соответствуют расчетным значениям усилий для трехшарнирной арки пролетом 6 м и f=2,3 м:0(в)- наибольшие положительный (отрицательный) изгибающий момент в сечениях арки при высоте засыпки 11=1м;Д(Ж)-тоже при Ь=2м; <>(♦) -то же при Ь=Зм;П«> -тоже при 11=4м; УСТ) - то же при (1=бм; а) - для скального основания; б) - для основания в виде мягкопластичного суглинка. Остальные пояснения к рисунку 4 даны в тексте. Рисунок 4 - Зависимости несущей способности ^ - е0 сталефибробетонного сечения арки 1,0*0,25 м для бетона классов прочности ВЗО, В40 и четырех типов фибры

Зависимости ^ - е0 отражают позитивное влияние на несущую способность спшефибробетоннош сечения повышения прочности бетона (на 10-15% при использовании бетона класса В40 по отношению к классу ВЗО для одинакового типа фибры), отражают преимущества оптимальных по длине типов фибры (типы 2 и 4 по отношению к 1 и 3), фиксируют неэффективность использования относительно короткой высокопрочной фибры (типы 3, 3'; 950 МПа) по использованию её прочностных характеристик и достигаемому упрочнению бетона-матрицы на растяжение. Данные рисунка 4 указывают на рациональность применения фибры типа 1 обыкновенной прочности (1^=440 МПа) при 1г/с1,-= 40-50. Этот тип фибры характеризуется эффективным коэффициентом анкеровки г\{ = 0,6 за счет завитости волокна (ТУ 0991-123-53832025-2001, НПО «Магфибрастрой», г. Магнитогорск), устройства крючков на концевых участках (ТУ 1276-002- 51484465-2002, НПК "Волвек", г. Челябинск).

На рисунке 4 на фоне номограмм несущих способностей сечений арок представлены точки значений расчетных усилий N - е0 в наиболее нагруженных сечениях трехшарнирной арки пролетом 6 м при { = 2,3 м. Значения расчетных усилий N - е0 представлены блоками из трех точек, при этом усилие с наименьшим эксцентриситетом соответствует эксплутационной стадии работы арки с реализованным упругогшастическим характером работы сталефибробетона, а с наибольшим эксцентриситетом - начальной стадии работы, которая в расчетах учитывается начальным модулем упругости сталефибробетона.

Работоспособность сталефибробетонного сечения применительно к конкретным грунтовым условиям и типу фундамента может оцениваться по двум критериям: 1) соотношению расчетной продольной сжимающей силы N и несущей способности сечения по продольной силе при конкретном эксцентриситете (е0); 2) величине эксцентриситета приложения продольной силы (абсолютного, относительного). Надежное решение по несущей способности соответствует положительному балансу несущей способности относительно расчетной продольной силы при расположении продольной сжимающей силы в пределах высоты сечения е0 < 0,5/г. Обоснованным с позиций надежности следует считать также решение, когда при относительном эксцентриситете е0 > 0,5Ь, сечение имеет значительный запас несущей способности по продольной силе, т.е. когда несущая способность сечения (е0) существенно превосходит расчетное значение продольной сжимающей силы N (Мрег / N » 1).

Анализ данных, приведенных на рисунке 4, показывает, что при скальном грунте основания (или в слабых грунтах при жестком фундаменте в виде свайного ростверка), сечения арки при высоте засыпки 3 - 6 м работают в условиях, благоприятных по величине эксцентриситета ео<0,5Ь, при запасе несущей способности по продольной силе применительно к сталефибробетонному сечению на основе фибры типа 1 и бетона классов В30-В40 (точки @®@(5)©® на рисунке 4а). Т.е. арочные конструкции для этих условий могут быть реализованы в сталефибробетоне без каких-либо ограничений. Для высоты засыпки 2 м (точки ДА на рисунке 4а) значение эксцентриситета приложения продольной сжимающей силы составляет ео/0,5Ь ~ 1,3... 1,8 при запасе прочности по продольной силе относительно несущей способности сечения не менее 4 раз, что также позволяет реализовать конструкции арок в сталефибробетоне.

Наиболее тяжелым случаем, особенно для основания в виде мягкопластичного суглинка (рисунок 46), является малая высота засыпки 1 м, которой соответствуют большие эксцентриситеты действия продольной сжимающей силы еД),5Ь до 4-5 при относительно небольших запасах прочности по соотношению / И. В данном случае конструкции арок должны решаться с использованием комбинированного армирования.

Подобный анализ выполнен для двухшарнирной арки пролетом 4 м с оптимальной стрелой подъема Г = 2 м, результаты которого представлены на рисунке 5. Пояснения по точкам значений расчетных усилий представлены на рисунке 4.

Таким образом, выполненные исследования указывают на возможность проектирования малопролетных арочных мостов с рациональным очертанием свода и подтверждают возможность изготовления звеньев двухшарнирных арок пролетом 4 м и трехшарнирных арок пролетом 6 м с использованием бетона классов прочности В30-В50, армированного стальной фиброй при 0,015 - 0,02.

5 8500

а)

-<-4,3-i

2 8000 ■

7500 ■

-2,1 J

Уровни Ырег при ео=0 для основных типов стальной фибры Тип фибры

б)

5 8500

Z 8000

7500

350

250

150

3

S-

50

— ж то

Гтт ■■ \] ■ Ч t \

7 ♦ Чл £

И X/ z£ У л цО

0 10 20 30 40 50 60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Эксцентриситет приложения продольной сжимающей силы е», см

Рисунок 5 - Зависимости несущей способности N,», - е„ сталефибробетонного сечения арки 1,0x0,25 м для бетона классов прочности ВЗО, В40 и четырех типов фибры.

Результаты исследований позволили сформулировать принципы армирования арок малопролетных засыпных мостов под автомобильные нагрузки, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 - Рекомендуемые принципы армирования арочных конструкций

Тип и пролет арки, стрела подъема { Тип грунта основания Высота засыпки, м

1 2 3 4 5 6

Трехшарнирная пролетом 6 м, {=1,6-2,3 м Скальный А,+А; F; F+A, F

Мягкопластичный суглинок F; F + A, F

Двухшарнирная пролетом 4 м, 1-2,0 м Скальный л,+4 F; F+As F

Мягкопластичный суглинок А,+А\ F; F + A, F

Варианты армирования: F- фиброармирование; F + Аг, F + Á - комбинированное; As+Ás- стержневое.

В условиях слабых фунтов (типа мягкопластичного суглинка) обеспечить конструктивные решения арок пролетом 4-6 м в сталефибробетоне при исключении стержневого армирования для расширенного диапазона высот засыпки можно за счет:

- применения бетонов высоких классов прочности В40-В60;

- устройства жесткого фундамента типа свайного ростверка;

- устройства затяжки в уровне опор (стальной из стержневой арматуры в бетонной рубашке, железобетонного днища-затяжки).

pulid МЫМИ1МСШЬНЫЛ\ pdllMl ИВЛШШИЛ —*— внутренняя поверхность

напряжений на внешней поверхности I —■ -наружная поверхность |

Рисунок 6 - Схема загружения блока арок колесной нагрузкой на стадии монтажа (а), изополя напряжений при совместной работе трех двухметровых по длине звеньев арки (б), графики изменения напряжений растяжения по внутренней и наружной поверхностям арки при различной относительной высоте шпонки от действия колесной нагрузки (в).

Рисунок 7- Испытания арок на стенде БашНИИстроя: а) двухшарнирной арки пролетом 4 м; б) трехшарнирной арки пролетом 6 м; в) фрагмент разрушенного сечения арки, армированного стальной фиброй

В работе исследована роль межблочной цементно-песчаной шпонки на стадии строительства арочных мостов с оптимизацией её размеров (рисунок 6).

Проведенные исследования напряженного состояния с использованием ПК SCAD 11.1, указывают на необходимость устройства шпонки с размером b не менее 1/3 высоты сечения по всему периметру соединяемых элементов на стадии монтажа отдельных звеньев малопролетных арочных мостов для обеспечения благоприятного уровня растягивающих напряжений растяжения о^ по внутренней и наружной поверхностям арки и обеспечения совместной работы двухметровых блоков арочных конструкций.

Четвертый раздел содержит данные испытаний опытных конструкций сталефибробетонных арок пролетом 4 и 6 м.

Конструкции арок, изготовленные на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор», были испытаны (рисунок 7 а, б) на стенде ГУП «БашНИИстрой» (г. Уфа). Результаты испытаний подтвердили расчетные уровни несущей способности конструкций и позволили реализовать сталефибробетонные и в смешанном армировании арки пролетом 4 и б м при толщине стенки 25 см под высоту насыпи до 8 м в дорожном строительстве Республики Башкортостан.

О 0,2 0 А 0,6 0,8 1 Относительная высота шпонки h/H

Пятый раздел содержит данные по технологии производства сталефибробетонных арок в условиях ЗЖБИ ГУЛ «Башкиравтодор» (г. Уфа) и их применению в конструкциях засыпных мостов несколькими ДРСУ «Башкиравтодор».

Арочные конструкции малопролетных засыпных мостов использованы на объектах дорожного строительства Республики Башкортостан (рисунок 8). Осмотр этих сооружений после 1-1,5 года эксплуатации подтвердил хорошее эксплуатационное состояние конструкций.

Рисунок 8 - Возведенные мапопролетные засыпные мосты в Республике Башкортостан: а) арочный мост пролетом 6 м (г. Янаул, лето 2007); б) двухпролетный арочный мост пролетом 2*4,0 м (г. Бирск, лето 2007).

Шестой раздел посвящен вопросам экономической эффективности применения сталефибробетона в арочных малопролетных засыпных мостах.

Экономический эффект при производстве конструкций сталефибробетонных арок достигаегся за счет снижения трудозатрат на стадии изготовления до 25-30% (исключение затрат на изготовление и установку пространственных арматурных каркасов сложного очертания) и удельного расхода стали (10-15%) по сравнению с аркой в стержневом армировании. Кроме того, исключается брак при производстве сталефибробетонных арок по сравнению со стержневым армированием, так как в условиях стандартных режимов виброформования конструкций имеет место смещение гибких арматурных каркасов от проектного положения. Зачастую это приводит к существенному занижению толщины защитного слоя бетона, ускоренному повреждению заниженного по толщине защитного слоя, коррозии рабочей арматуры и значительному снижению срока службы конструкции.

При стержневом варианте армирования арочных конструкций необходимо двойное радиальное армирование в силу того, что эпюра изгибающих моментов в сечениях конструкции имеет знакопеременный характер. Защитный слой бетона в данном случае составляет 25-30 мм, что при относительно матой толщине арочной конструкции существенно снижает несущую способность сечения, и предопределяет, повышенный удельный расход стали.

Арочные конструкции по сравнению с балочными мостами и многоочковыми водопропускными трубами при одинаковом отверстии и одинаковой водопропускной способности имеют пониженную материалоемкость по расходу железобетона до 2-х раз.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена классификация стальной фибры по прочностным и геометрическим характеристикам, позволяющая дифференцировать всю выпускаемую продукцию основных заводов - производителей четырьмя типами фибры.

2. Обосновано рациональное применение четырех типов стальной фибры согласно предложенной классификации в сочетании с бетоном-матрицей для диапазона классов прочности бетона на сжатие В15-В60 по критериям использования прочностных характеристик фибры, уровням достигаемой прочности сталефибробетона на растяжение и повышения несущей способности конструктивного элемента.

3. Показано, что сталефибробетон на основе обыкновенной по прочности фибры типа 1 (Rf ~ 400-500 МПа; )¡!á; ~ 50) при идентичности всех других показателей композита (прочность бетона, геометрические характеристики фибры и её показатели сцепления с бетоном-матрицей, объемная концентрация фибры и др.) может обладать более высокой прочностью по сравнению с композитом на основе высокопрочной фибры типа 3 (Rf=950-1050 МПа; lf/df ~ 50), что объясняется различием механизмов разрушения сталефибробетонного сечения. Относительно короткая фибра типа 1 (lf/df ~ 50), обеспечивающая реализацию использования её прочностных характеристик в диапазоне классов прочности бетона на сжатие В30-В60, обеспечивает также высокую технологичность приготовления и укладки бетонной смеси в опалубочную форму.

4. Обосновано благоприятное влияние обжатия продольной сжимающей силы в арочных конструкциях, позволяющей разгрузить растянутую зону сечений конструкций от действия изгибающего момента и за счет этого механизма реализовать сталефибробетон как самостоятельный конструкционный материал в конструкциях малопролетиых засыпных арочных мостов.

5. Сформулированы принципы оценки работоспособности внецентренно сжатого сталефибробетонного сечения при расположении продольной сжимающей силы N в пределах высоты сечения (е0 á 0,5/г) и за его пределами (е0 > 0,5h ).

6. Обоснованы оптимальные варианты арок засыпных автодорожных мостов с учетом переменного положения временной нагрузки в пределах пролета по рациональному очертанию и стреле подъема.

7. С использованием ПК «Plaxis 8.2» исследовано силовое состояние двухшарнирных и трехшарнирных арок оптимального очертания пролетом 4 и 6 м засыпных мостов на стадии монтажа и эксплуатации под автомобильные нагрузки, введенные с 2008 г - А14, НК-100, соответствующие новому ГОСТ Р 52748-2007. Выполненные исследования подтвердили возможность реализации двухшарнирных арок пролетом 4 м и трехшарнирных арок пролетом б м из бетонов классов прочности на сжатие ВЗО - В40, армированных стальной фиброй обыкновенной прочности (Rf = 400-500 МПа, типов 1, 2) в количестве (ifv = 0,015 для высоты засыпки h = 3 - 6 м и жестком (скальном) основании. При h = 1 - 2 м и основании в виде пылевато-глинистых грунтов рекомендуется применять арки в комбинированном армировании. Расширение возможностей проектирования арок в сталефибробетоне возможно за счет повышения прочности беггона, использования фибры повышенной относительной длины типов 2, 4, устройства затяжек в уровне опорных шарниров арок.

8. На основе выполненных исследований с использованием сталефибробетона и смешанного армирования запроектированы, изготовлены, испытаны и возведены ГУЛ «Башкиравтодор» одно-, двухпролетные засыпные мосты с применением четырехметровых и шестиметровых по пролету арок в нескольких районах Республики Башкортостан на автодорогах I и II категорий.

Основное содержание диссертации опубликовано в 17 научных трудах, из которых №1, 2, 3 включены в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий для обязательной публикации материалов докторских и кандидатских диссертаций в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ.

1. Бабков В.В. Водопропускные трубы и малопролетные засыпные арочные мосты на основе сталефибробетона в автодорожном строительстве / В.В. Бабков, И.В. Недосеко, P.P. Сахибгареев, В.Н. Мохов, В.А. Ивлев, Р.Ш. Дистанов, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец // Бетон и железобетон. - 2009. - № 2. - С. 4 - 6.

2. Бабков В.В. Сталефибробетонные конструкции в автодорожном строительстве Республики Башкортостан / В.В. Бабков, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко, В.Н. Мохов, Р.Ш. Дистанов // Строительные материалы. - 2006. - № 3. - С. 50 - 53.

3. Бабков В.В. Сталефибробетон в производстве и применении конструкций засыпных арочных мостов и водопропускных труб на автодорогах / В.В. Бабков, П.Г. Комохов, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко, P.P. Сахибгареев, В.Н. Мохов, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев // Строительные материалы. - 2008. - № 6. - С. 64 - 67.

4. Бабков В.В. Сталефибробетон в производстве конструкций для дорожного строительства / В.В. Бабков, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев // Строительный вестник Российской инженерной академии: Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. - Вып. 7. - М.: 2006. - С. 102- 109.

5. Баженов Ю.М. Количественные характеристики ударной выносливости цементных бетонов / Ю.М. Баженов, В.В. Бабков, В.Н. Мохов, Р.Ш. Дистанов // Строительные конструкции: Сборник научн, статей. - Вып. 73. - Уфа: БашНИИстрой, 2006. - С. 42 - 48.

6. Бабков В.В. Железобетонные конструкции для автодорожного строительства из сталефибробетона / Бабков В.В., Аминов Щ.Х., Струговец И.Б., Недосеко И.В., Мохов В.Н., Дистанов Р.Ш., Ивлев В.А. // Строительные конструкции: Сборник научн. статей. - Вып. 73. - Уфа: БашНИИстрой, 2006. - С. 49 - 63.

7. Бабков В.В. Расчет прочности внецентренно сжатых сталефибробетонных сечений водопропускных труб и арочных мостов / В.В. Бабков, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев // Проблемы строительного комплекса России: материалы X Междунар. науч.- техн. конф. при X спец. выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство-2006»,- Т. 1.- Уфа: УГНТУ, 2006,- С. 210-211.

8. Аминов Ш.Х. Сталефибробетон и особенности его применения в дорожном строительстве / Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, В.В. Бабков, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев // Проблемы строительного комплекса России: материалы XI Междунар. науч.-техн. конф. при XI спец. выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство - 2007». - Т. 1. - Уфа: УГНТУ, 2007. - С.44 - 46.

9. Бабков B.B. Роль межблочного монтажного шва при возведении засыпных сталефибробетонных малопролетных арочных мостов и водопропускных труб / В.В. Бабков, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец // Проблемы строительного комплекса России: материалы XI Междунар. науч.-техн. конф. при XI спец. выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство-2007».- Т. 1.-Уфа: УГНТУ, 2007,- С.46-48.

10. Бабков В.В. Особенности работы засыпных сталефибробетонных малопролетных арочных мостов и водопропускных труб на стадии монтажа / В.В. Бабков, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко, P.11I. Дистанов, В.А. Ивлев // Строительный вестник Российской инженерной академии: Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. - Вып. 8. - М.: 2007. - С.86 - 87.

11. Аминов Ш.Х. Сталефибробетон в дорожном строительстве / Ш.Х. Аминов, В.В. Бабков, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко, P.P. Сахибгареев, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев // Бюллетень строительного комплекса Республики Башкортостан. - 2008. - №3 (33). - С. 37- 42.

12. Дистанов Р.Ш. Силовое состояние трехшарнирных арок засыпных мостов пролетом 6 метров и возможности их изготовления в сталефибробетоне / Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев, В.В. Бабков, Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко // Проблемы строительного комплекса России: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. при XII спец. выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство - 2008». - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - С. 89-93.

13. Бабков В.В. Обоснование минимального процента армирования сталефибробетонных элементов при осевом растяжении / В.В. Бабков, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев // Проблемы строительного комалекса России: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. при XII спец. выставке «Строительство. Коммунальное хозяйство - 2008». - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. - С. 93 -97.

14. Бабков В.В. Сталефибробетон в дорожном строительстве / В.В. Бабков, Р.Р. Сахибгареев, И.В. Недосеко, Р.Ш. Дистанов // Современные проблемы строительного материаловедения и технологии: Материалы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве SIB 2008». - Том 2. - Воронеж, 2008.

15. Бабков В.В. Классификация фибры по геометрическим и прочностным характеристикам и особенности её работы в сочетании с бетоном-матрицей прочностью на сжатие классов В20-В60 / В.В. Бабков, Р.Ш. Дистанов, М.Э. Нестеренко, И.В. Недосеко, В.А. Ивлев // Проблемы строительного комплекса России: материалы XIII Междунар. науч.-техн. конф. при XIII спец. выставке «Архитектура. Строительство. Коммунальное хозяйство-2009».-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009 - С.75- 80.

16. Аминов Ш.Х. Применение сталефибробетона в производстве сборных изделий и конструкций различного назначения / Ш.Х. Аминов, В.В. Бабков, И.Б. Струговец, И.В. Недосеко, В.А. Ивлев, Р.Ш. Дистанов, М.А. Ивлев // Строительный вестник Российской инженерной академии: Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. - Выи. 10. - М.: 2009. - С. 201 - 204.

17. Аминов Ш.Х. Оптимизация очертания и исследование работы малопролетных сталефибробетонных арочных мостов / Ш.Х. Аминов, И.Б. Струговец, Р.Ш. Дистанов, В.А. Ивлев, И.В. Недосеко, В.В. Бабков // Строительный вестник Российской инженерной академии: Труды секции «Строительство» Российской инженерной академии. - Вып. 10. - М.: 2009. - С. 205 - 208.

Подписано в печать 20.08.2009. Бумага офсетная. Формат 60*84 1/16. Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100. Заказ 184. Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета. Адрес типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов,!.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 История развития сталефибробетона как конструкционного материала в строительной практике. Дисперсно-армированные бетоны на основе стальной фибры, их свойства. Традиционные области применения сталефибробетона.

1.2 Анализ возможностей применения сталефибробетона в несущих конструкциях.

Выводы по 1 главе.

Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА КАК КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА.

2.1 Основные параметры, влияющие на свойства сталефибробетона. Классификация стальной фибры по прочности и типоразмерам. Испытания образцов стальных фибр основных предприятий - производителей Российской Федерации.

2.2 Работа сталефибробетона при нагружении с учетом прочностных и геометрических характеристик фибры и прочности бетона - матрицы.

2.3 Обоснование минимального процента армирования сталефибробетонных элементов при осевом растяжении.

2.4 Экспериментальные исследования работы сталефибробетона на растяжение при изгибе и сжатии.

2.5 Исследование работы, расчет прочности изгибаемых элементов.

2.5.1 Внецентренное сжатие. Обоснование области использования сталефибробетона в качестве конструкционного материала для данного случая нагружения.

Выводы по 2 главе.

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ МАЛОПРОЛЕТНЫХ ЗАСЫПНЫХ АРОЧНЫХ МОСТОВ НА АВТОДОРОГАХ.

3.1 Исследования, расчет и проектирование трехшарнирных арочных конструкций засыпных мостов пролетом 6 м под автодороги.

3.1.1 Обоснование рационального очертания трехшарнирной арки.

3.1.2 Исследование силового состояния трехшарнирной арки засыпного моста пролетом 6 м с использованием программы «Plaxis 8.2».

3.1.3 Исследование возможности реализации трехшарнирных арок засыпных мостов пролетом 6 м со сталефиброармированием и комбинированном армировании.

3.2 Исследования, расчет и проектирование двухшарнирных арочных конструкций засыпных мостов пролетом 4 м под автомобильные дороги с использованием сталефибробетона

3.2.1 Обоснование рационального очертания двухшарнирной арки

3.2.2 Исследование силового состояния двухшарнирной арки засыпного моста пролетом 4 м с использованием программы «Plaxis 8.2».

3.2.3 Исследование возможности реализации двухшарнирных арок засыпных мостов пролетом 4 м в сталефибробетоне.

3.3 Расчет сталефибробетонных конструкций малопролетных засыпных мостов по предельным состояниям второй группы (расчет по раскрытию трещин).

3.4 Оптимизация размеров межблочной шпонки применительно к стадии монтажа блоков сталефибробетонных арок.

Выводы по 3 главе.

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ

СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ АРОК.

4.1 Испытания опытных конструкций сталефибробетонных арок пролетом 4 и 6 м на силовом стенде БашНИИстроя.

ГЛАВА 5 ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ

СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ АРОК ПРОЛЕТОМ 4 И 6 МЕТРОВ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗАСЫПНЫХ МОСТОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

ГУП «БАШКИР АВТОДОР»).

ГЛАВА 6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АРОЧНЫХ

МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СТАЛЕФИБРОБЕТОНЕ

В автодорожном строительстве для пересечения малых и средних водотоков проектируются и возводятся одноочковые, многоочковые трубы и малопролетные балочные мосты. При строительстве балочных мостов под опирание пролетных строений устраиваются достаточно массивные сборно-монолитные или монолитные береговые опоры, при этом возникает необходимость возведения насыпей подходов, конуса которых в значительной степени перекрывают отверстие моста, что требует увеличения размеров пролетного строения (рисунок 1а). Помимо этого, в балочных мостах подвижная динамическая нагрузка, соизмеримая с нагрузкой от собственного веса конструкций моста, воздействует непосредственно на пролетное строение, что является одной из причин преждевременного износа конструкций моста (покрытие проезжей части, балки пролетного строения, деформационные швы, опорные части и др.). Как правило, малые мосты не обеспечивают нормативного срока службы. Ситуация усугубляется введением в действие с 01.01.2008 повышенных нагрузок от автомобильных средств А14, НК-100 (ГОСТ Р 52748-2007). В определенной мере решением данной проблемы является устройство засыпных водопропускных сооружений, т.е. сооружений, конструкции которых находятся в составе насыпи дорог. В этом случае уменьшается, а при значительных высотах насыпи исключается негативное динамическое воздействие от временных подвижных нагрузок. К таким сооружениям относятся, в частности водопропускные трубы. Возникают случаи, что типовые трубы не способны обеспечить свободный пропуск расчетного расхода водотока, поэтому часто проектируют многоочковые трубы (рисунок 16). Определенным недостатком многоочковых водопропускных труб является сужение поперечного сечения вертикальными стенками, затрудняющими свободный пропуск воды в условиях ледохода, карчехода. а)

Насыпь

1 = 12.0б)

В)

Рисунок 1 - Схемы малых искусственных водопропускных сооружений: а) однопролетный балочный мост; б) трехочковая водопропускная труба; в) арочный засыпной мост

Перспективным направлением в строительстве малопролетных водопропускных сооружений являются арочные засыпные мосты пролетом 4-6 м (рисунок 1в), позволяющие заменить водопропускные трубы и

Насыпь

11

3U 4

И II I U

В=и,0~Ь,0 м

Насыпь

Арочное пролетное строение малопролетные балочные мосты и обладающие совокупностью достоинств этих сооружений и исключающие их недостатки, а именно:

- обеспечение равномерного распределения временных нагрузок от автотранспорта в теле насыпи дороги, что значительно снижает динамические воздействия, которые являются одной из причин ускоренного выхода из строя балочных пролетных строений;

- сохранение отверстия моста;

- исключение образования наледи;

- увеличение срока службы, со снижением расходов на стадии строительства и эксплуатации.

Засыпные арочные мосты предназначены для пропуска под насыпью автомобильных дорог небольших постоянно или периодически действующих водотоков. Наличие засыпного арочного моста в насыпи дороги не нарушает непрерывности земляного полотна, а расходы на ее содержание меньше, чем на содержание малого моста обычного типа, кроме того, засыпные арочные мосты допускается располагать при любых сочетаниях плана и профиля дороги (на кривых в плане, при наличии вертикальных кривых как выпуклых, так и вогнутых и т. д.). Засыпные арочные мосты строятся полностью сборными, из железобетонных и бетонных элементов небольшой массы, что позволяет пользоваться кранами малой грузоподъемности, без использования специального грузоподъемного и транспортного оборудования.

Опыт эксплуатации арочных мостов показывает, что срок службы большинства из них намного, а иногда и в несколько раз выше нормативного. Примерами могут служить прекрасные памятники архитектуры — Никольский каменный арочный железнодорожный мост (станция Миньяр, г. Аша, Челябинская область), построенный в 1930 г. (рисунок 2) и пешеходный мост Святого Ангела (ит. Ponte Sant'Angelo) через Тибр (Рим, Италия) был сооружен в 134-139 гг. (рисунок 3) римским императором Адрианом (длина моста 106 м., ширина - 20 м).

Рисунок 2 • Никольский каменный арочный железнодорожный мост (г. Аша, Челябинская область), дата постройки 1930 г

Рисунок 3 - Мост Святого Ангела через Тибр (Рим, Италия), дата постройки 134 -139 гг

Конструкции элементов арочных мостов, работающие в контакте с водой при её переменном уровне, подвергаются жестким сезонным климатическим воздействиям, а также динамическим нагрузкам как во время транспортировки и укладки в насыпь дорожного полотна, так и при эксплуатации. Поэтому к материалу конструкции помимо прочности и деформативности, предъявляются повышенные требования атмосферной стойкости, морозостойкости, коррозионной стойкости.

Повышения надежности и долговечности конструкций арочных засыпных мостов можно достичь использованием сталефибробетона, обладающего высокой усталостной выносливостью и ударостойкостью, высокой трещиностойкостью, морозостойкостью, водонепроницаемостью по сравнению со стандартным бетоном как составляющей железобетона.

Возможности организации производства сталефибробетонных изделий и конструкций в Республике Башкортостан могут быть реализованы в связи с тем, что на Южном Урале и в г. Уфе работает несколько производств стальной фибры - НПК "Волвек" (г. Челябинск), ЗАО "Курганстальмост" (г. Курган), НПП "Инвертор" (г. Уфа), ООО "ММК-МЕТИЗ", НПО «Магнитогорск Фибра-строй» (г. Магнитогорск).

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Выводы по 3 главе

1. Исследования показали, что для двухшарнирной арки пролетом 4 м и трехшарнирной арки пролетом 6 м в условиях переменного положения временной нагрузки в пределах пролета параболическое очертание не имеет значимых преимуществ перед круговым очертанием.

2. Исследованы возможности регулирования очертания двух- и трехшарнирных арок и оптимизации их относительной стрелы подъема в целях минимизации эксцентриситета продольной сжимающей силы.

3. Обоснованы оптимальные варианты арок засыпных автодорожных мостов с учетом переменного положения временной нагрузки в пределах пролета по рациональному очертанию и стреле подъема.

4. Обосновано влияние обжатия продольной сжимающей силы в арочных конструкциях, позволяющей разгрузить растянутую зону сечений конструкций от действия изгибающего момента и за счет этого механизма реализовать сталефибробетон как самостоятельный конструкционный материал в конструкциях малопролетных засыпных арочных мостов.

5. С использованием ПК «Plaxis 8.2» исследовано силовое состояние двухшарнирных и трехшарнирных арок оптимального очертания пролетом 4 и 6 м засыпных мостов на стадии монтажа и эксплуатации под автомобильные нагрузки All, НК-80 и введенные с 2008 г - А14, НК-100, соответствующие новому ГОСТ Р 52748-2007. Выполненные исследования указывают на возможность проектирования малопролетных арочных мостов с рациональным очертанием свода и подтверждают возможность изготовления звеньев двухшарнирных арок пролетом 4 м и трехшарнирных: арок пролетом 6 м из бетона классов прочности на сжатие В30-В40 с армированием стальной фиброй в количестве }ifv = 0,015 - 0,020 при высотах засыпки h—2 - 6 м и жестком (скальном) грунтовом основании или с использованием фундаментов в виде свайного ростверка.

Для грунтового основания из пылевато-глинистых грунтов при высотах засыпки h = 3 - 6 м возможно применение сталефибробетона, а при малых высотах засыпки рекомендуется применять арки в комбинированном или двойном стержневом армировании.

6. Сформулированы принципы оценки работоспособности внецентренно сжатого сталефибробетонного сечения при расположении продольной сжимающей силы N в пределах сечения (е0<0,5h) и за его пределами е0 > 0,5h на основе которых разработаны принципы армирования арочных конструкций засыпных автодорожных мостов пролетом 4-6 м в зависимости от высоты насыпи и грунтовых условий для бетона-матрицы классов по прочности на сжатие В30-В50.

В условиях слабых грунтов (типа мягкопластичного суглинка) обеспечить конструктивные решения арок пролетом 4 - 6 м в сталефибробетоне при исключении стержневого армирования для расширенного диапазона высот засыпки можно за счет:

- применения бетонов высоких классов прочности В40-В60;

- устройства жесткого фундамента типа свайного ростверка;

- устройства затяжки в уровне опор (стальной из стержневой арматуры в бетонной рубашке, железобетонного днища-затяжки);

- оптимизацией соотношения стрелы подъема f к пролету 1.

7. Проведенные исследования указывают на необходимость устройства межблочной цементно-песчаной (бетонной) шпонки с размером не менее 1/3 высоты сечения по всему периметру соединяемых элементов на стадии монтажа отдельных звеньев малопролетных арочных мостов для обеспечения благоприятного снижения растягивающих напряжений и обеспечения совместной работы двухметровых блоков арочных конструкций при этом часть напряжений перераспределяется на смежные звенья блоков арок.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ АРОК

4.1 Испытания опытных конструкций сталефибробетонных ар><ж пролетом 4 и 6 м на силовом стенде БашНИИстроя

Разработанные конструкции арок прошли экспериментальную проверку в лабораторных и натурных условиях.

Конструкции арок, изготовленные на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтод,ор»5 были испытаны (рисунок 44 а, б) на стенде ГУП «БашНИИстрой» (г. У~фа). Результаты испытаний подтвердили расчетные уровни несущей способности конструкций (по актам испытаний коэффициенты безопасности С согласно ГОСТ 8829-94 [24] составили 1,63; 1,65; 1,68 - для сталефибробетонных двухшарнирных арок и 1,47; 1,50; 1,54 - для трехшарнирных, с комбинированным армированием) и позволили реализовать сталефибробетонные и в смешанном армировании арки пролетом 4 и 6 м при толщине стенки 25 см под высоту насыпи до 6 м в дорожном строительстве Республики Башкортостан- По результатам испытаний составлены акты испытаний сталефибробетонных арок. (Приложение 2).

Осмотр отобранных образцов показал, что в плоскости разрушенных сечений арок (рисунок 44 в, г) видна работа армирующих волокон (стальных фибр): после образования трещин в растянутой зоне ключевого сечения усилие, воспринимаемое бетоном-матрицей, передаётся на стальные волокна; при дальнейшем увеличении нагрузки происходит разрушение сталефибробетонного сечения, при этом большая часть волокон разрывается, чем подтверждается высокая прочность сцепления волокон с матрицей за счет анкеров-зацепов, а остальная часть волокон выдергивается.

Характер поверхности подтверждает реализацию разрушения по 1-му механизму - преимущественно разрывом фибр и их частичным выдергиванием, что согласуется с ожидаемым механизмом разрушения при сочетании стальной фибры типа 1 с загибами на концах (ТУ 1276-002- 51484465-2002, ООО НПК «Волвек», г. Челябинск) - для случая двухшарнирной арки пролетом 4 м (рисунок 44 в) и с волновым рифлением и завитостью по всей поверхности волокна (ТУ 0991-123-53832025-2001, НПО «Магнитогорск Фибра-строй», г. Магнитогорск) - для случая трехшарнирной арки пролетом 6 м и с бетоном класса ВЗО (рисунок 44 г), а) б)

Рисунок 44 - Испытания арок на стенде БашНИИстроя: а) двухшарнирной арки пролетом 4 м; б) трехшарнирной арки пролетом 6 м; в) фрагмент разрушенного сечения двухшарнирной арки, армированного стальными волокнами; г) фрагмент разрушенного сечения трехшарнирной арки, армированного стальными волокнами.

По завершению строительства сталефибробетонных арочных засыпных мостов пролетом 4, 6 м в различных районах Республики Башкортостан были проведены приемочные испытания. В Бакалинском и Уфимском районах при экспериментальном загружении двухшарнирной арки пролетом 4 м в качестве подвижной нагрузки использовались автомобили КамАЗ груженые песком (полный вес каждого автомобиля 21 т) и строительной техникой. Для получения наибольших прогибов машины ставились на один арочный пролет, бортами параллельно друг другу. После выдержки, составлявшей 2 ч, осматривалась внутренняя поверхность конструкции, а именно наличие трещин в коньковом сечении и в четвертях пролета арки. Результат осмотра -полное отсутствие микротрещин по внутренней поверхности арок.

Кроме того, через арочный засыпной сталефибробетонной мост пролетом 4 м в Уфимском районе проходил маршрут доставки сверхтяжелого груза - 156-тонного трансформатора. Трансформатор был погружен на трейлер (длина автопоезда с тягачом превышала 16 м), а общий вес составил 190 тонн (данные Республиканской общественной-политической газеты «Республика Башкортостан», № 64, 2008). Осмотр сооружения после проведенной операции не выявил каких-либо просадок или деформаций конструктивных элементов.

Рисунок 45 - Доставка трансформатора массой 156 т по участку трассы, где устроен арочный засыпной стапефибробеонный мост пролетом 4 м

5 ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛ ЕФИБРОБЕТО ИНЫХ АРОК ПРОЛЕТОМ 4 И 6 МЕТРОВ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗАСЫПНЫХ МОСТОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН (ТУП «БАШКИРАВТОДОР»)

Производство элементов арок кругового очертания из сталефибробетона на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор» осуществляется с использованием вертикальной опалубки со съемным полукруглым сердечником (рисунок 46, 47). Стадии технологического процесса включают подготовку опалубки, подачу фибробетонной смеси с послойным виброуплотнением, выдерживание в опалубке от 2,5 до 4 ч, съём внутреннего сердечника, пропаривание изделия во внешней опалубке в течение 8 ч, выдерживание с полным распалубливанием. Необходимая подвижность водоредуцированных бетонных смесей регулируется введением органоминеральных модификаторов серии «Полипласт» ПФМ-НЛК, Полипласт-МБ и органического модификатора Remicrete-SP60 на поликарбоксилатной основе, обеспечивающих ускоренный набор распалубочной прочности, высокие эксплуатационные характеристики по водонепроницаемости, морозостойкости и по качеству поверхности при низкой технологической осадке выдержанного изделия после выемки внутреннего сердечника опалубки. Выпуск изделий осуществлялся на составах с использованием песчано-гравийной смеси, обогащенной щебнем фракции 5-10 мм, на бездобавочном портландцементе ПЦ500-Д0 производства ОАО «Сода» (г. Стерлитамак) с использованием опалубочной смазки Blancol.

Проведенные испытания прочностных и эксплуатационных свойств изделий из модифицированных бетонов определили оптимальное и рациональное использование модификаторов.

Применение органоминерального модификатора Полипласт-МБ в количестве 1-1,5% от массы цемента эффективнее применения ПФМ-НЛК по сокращению расхода цемента (до 10%) для равнопрочных бетонов и дает ускорение и прирост прочности в суточном возрасте после пропаривания до 15-20% при равной марке по водонепроницаемости W10-W12. Дополнительным преимуществом применения модификатора Полипласт-МБ явилась возможность его введения в сухом виде через систему специально предусмотренных дозаторов на БСУ. а) б) в)

Рисунок 46 - Производство элементов арок кругового очертания из сталефибробетона на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор»: а) бетоносмесительный узел в комплекте с весовом дозатором стальной фибры; б) опалубка для изготовления двухметровых звеньев двухшарнирных арок пролетом 4 м; в) опалубка для изготовления двухметровых звеньев трехшарнирных арок пролетом 6 м

Рисунок 47 - Устройство шарнирных сопряжений: а) в коньковом узле трехшарнирной арки; б) опорный шарнир в фундаменте конструкции

Применение модификатора Remicrete-SP60 в дозировке 0,5% от змассы цемента для равнопрочных бетонов эффективнее по показателю экономии цемента, по сравнению с ПФМ-НЛК (до 15%). При этом обеспечивается более качественная поверхность изделий (категория бетонной поверхности конструкции улучшается с А6 до А4 по ГОСТ 13015.0 - 2003), достигается ускорение набора прочности до 20% в сравнении с Полипласт-МБ. К недостаткам следует отнести короткий период сохранения высокой подвижности, достаточно высокая стоимость добавки, которая компенсируется достигаемой экономией цемента. Для снижения технологической осадки изделия в процессе снятия внутренней опалубки до пропаривания наиболее эффективны модификаторы Полипласт-МБ и Remicrete-SP60.

Одним из дополнительных структурно-технологических приемов улучшения адгезионных свойств в связке «цементная матрица-фибра», а как следствие, повышения прочности, является создание и использование эффекта преднапряжеиия твердеющей цементной матрицы за счет теплового расширения фибры до окончания схватывания цементной матрицы. Проведенные авторами исследования и расчеты показали, что эффект преднапряжения в используемом технологическом интервале температур от 40°С до 80°С при твердении позволяет увеличить прочность на растяжение при изгибе на 1,2 — 1,8 МПа, что повышает трещиностойкость изделий и эксплуатационную надежность.

При производстве сталефибробетонных смесей на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор» используется технологическое оборудование, применяемое в производстве традиционного железобетона в сочетании с установкой в комплекте с бетоносмесительным узлом весового дозатора стальной фибры (вибростола), обеспечивающего равномерность подачи и распределения фибры в объеме бетона (рисунок 46 а). Такой прием был использован на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор» (г. Уфа, Республика Башкортостан) без перестройки действующего производства, где освоено изготовление звеньев двухшарнирных арочных мостов пролетом 4 метра с полной заменой стержневого на сталефиброармирование и трехшарнирных- пролетом 6 метров с комбинированным армированием (рисунок 48).

Рисунок 48 - Сталефибробетоные конструкции, изготавливаемые на ЗЖБИ ГУП «Башкиравтодор» (г. Уфа): а) звено двухшарнирной арки пролетом 4 м длиной 2 м; б) звено трехшарнирной арки пролетом 6 м длиной 2 м

Арочные конструкции малопролетных засыпных мостов использованы на объектах дорожного строительства Республики Башкортостан (рисунок 49). Осмотр этих сооружений после 1-1,5 года эксплуатации подтвердил хорошее эксплуатационное состояние конструкций (рисунок 50). а) б)

Рисунок 49 - Возведенные малопролетные засыпные мосты в Республике Башкортостан: а) арочный мост пролетом 6 м (г. Янаул, лето 2007); б) двухпролетный арочный мост пролетом 2x4,0 м (г. Бирск, лето 2007)

Рисунок 50 - Возведенные малопролетные засыпные мосты в Республике Башкортостан: а) арочный мост пролетом 6 м {г. Янаул, декабрь 2008); б) двухпролетный арочный мост пролетом 2x4,0 м (г. Бирск, декабрь 2008)

Следует отметить, что мосты приведенные на рисунках 49-50 находились в сложных инженерно-геологических условиях (подстилающим слоем для основания арочных мостов являлись текучие суглинки). Поэтому для опирания трехшарнирных арок пролетом 6 м был устроен железобетонный ростверк на свайном основании, а для восприятия распора установлены затяжки в районе фундаментных блоков. В случае двухочковой конструкции арочного моста, звенья арок опирались на сборные железобетонные плиты. Для обеспечения необходимой жесткости конструкции были предусмотрены ряд мероприятий по установке затяжек и боковых упоров.

Акты освидетельствования состояния засыпных арочных мостов пролетом 4 и 6 м на автодорогах Республики Башкортостан, возведенных в 2005-2007 гг, конструктивные схемы и технология строительства приведены в приложении 3.

Сданные в 2006 - 07 гг сталефибробетонные двухшарнирные арочные мосты пролетом 4 м на автодорогах I и II категории в Бирском, Бакалинском районах и трехшарнирный арочный мост с комбинированным армированием пролетом 6 м в Янаульском районе, стали первыми арочными мостами в Республике Башкортостан, своды которых собраны из сталефибробетонных элементов.

6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АРОЧНЫХ МОСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СТАЛЕФИБРОБЕТОНЕ

Важными в настоящее время являются вопросы экономии энергии, необходимой для производства различных строительных материалов [74, 75]. Армирование бетонов приводит к соответствующему повышению энергоемкости материала. Так как применение армированных сталью бетонов осуществляется в широких масштабах, становится существенной проблема максимального сокращения расхода металла и наиболее рационального его использования в бетоне.

Во многих случаях армирование бетонов стальной арматурой осуществляется только исходя из действующих на конструкцию усилий во время транспортирования или монтажа. При этом толщина конструктивных элементов устанавливается, как правило, не менее 60 - 80 мм (поскольку необходимо предусматривать достаточную толщину бетонного защитного слоя для предохранения арматуры от коррозии). Вполне очевидно, что указанная толщина элементов с точки зрения прочности может оказаться неоправданной. Это приводит к неизбежному перерасходу конструкционных материалов, в том числе арматуры, которая при эксплуатации конструкций практически не выполняет своего прямого назначения. Кроме того, значительное количество стали в железобетонных конструкциях расходуется на монтажную, поперечную и распределительную арматуру. Коэффициент использования арматуры колеблется от 1,3 до 4,5. Как видно, имеются потенциальные возможности снижения расхода арматуры в конструкциях. Поэтому дальнейшее совершенствование бетонных материалов должно предусматривать не только улучшение их механических характеристик, но и изыскание, путей наиболее рационального использования металлической арматуры, а также создание новых эффективных армирующих материалов.

При изготовлении арочных конструкций приходится применять двойное радиальное армирование с достаточно частым шагом, в силу того, что эпюра изгибающих моментов по сечению конструкции от веса вышележащей насыпи имеет знакопеременный характер. При армировании используется арматура диаметром 8-12 мм. Применение рабочей арматуры большего диаметра нерационально из-за сложности изготовления радиальных каркасов и увеличение толщины защитного слоя бетона, но даже при использовании арматуры малого диаметра и дорогостоящих мелкозернистых фракционированных щебеночно-гравийных смесей защитный слой бетона составляет 25-30 мм, что при малой толщине стенки конструкции «съедает» не менее 15-30 % ее несущей способности. Вследствие этого общий процент армирования и, соответственно, стоимость 1 м3 изделия достаточно высоки и намного превышают аналогичные показатели железобетонных изделий и конструкций другого назначения. Но даже выполнение этих требований в большинстве случаев не приводит к повышению качества и снижению высокого процента брака при производстве труб, так как стандартные режимы виброформования данных изделий изменяют геометрическое положение гибких арматурных каркасов. Зачастую, это приводит к существенному занижению толщины защитного слоя бетона и увеличению ширины раскрытия трещин при эксплуатационных нагрузках, что совместно с неблагоприятным влиянием сезонных климатических воздействий (попеременное замораживание и оттаивание, замачивание-осушение, выщелачивание бетона, истирание внутренней поверхности и др.) приводит к повреждению защитного слоя бетона, коррозии арматуры и значительному снижению срока службы.

При изготовлении и возведении традиционных конструкций из железобетона наиболее являются арматурные работы. Изготовление сеток, каркасов, установка арматуры и ее закрепление в проектное положение, необходимость увеличения толщины конструкций для обеспечения толщины защитного слоя бетона, сложность соблюдения его величины ггри бетонировании приводят к значительным затратам труда. В ря^де конструкций, особенно в инженерных сооружениях со сложне»ш геометрическим очертаниям (например, конической, бункерной или друг^ой подобной формы), во многих пространственных элементах, круглых плитсах пе всегда могут быть использованы стандартные сетки. Армироватзгие подобных конструкций осуществляется, как правило, индивидуально и часто отдельными стержнями, что существенно повышает не только трудоемкость работ, но и приводит к перерасходу дефицитной стали.

Дисперсное армирование приводит в ряде случаев к снижению материалоемкости конструкций, стоимости и трудоемкости изготовления по сравнению с традиционными решениями. Это достигается в значительной мере за счет частичного или полного отказа от необходимости применение в конструкциях традиционных арматурных сеток и каркасов, а также в результате перевода во многих случаях комплекса производства арматурных работ в процессе изготовления армированной бетонной см:еси непосредственно в бетоносмеситель.

Применение дисперсно армированных бетонов дает возможность исключить из конструкций значительную часть традиционной стержневой арматуры и заменить ее фибровой, вводимой в бетон при его приготовлении в бетоносмесителе. Это позволяет в значительно снизить трудоемкость работ при изготовлении сборных элементов на заводах ЖБК, а также непосредственно на строительных площадках при воздействии монолитных конструкций. Применение дисперсно армированных бетонов позволяет в ряде случаев обеспечить снижение расхода бетона и стали.

Экономический эффект достигается за счет отказа от использования стержневой арматуры, исключения сварочных работ и, соответственно, уменьшить трудозатраты.

Калькуляция материалов и трудозатрат на изготовление 1 блока арки (полуарки) арочного трехшарнирного моста пролетом 6 м с использованием стержневого армирования и сталефибробетона приведена в таблице 26.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложена классификация стальной фибры по прочностным и геометрическим характеристикам, позволяющая дифференцировать всю выпускаемую продукцию основных заводов - производителей на четыре типа фибры.

2. Обосновано рациональное применение типов стальной фибры согласно предложенной классификации в сочетании с бетоном-матрицей для диапазона классов прочности бетона на сжатие В15-В60 по критериям использования прочностных характеристик фибры, уровням достигаемой прочности сталефибробетона на растяжение и повышения несущей способности сечений конструктивных элементов. Теоретически и экспериментально доказано, что сталефибробетон в зависимости от характеристик и объемного содержания фибры, характеристик бетона-матрицы обеспечивает повышение прочности (расчетного сопротивления) исходного бетона на растяжение в 2,5-7 раз, при повышении прочности на сжатие на 15-35%.

3. Показано, что сталефибробетон на основе обыкновенной по прочности фибры типа 1 (Rf ~ 400-500 МПа; lf/df ~ 50) при идентичности всех других показателей композита (прочность бетона, геометрические характеристики фибры и её показатели сцепления с бетоном-матрицей, объемная концентрация фибры и др.) обладает более высокой прочностью по сравнению с композитом на основе высокопрочной фибры типа 3 (Rf= 9501050 МПа; lf/df ~ 50), что объясняется различием механизмов разрушения сталефибробетонного сечения. Относительно короткая фибра типа 1 (lf/df ~ 50), обеспечивающая реализацию использования её прочностных характеристик в диапазоне классов прочности бетона на сжатие В30-В60, обеспечивает также высокую технологичность приготовления и укладки бетонной смеси в опалубочную форму.

4. Обосновано влияние обжатия продольной сжимающей силы в арочных конструкциях, позволяющей разгрузить растянутую зону сечений конструкций от действия изгибающего момента и за счет этого механизма реализовать сталефибробетон как самостоятельный конструкционный материал в конструкциях малопролетных засыпных арочных мостов.

5. Сформулированы принципы оценки работоспособности внецентренно сжатого сталефибробетонного сечения при расположении продольной сжимающей силы N в пределах сечения (е0 < 0,5h) и за его пределами е0 > 0,5h.

6. Обоснованы оптимальные варианты арок засыпных автодорожных мостов с учетом переменного положения временной нагрузки в пределах пролета по рациональному очертанию и стреле подъема.

7. С использованием ПК «Plaxis 8.2» и SCAD исследовано силовое состояние двухшарнирных и трехшарнирных арок оптимального очертания пролетом 4 и 6 метра засыпных мостов на стадии монтажа и эксплуатации под автомобильные нагрузки А11, НК-80 и введенные с 2008 г - А14, НК-100, соответствующие новому ГОСТ Р 52748-2007. Выполненные исследования подтвердили возможность реализации двухшарнирных арок пролетом 4 м и трехшарнирных арок пролетом 6 м из бетонов классов прочности на сжатие В30-В40, армированных стальной фиброй обыкновенной прочности (Rf ~ 400-500 МПа, типов 1, 2) в количестве fifV ~ 0,015 для высоты засыпки h = 3 - 6 м и жестком (скальном) основании. При h = 1 - 3 ми основании в виде пылевато-глинистых грунтов рекомендуется применять арки в комбинированном армировании. Расширение возможностей проектирования арок в сталефибробетоне возможно за счет повышения прочности бетона, использования фибры повышенной относительной длины типов 2, 4, устройства затяжек в уровне опорных шарниров арок.

8. На основе выполненных исследований с использованием сталефибробетона и смешанного армирования запроектированы, изготовлены, испытаны и возведены ГУП «Башкиравтодор» одно-, двухпролетные засыпные мосты с применением четырехметровых и шестиметровых по пролету арок в нескольких районах Республики Башкортостан на автодорогах I и II категорий. Сданные в эксплуатацию в 2006-2007 гг сталефибробетонные засыпные арочные мосты стали первыми арочными мостами в Республике Башкортостан, своды которых собраны из сталефибробетонных элементов.

Обобщая вышеизложенное, можно заключить, что выполненные исследования подтверждают теоретически обоснованную возможность повышения прочности сталефибробетона при дисперсном армировании стальными волокнами, а опыт промышленного производства арочных: конструкций малопролетных засыпных мостов с применением сталефибробетона и применения их в строительной практике отражает высокую технико-экономическую эффективность этих конструкций.

1. Антропова Е.А., Дробышев Б.А., Амосов П.В. Свойства модифицированного сталефибробетона // Бетон и железобетон -2002.-№3.- С.3-6.

2. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменение температуры и влажности с учетом ползучести. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1973. - 432 с.

3. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981. - 464 с.

4. Бетон на рубеже третьего тысячелетия: Материалы 1-й Всерос. конф. по проблемам бетона и железобетона. Кн. 3. М.: Ассоциация «Железобетон», 2001.- С. 1732-1742.

5. Бабков В.В., Бурангулов Р.И., Нуриев Ю.Г Максименко В.А., Полак А.Ф. О роли усадочных напряжений в формировании прочности бетона. В кн.: Строительные конструкции и материалы для нефтехимических и химических предприятий. Уфа, 1979, - С. 93-101.

6. В.В. Бабков, В.Н. Мохов, М.Б. Давлетшин, А.В. Парфенов Технологические возможности повышения ударной выносливости цементных бетонов // Строительные материалы. 2003. - №10. - С.19-20.

7. Бабков В.В., Аминов Ш.Х., Струговец И.Б., Недосеко И.В., Мохов В.Н., Дистанов Р.Ш. Сталефибробетонные конструкции в автодорожном строительстве Республики Башкортостан // Строительные материалы. 2006. - №3. - С.50-53.

8. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. - 768 с.

9. Баженов Ю.М. Бетон при динамическом нагружении. 3VL: Стройиздат, 1970. - 272 с.

10. Баженов Ю.М. Технология бетона.- М.: Изд-во АСВ, 2002. 500 с.

11. Баженов Ю.М., Мохов В.Н., Бабков В.В. Количественная характеристика ударной выносливости цементных бетонов // Бетон и железобетон. 2006.-№1. - С.2-5.

12. Бочарников А.С., Корнеев А.Д. Тонкостенные конструкции несъемной опалубки из бетонов с дисперсной арматурой из стальных волокон // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-2005. №5. - С.22-23.

13. Бочарников А.С., Корнеев А.Д. Технологические факторы, влияющие на микро- и макроструктуру пескобетонной матрицы и прочностные свойства сталефибробетона // Технологии бетонов. 2005. - №3. — С.62-63.

14. Бочарников А.С. Оценка возможности применения сталефибробетона в качестве материала для конструкций защитных сооружений // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. - №6. -С.28-29.

15. Брауне Я.А., Кравинскис В.К., Спилва М.О. Определение упругих характеристик деформируемости дисперсно-армированного бетона // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений. Рига: Риж. политехи, ин-т, 1986.-С.87-97.

16. Брауне Я.А., Кравинскис В.К., Филипсонс В.О. Статистический анализ распределения арматуры и прочность сталефибробетона // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений. Рига: Риж. политехи, ин-т, 1982.-С.89-95.

17. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы. 2004. - №6. - С.13.

18. Волков И.В. Фибробетон состояние и перспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2004. - №5. - С.24-25.

19. Волков И.В., Беляева В. А., Курбатов Л.Г. Исследование тонкостенных пространственных конструкций из фибробетона // Бетон и железобетон. 1985. - №9. - С.12-14.

20. Вылегжанин В.П. Определение деформаций элементов конструкций из сталефибробетона при растяжении и изгибе на различных стадиях загружения // Пространственные конструкции в гражданском строительстве. Л.: ЛенЗНИИЭП, 1982. - С.53-60.

21. Гусев Б.В., Куликов В.Г. Применение в балочных конструкциях композитных материалов для армирования и ремонта // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2004. - №1. - С. 16-17.

22. ГОСТ 7473-94 Смеси бетонные. Технические условия. М.: НИИЖБ Госстроя России, 1996.

23. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытания нагружением. Правил оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. М.: НИИЖБ Госстроя России, 1997.

24. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1991.

25. ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний. М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2001.

26. ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1987.

27. ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1992.

28. ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения. М.: ФГУП Стандартинформ, 2008.

29. ГОСТ Р 52751-2007 Плиты из сталефибробетона для пролетных строений мостов. М.: ФГУП Стандартинформ, 2008.

30. Дробышевский Б.А. Специфические особенности малых мостов и их учет // Транспортное строительство. — 2006. №2.

31. Железобетон в XXI веке: Состояние и перспективы развития бетона и железобетона в России / Под ред. К.В. Михайлова / Госстрой России; НИИЖБ. М.: Готика, 2001. - 684 с.

32. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочность бетона методами механики разрушения. М.: Стройиздат, 1982. - 196 с.

33. Кавиршин М. Влияние ударной нагрузки на железобетон: Пер. с франц. Новосибирск, 1979. - 148 с.

34. Кравинскис В.К. Исследования сцепления тонкой стальной проволоки с бетоном М.: НИИЖБ 1979, стр. 87-90.

35. Кириллов А.П., Меликов В.П. Исследование динамической прочности и деформативности бетона при растяжении // Гидротехническое строительство. 1975.- №10. - С. 21-24.

36. Комохов П.Г Бетоны повышенной трещиностойкости и морозостойкости. Л.: Знание, ЛДНТП, 1980.

37. Комохов П.Г Физико-механические аспекты разрушения бетона и принципы снижения его трещинообразования. В кн.: Совершенствование технологии строительного производства: Межвуз. темат. сб. / Томск, ун-т. Томск, 1981,- С. 145-151.

38. Коротышевский О.В. Полы из сталефибробетона и пенобетона // Строительные материалы. — 2000.- №3. С. 16-17.

39. Косарев В.М. Расчет прочности по нормальным сечениям изгибаемых элементов с хаотичным дискретным армированием // Фибробетон и его применение в строительстве. М.: НИИЖБ, 1979. - С.20-26.

40. Курбатов Л.Г., Попов В.И. Трещиностойкость и раскрытие трещин в изгибаемых сталефибробетонных элементах // Пространственные конструкции в гражданском строительстве. Л: ЛенЗНИИЭП, 1982. - С.33-42.

41. Курбатов Л.Г., Рабинович Ф.Н. Об эффективности бетонов, армированных стальными фибрами // Бетон и железобетон.-1980.-№3.-С.6-8.

42. Курбатов Л.Г Хазанов М.Э., Шустов А.Н. Опыт применения сталефибробетонов в инженерных сооружениях.- Л.: ЛДНТП, 1982.

43. Курбатов Л.Г., Лобанов И.А. Особенности проектирования и технологии изготовления сталефибробетонных конструкций.-Л.: ЛДНТП, 1978.- 28 с.

44. Курбатов Л.Г., Родов Г.С. Исследование прочности сталефибробетона при продольном ударе. В кн.: Исследование и расчет экспериментальных конструкций из фибробетона. - Л., 1976. - С. 76-83.

45. Лобанов И.А. Дисперсно-армированные бетоны, область их применения, пути качественного улучшения свойств // Производство строительных материалов и конструкций. Л.:ЛИСИ, 1976. - С.11-22.

46. Лобанов И.А., Талантова К.В. Особенности подбора состава сталефибробетона // Производство строительных материалов и конструкций. Л: ЛИСИ, 1976.- С.22-32.

47. Моргун Л.В. Теоретическое обоснование и экспериментальная разработка технологии высокопрочных фибропенобетонов // Строительные материалы. 2005. - №6. - С.59-63.

48. Мохов В.Н. Повышение ударной стойкости и прочности бетона путем введения демпфирующих компонентов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Л., 1986.-23 с.

49. Невилль A.M. Свойства бетона: Пер. с англ. М.: Стройиздат, 1972. - 344 с.

50. Нильсен Л.Дж. Ударное нагружение бетонных конструкций: Пер. с англ. -М 1979.- 171 с.

51. Новожилов Г.Ф. Обеспечение бездефектного погружения свай // Бетон и железобетон. 1981.- № 1.- С. 38-39.

52. Новожилов Г.Ф. Ударная стойкость различных конструкций // Бетон и железобетон. 1984. - № 2.

53. Носков А.С., Дубинина В.Г., Кузнецов М.С. и др. Применение труб из сталефибробетона в системах дренажа и водоотведения // Промышленное и гражданское строительство. 2005. - №7. - С.49-50.

54. Овчинников И.Г. Сталефибробетон: механические свойства, модели деформирования // Транспортное строительство. 1998. - №5. - С.7-9.

55. Овчинников И.Г., Полякова Л.Г. К расчету цилиндрической оболочки из композиционного строительного материала // Численные методы решения задач строительной механики, теории упругости и пластичности: Тезисы докладов. Волоград, 1990. С. 169.

56. Павленко В.И., Арончик В.Б. Свойства фибробетона и перспективы его применения: Аналитический обзор.- Рига: ЛатНИИНТИ, 1978.- 56 с.

57. Пангаев В.В. Влияние собственных напряжений бетона на образование трещин сцепления в контактной зоне. В кн.: Пути повышения эффективности строительства: Тез. докл. науч.-техн. конф. Новосибирск, 1981, -С.78.

58. Парфенов А.В. Ударная выносливость бетонов на основе стальной и синтетической фибры: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Уфа, 2005. 23 с.

59. Пестряков А.Н., Овчинников И.Г., Горшков В.П. Пластины из фибробетона: эксперименты, модели деформирования, результаты расчета. -Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. 116 с.

60. Попов Н.Н., Чарышев P.M. Разрушение железобетонных балок со смешанным армированием // Бетон и железобетон. 1991.- №11.- С. 4-5.

61. Пухаренко Ю.В. Принципы формирования структуры и прогнозирование прочности фибробетонов // Строительные материалы.-2004. -№Ю. -С.47-50.

62. Пухаренко Ю.В., Голубев В.Ю. Высокопрочный сталефибробетон // Промышленное и гражданское строительство. 2007.-№9. - С.40-41.

63. Рамачандран В., Фельдман Р., Бодуэн Дж. Наука о бетоне: Физико-химическое бетоноведение / Пер. с англ. М.: Стройиздат, 1986. - 278 с.

64. Рабинович Ф.Н. Дисперсно армированные бетоны. М.: Стройиздат, 1989. - 176 с.

65. Рабинович Ф.Н. О некоторых особенностях работы композитов на основе дисперсно армированных бетонов // Бетон и железобетон. 1998. -№6. -С. 19-23.

66. Рабинович Ф.Н. Об оптимальном армировании сталефибробетонных конструкций //Бетон и железобетон. 1986. - №3. - С. 17-19.

67. Рабинович Ф.Н. Особенности разрушения плит из фибробетона при ударных нагрузках // Бетон и железобетон. 1986. - №6. - С.9-10.

68. Рабинович Ф.Н., Лемыш Л.Л. Влияние удельной поверхности армирующих волокон на эффективность работы сталефибробетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1997. - №3. - С.23-26.

69. Рабинович Ф.Н. Композиты на основе дисперсно армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции М.: АСВ, 2004. - 560 с.

70. Рекомендации по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций.-М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1987.-148 с.

71. Родов Г.С. Ударная прочность сталефибробетона. В кн.: Исследование долговечности искусственных сооружений. Л., 1980,- С.94-101.

72. Романов В.П. К выбору расчетной схемы работы фибр в ходе разрушения фибробетонных элементов при растяжении // Механика стержневых систем и сплошных сред. Л.: ЛИСИ. - 1980. - С. 115-124.

73. Руководство по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций / НИИЖБ Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.

74. РТМ 17-01-2002 Руководящие технические материалы по проектированию и применению сталефибробетонных строительных конструкций. М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2002.

75. РТМ 17-02-2003 Руководящие технические материалы по проектированию и изготовлению сталефибробетонных конструкций на фибре, резаной из листа. М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2003.

76. РТМ 17-03-2005 Руководящие технические материалы по проектированию изготовлению и применению сталефибробетонных строительных конструкций на фибре из стальной проволоки. М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2005.

77. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1983.

78. СНиП 2.03.01- 85* Бетонные и железобетонные конструкции. -М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1985.

79. СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы. М.: НИИЖБ Госстроя СССР,1985.

80. СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1982.

81. СП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2003.

82. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без. предварительного напряжения. М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2003.

83. СП 52-104-2006. Сталефибробетонные конструкции. М.: ГУГТ НИИЖБ Госстроя России, 2006.

84. Состав, структура и свойства цементных бетонов / Под ред. Г .И. Горчакова. М.: Стройиздат, 1976. - 144 С.

85. Справочник по производству сборных железобетонных изделий / Под ред. К.В. Михайлова, А.А. Фоломеева. М.: Стройиздат, 1982. 440 с.

86. Фибра против трещин // Строительство.- 2007. №3. - С.2.

87. Стальная фибра: чтобы строить выгодно и надежно // Строительство.- 2008. №10. - С.166.

88. Талантова К.В., Михеев Н.М., Толстенев С.В. Эксплутационные характеристики сталефибробетонных конструкций для дорожного строительства // Бетон и железобетон. 2002. - №3. - С.6-8.

89. Талантова К.В. Создание элементов конструкций с заданными свойствами на основе сталефибробетона // Изв. вузов. Строительство. 2008. - №10.- С.4-9.

90. Трофимов Б.Я., Евсеев Б.А., Погорелов С.Н. Исследование морозосолестойкости сталефибробетона // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1983. - №6. - С.71-74.

91. Танигава Я., Хосака Е. Механизм развития трещин и разрушение бетона как композиционного материала / Пер. с англ. М., 1977. - 103 с.

92. Технические условия ТУ 0882-193-46854090-2005. Фибра стальная фрезерованная для армирования бетона

93. Технические условия ТУ 0991-123-538320252-2001. Фибра стальная для дисперсного армирования бетона

94. Технические условия ТУ 1211-205-46854090-2005. Фибра стальная проволочная для армирования бетона

95. Фибробетон и его применение в строительстве: Сборник научных трудов / Б.А. Крылов, К.М. Королев. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1979. - 173 с.

96. Хайдуков Г.К., Маляевский В.Д. О работе армоцемента при растяжении // Бетон и железобетон.-1961.-№12.-С.544-549.

97. Хегай О.Н. Статические исследования армированного сечения фибробетонной конструкции. М.: Известия вузов. Строительство.- 1999.-№9.- С. 126.

98. Цилосани З.Н. Усадка и ползучесть бетона. Тбилиси: Мецниереба, 1979.-230 с.

99. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. М.: Стройиздат, 1979. - 344 с.

100. Шестоперов В.Г. Строительство арочного моста из гофрированных металлических элементов // Транспортное строительство.-2006. №2. - С.16-17.

101. Янкелович Ф.Ц. Дисперсно армированный бетон. — Рига: ЛатНИИНТИ, 1978. 42 с.

102. Янкелович Ф.Ц. Об определении характеристик сечений дисперсно-армированных систем. В кн.: «Вопросы строительства», Вып. 1. -Рига, 1971.-С. 116-122.

103. Brooksbank D., Andrews K.W. Tessellated stresses associated with some inclusions in steel // J. Iron and Steel Inst. 1969. - №4. - p.30-39.

104. Concrete construction. Fiberreinforced cement — based materials. 1971. №6. - p.97-98.

105. Colin D. Johnston Steel fiber reinforced concrete // CoComposits.-1982.-№2.-p. 113-121.

106. Derucher K.N. Composite materials: testing and design. — New Orleans -Philadelphia, 1979. 697 p.

107. Hannat J. Fibre cements and fiber concretes. New York, 1998.

108. Sami Rizkalla, Tarek. Hassan. Effectiveness of FRP for Strengthening Concrete Bridges // Structural Engineering International. — May 2002.-P.89-95.