автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Обеспечение трещиностойкости пролетных строений железобетонных мостов путем применения фибробетона

г ? ? Оуд'л

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи Бзллакруф Али

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТШДЖЮСТОЪШСта ПРОЛЕТЕЛ СТРОЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МОСТОВ ПУТЕ.Т ПРИМЕНЕНИЯ ФИБРОБЕТОНА

(05.23.15 - Мосты и транспортные тоннели)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКЗА 1991

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени автоиобильно-дорожном институте на кафедре "Мосты к транспортные тоннеля"

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор П.и.Саламахин

доктор технических наук, профессор Л. И. Иосюшвский

кандадат технических наук, старший научный сотрудник Ю.М.Нагевич

Ведущая организация - Созэздорпроект

Защита состоится " " Д п.кл- л & 1991 г, в /|Г-сго ч на заседании специализированного совета ВАК СССР

ауд.

К 053.30.03 при Московском автомобильно-доронном институте по адресу: 125829, ГСП-47, Ленинградский проспект, 64

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Телефон для справок: 155-01-38

Отзыен на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, проси направлять в специализированный совет института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета К 053.30.03

кандидат технических наук, доцент

1991 г.

О.В.Воля

1 ; ;л| ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Н

■>:ртяций Актуальность работа. Более жесткие условия эксплуатация автодорожных мостов в послевоенные десятилетия, связанные с ростом интенсивности и величины нагрузок, с увеличивающимися выбросами з аткосфзру воцеств вродсых, не только для людей, но и для незащищенных конструкций, выдвинули на одно из приоритетных мест проблему обеспечения- долговечности автодорожных «остов.

. Весьма остро стоит проблема обеспечения долговечности ¡гостов, находящихся в приморских зонах с агрессивной влажной средой. Одной из таких зон является средиземноморское побережье Алжира. Основным конструкционным материалом для автодорожных мостов в Алжире является железобетон. Его долговечность в приморских зонах страны во многом зависит от степени защиты рабочей арматуры от Ередного действия влажной агрессивной среда.

Исключение появления трещин в элементах мостов в стадии эксплуатации и увеличение толщины защитной зоны бетона являются общеизвестными способами повышения степени защиты арматуры от возможной коррозии в условиях влажной среды. Исключению появле- . ния трещин способствует предварительное напряжение бетона. Выбор оптимального уровня предварительного обжатия бетона -.зая-ная технико-экономическая задача. От концепции полного обжатия-бетона, принятой на первоначальной этапе применения идеи предварительного напряжения изгибаемых элементов,.в последние годы в СССР и других странах отказались и перешли к концепции частичного обжатия, более рациональной с технико-экономической точки зрения.

. Повышению трещиностойкости элементов автодорожных железобетонных мостов в значительной мере способствует повышение прочности бетона на растяжение. Наиболее радикальный и эффективный

___ _____"УУ..

'способ повышения прочности бегойа - дисперсное армирование его I различного рода волокнами или фпбраки, равномерно ; .рассредоточенными в объеме бетона. В настоящее время интерес к использованию таких бетонов, называвшее фабробетонамл, значительно возрос.

Особый интерес представляв! применение дисперсной аркатуры в конструкциях автодорожных мостов в сочетании с обычной стержневой арматурой, когда часть стержневой арматуры заменяется на фибровую. Дисперсное армирование в этой случае наряду с обеспечением требуемой прочности сечений растянутых, изгибаемых и сжатых элементов мостов будет существенно повышать их трещиностойкость.

Представляет интерес также сочетание дисперсного армирования с

\

концепцией частичного обжатия бетона в растянутой зоне изгибаемых элементов мостов. Это обеспечивает экономию напрягаемой аркатуры с сохранением трещиностойностн элементов.

До 1986 г., когда автор этой диссертации приступил к работе, в СССР выполнялись исследования лишь в направлении применения фнбробетова в качестве гадрозащигного слоя в проезжей части мос-тов'и'не велись работы в направлении его применения в несущих элементах в сочетании с обычной а напрягаемой арматурой. В последние годы интерес к ириконению фибробетона в автодорожных мостах возрос, что еввдетельегвуег об актуальности настоящей работы.

Цель работы - исследовать возможность и целесообразность применения фибробетона в пролетных строениях железобетонных гостов двд повышения их трещивостойкостд и степени их защиты от-вредного действия влажной и агрессивной среды в условиях Алжира.

Научная новизна работы содержатся в следующей совокупности основных результагов работы:

получении л оценке новых формул для расчета расстояний между трещинами в железобетонных элементах мостов и величины их

I 2 ■; _ ............! |

¡раскрытия в зависимости от диаметра стержней арматуры, расстояния между ниии а.величины напряжений ;

получении экспериментальных данных о напряженно:-деформированном состоянии фаброжелезобетонных балок;

выработке рекомендаций по новой технологии армирования элементов автодорожных мостов часто расположенными стержнями палого диаметра и получении данных экспериментальных исследований, подтверждающих возможность реализации предлагаемой технологии армирования ;

разработке рекомендаций до применению фибробетона в элементах автодорожных мостов о целью повышения йх трещиносгойкости и повышении степени их защиты от вредного действия влажной агрессивной среды в условиях средиземноморского побережья Алжира.

На защиту выносятся:

результаты теоретических исследований влияния системы армирования железобетонных элементов мостов на расстояние между трещинами и величины их раскрытия; -

результаты экспериментальных.исследований прочности, дефор-матавности и-трещиностойкоста изгибаемых фиброжелэзобетонных элементов при кратковремвансм их загружеяии статической нагруз-::о2 ;

рекомендации по применению новой технология армирования элементов автодорожных мостов часто расположенными стержнями малого" диаметра и данные экспериментальных исследований, подтверждающих возможность реализации, предлагаемой технологии армирования ;

рекомендации го применению фибробетона в элементах автодорожных мостов с цельп повышения их грещиностойкоств и повышения степени их защиты от вредного воздействия влажной агрессивной

ш

¡среды в условиях ередизвывоморского побережья Алжира. |

Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по применению фабробетона ъ элементах автодорожных мостов с целью повышения их трещиносгойкости и повышения степени их защиты от вредного действия влажной агрессивной среда в условиях .средиземноморского побережья Алжира.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены л одобрены на ежегодных научно-технических конференциях Московского автомобильно-дорокного института (Москва, 198?-1990 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликована статья: .

I. Саламахин Ü.M., Беллакруф А. К определению расстояния между трещинами в железобетонной растянутой элементе JJ Долговечность мостов и тоннелей // Тр./ МАДО. - 1988. - С. 8-13.

Структура в объем работы. Диссертация состоит из введения, пята глав, общих выводов. Содержит 209 страниц машинописного текста,'58 рисунков, 10 "таблиц. Список литературы вклачает 125 наименований, в ток числе 45 зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

' В первой главе "Современные гевденции мостостроения и проблемы содержания эксплуатипуемнх автодорожных мостов" отмечено, что мостостроение в ешре развивается в рамках сложившихся классических направлений: разработка и совершенствование'ковсгрук-• тивных форы пролетных строений и опор, совершенствование'методов их расчета, использование в конструкциях постов эффективных конструкционных материалов, разработка эффективных методов строи. тельства, обеспечивающих надежность и долговечность мостов. Отмечены также успехи'в.области использования ЭВМ для расчета напряженно-деформированного состояния мостов, развертываются ^

¡работы по использованию ЭВМ для проектирования мостов. |

Отмечег:а дальнейшая тенденция роста общей длины железобетонных мостов и величины пролетов из предварительно напряденного железобетона. В области больших пролетов в железобетонных мостах отдается предпочтение, монолитным мостам, сооружаемым методом навесного бетонирования. При использовании метода навесного монтажа используются зубчатые стыки. При пролетах до 40-50 и предварительно нацряженные пролетные строения мостов возводят методом продольной надвижка с конвеерно-тыловым бетонированием или сборкой. Находит применение внешняя напрягаемая арматура.

В СССР строят в основном сборные мосты из железобетона, наметилась тенденция к воссозданию технологии монолитного мостостроения.

Отмечено, что до настоящего времена не найдено надежное решение гидроизоляции плиты проезжей части мостов. Во все« мире продолжаются работы но поиску рациональной и"надежной гидроизоляции ¿."Приведены данные о'результатах этих работ в ФРГ, Италии и США.. ■ ■ "•

В последние года обострилась проблема обеспечения долговечности мостов. Во многих мостах постройки последних 10-15 лет наблюдается интенсивный процесс трещзнообразования в бетоне и ' коррозия арматуры. Основными их причинами•считается химическое воздействие среды'вследствие загрязнения атмосферы, кислотных дождей. При этой происходит карбонизация бетона, его деструкция, коррозия аркатуры. Возникает необходимость в увеличении толщины защитного слоя бетона. Особенно остро встала проблема обеспечения долговечности мостов, эксплуатируемых з зонах с агрессивной влажной средой. Исключение или ограничение раскрытия трещин в элементах железобетонных мостов в стадии эксплуатации и увели-

!чение толщины защитного слоя являются общепринятыми способами | защиты арматуры от возможной ее коррозии в условиях влажной и агрессивной среда.

Повышению трециностойкости элементов автодорожных мостов в значительной' мере способствует применение -бетона с более высокой деформагивносгью црл растяжении.Одни« из приемов повышения указанной даформативности является введение в бетон различного рода волокон:; стальчных, сгекляных, базальтовых, полимерных и т.п., использование фибробетона. ■ •

Изучению свойств фибробетона и разработке фибробетонных конструкций в СССР посвящены работы Д.С.Аболиньиа, А.П.Павлова, Х.С.Воробьева, Л.Г.Курбатова, Ф.Н.Рабиаовича, В.П.Романова. Работы Б.А.Крылова, К.М.Королева, В.П.Рыбева, К.В.Талантовой, Е.В.Гу-лимовой пссвящены разработке технологии изготовления фибробетон-. ных конструкций. Проблемами применения фибробетона заняты и уче- • ные других стран. Приведены результаты этих работ по изучению влияния армирования фибрами на прочность бетона при сжатии, при растяжении, при изгибе, данные о трещиностойкости и ударной прочности фибробетона, армированного сталызыки фибрами, о его коррозионной огойяосм, а также о технологии приготовления, укладки и уплотнения фибробетона.

Рассмотрены известные примеры применения фиброс&това в транспортном строительстве: дорожные и аэродромные покрытия, стоянки для автотранспорта, обделки тоннелей, ударостойкие сваи, покрытие плиты проезжей части мостов. '

В СССР.Е.Б.Васильевым выполнено исследование дасперсно-аркированного поляыерцеыентного бетона в качестве материала для гидрозащитного элемента пролетного строения и разработаны • предложения по конструкции и технологии его изготовления. Ш

6 ! ' II

.¡выполнены экспериментальные исследования работы изгибаемых эле^ ментов, выполненных с применением дисперсно-армированного бетона, а также расчет на образование а раскрытие трещин бибетонных балок с учетом усадки и ползучести бетона. '

На основе выполненного анализа работ в области применения фибробетона" в строительстве вообще и в транспортном строительстве в частности сформулированы цель л задачи диссертационной работы. Во второй главе "Анализ работы и выбор методов расчета фиб-. рсскелезобетонных элементов мостов" отмечено, что несущие элементы аз фиброжелезобето'на можно рассматривать как железобетонные с повышенной прочностью бетона на растяжение и сжатие и с повышен-ныча предельными деформациями при растяжении и сжатии. При таком подходе к фиброжелезобетонным элементам их. следует рассчитывать с использованием освовных концепций, принятых при разработке СНиП 2.05.03-84 "Мосты'и трубы" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции". Фаброкелезобетон можно ^гакже рас- - -сматривать и как ариоцемеат, армированный стержневой и предварительно напрягаемой арматурой. ГГри таком подходе элементы из него следует рассчитывать с использованием концепций, принятых ■ при разработке СНиП 2.03.03-84 "Аркоцементные конструкции" и "Рекомендации по проектированию л изготовлению сталефибробетон-ных конструкций". Приведены, основные положения по расчету прочности сечений железобетонных в армоцементных конструкций, принятые в'СССР при разработке соответствующих СНиП. Приведены так-ж различные формы диаграмм <5а- £.«, для бетона, принимаемые в нормах других-стран (ССВД6?. ЬЯЕХго. 6РЕ1). Показано, что при-, ыенение прямоугольной диаграммы Ог, - £ь в сжатой зоне бетона вполне приемлемо для практического расчета несущей способности железобетонных и сталефабробетонных элементов мостов.

I Приведены таккс основные положения по расчету образования"Й1 раскрытия трещин в жеяезобагонньп: элементах, принятые при разработке СНяП 2.03.01-84. Приведены 16 формул, используемых в норках различных' стран (СССР, ФРГ, США, Венгрии, Англии, Румынии, Франции) для определения ширины раскрытия трещин в келезобетонных элементах. Их анализ показывает, что единого мнения о теоретических предпосылках к расчету ширины раскрытия трещин до настоящего времени нег. .В связи с этак во многих странах на основе экспериментальных данных предложены эмпирические формулы, удовлетворительно согласующиеся с экспериментом, Выявлено существенное'различие зависимости ширины раскрытия трещав от диаметра стержней: в некоторых формулах она зависит линейно ог диаметра, а в некоторых - пропорциональна корню кубическому от диаметра.

В этой же главе по результата« теоретических и экспериментальных исследований других авторов показано, что фабробетоЕ без стержней аркатуры целесообразен в изгибаемых элементах, имеющих высоту не более 70 им. Для несущих изгибаемых элементов в автодорожных мостах целесообразно применять комбинированное армирование, в соответствии с который стерхневая арматура воспринимает растягивающие напряжения от изгиба, а стальные фибры обеспечивают повышение эксплуатационных показателей (трещяностойкости-а хесткости) пролетных, строений мостов.

В третьей главе произведен анализ влияния вида армирования на трещиностонкость изгибаемых элементов мостов, на расстояние между трещинами и величину их раскрытия.

Рассмотрен растянутый железобетонный элемент, имеющий в поперечном сечении площадь бетона %' и площадь арматуры ^ • (рис. I), к концак которого приложено возрастающее усилие л/ . До появления трещин в бетоне усилие кевду элементами сечения

-и ' и

■¡будет распределяться пропорционально их жесткосгям при растяае^И нии. После образования первой трещины в сечении с трещиной усилие будет полностью воспринято аркатурой. По мере удаления от краев трещины, вследствие сцепления аркатуры с бетонок, усилие в аркатуре будет уменьшаться, а в бетоне A's будет увеличиваться. В любом сеченая по длине элемента между трещинами будет иметь место равенство

/4+ NaCx) = л/. (1)

Изменение усилия в аркатуре в двух смежных сечениях, удаленных на Jx , равно усилии сцепления дсх) бетона с арматурой

где & - модуль сдвига бетона; £&) - деформация сдвига на участке dx .

Возможные деформация аркагуры а бетона и смещения их относительно друг друга (рис. 2) связаны на участке </х зависимостью

<^7 * ¿в = £& + А " z

Получено уравнение

(х) г ,

(3)

(4)

где

Y- G(e-F' ;

при решении которого получена зависимость усилия сдвига (рис.3) \

от координаты *

о(х) - У**) &Игх ( (5)

д . скует[л

Из условия г°

■ ■ и $1х).с1х * ^

- Чг

л/

■ tdz

fj

-9-Х

Рис. I. Схема элемента и привязка системы координат к нему lSL_<Jx+ -ЛЯ

Jx. * Л«

Рис. . 2. Схема возможных взаимных перемещений бетона z аркатуры:

Ч/

. M¡ - ¡kh 5

~ч

-44

У

% _______¿ ) А '

Рис. 3. а) Извинение усилия в арматуре и бетоне по длине растянутого железобетонного элемента, б) Изменение усилия сцепления арматуры с бетоном

LlOj

Н

'получена йормула для расстояния между трещинами

.4 агСа[ / / (6)

Уби+гй .

Величина раскрытия трещины ¿7,гс вычислена из условия, что Она имеет следующий вид

- I (^ 1" X <»

где ? - е, . /, - ^

Из полученных выражений для расстояния между трещинами и величины их раскрытия следует, что:

1) при увеличении усилия л/ расстояние между трещинами сокращается и при л! —г о* стемится к нулю;

2) при увеличении процента армирования ^и расстояние между трещинами сокращается;

3) величина раскрытия трещины пропорциональна уровню напряжений в арматуре ;

.4) при сохранении процента армирования расстояние между трещинами.и величина раскрытия трещин пропорциональны диаметру применяемой аркатуры.

Уменьшение диаметра арматуры и расстояния между стержнями являются наиболее радикальным способом сокращения расстояния между трещинами и величиной их расщэытяя.

Для изучения влияния диаметра арматуры на процесс трещино-образования, пшриву раскрытия и расствяние между трещинами было проведено экспериментальное исследование. Испытано три типа же-

J " ои

— -%-.. ... _ ____.

лезобетонвых растянутых элементов, отличающихся диаметрами стержней: 10,14,16 мм при сохранении постоянным процента армирования. Усилие растяжения прикладывалось к арматурному стержню, забетонированному в элемент по мере увеличения усилия. В теле элемента образовывались нормальные к оси трещины. Для измерения деформаций на поверхности бетона наклеивались тензодатчики с базой 50 мм. Ширина распития трещин измерялась с помощью лупы 25-кратного увеличения с ценой деления 0,05 мк. Экспериментальное исследование качественно подтвердило результаты теоретических исследований о характере влияния диаметра арматуры на величину раскры- . тия трещав (рис, 4). Однако имеющий место значительный разброс значений прочности бетона на растяжение по длине железобетонного элемента не дает оснований для использования полученных автором формул для надежного прогнозирования расстояний между трещинами и величины их раскрытия при детерминированных расчетах.

С цель» выявления предельного состояния, определяющего необходимое количество арматуры в балочных пролетных строениях автодорожных мостов,было проведено теоретическое определение необходимого количества арматуры по условию прочности и по условию трещиностойкосгл для пролетных строений с пролетами от 12 до 33 м. При этом использовались геометрические характеристики сечений балок из альбома "Типовые конструкции и детали зданий а сооружений" серия С.503.12 "Унифицированные сборные пролетные строения из предварительно напряженного железобетона для мостов и путепроводов на автомобильных и городских дорогах" .

На рис. 5 приведены результаты'расчета.

Анализ полученных зависимостей позволял сделать следую-

0.20

015

0.11)

О.Й5

¥У # 7/

Л ■Л/А. У-$ У у / // ?6ч •о

/ У/ Л- р

ж У

4 У ,

100

200

300

цоо

500

£00

К.Мп

Рис. 4. Влияние диаметра арматуры на зависимость величины раскрытия трещин от напряжения в арматуре по:

-*-г»- СНиП 2.05:03.84

-й--й- СНиП 2.03.01.84

---4- формуле 8

-а-о- эксперименту

щие выводы:

1. Количество арматуры, необходимое по условиям прочности и трещиностойкости, при прочих равных условиях (нагрузке,

ч

габаритах, прочности материалов) возрастает примерно линейно при увеличении пролета.

2. Интенсивность нарастания необходимого количества арматуры при отмеченных в п.1 условиях по условию трещиностойкости выше, чем по условию прочности.

3. При возрастании пролета возрастает вероятность ситу-

I.

! 13

Но

50

40

{0

/

> V

/ и' ■.У У*-?

Л уУ Г X

у —

у

у У

Рис. 5. Расход напрягаемой арматуры в зависимости от уровня предварительного обжатия бетона: I- по условию прочности ; 2- по типовым проектам

ации, при которой количество арматуры определяется не условием прочности, а условием трещиностойкости.

4. При увеличении т ^ создается возможность для уменьшения расходов напрягаемой арматуры по условию трещиностойкости. Оно более целесообразно при увеличении величины пролета, так как.снижает неэффективные расходы арматуры по условию трещиностойкости. . ч

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований автором работы фиброжелезобетонных несущих

«

элементов мостов. Для исследования влияния фибрового армирова-

1.14.

'ния на работу железобетонных балок были изготовлены две серии балок с одинаковыми составом бетона и системой ариировавия обычной арматурой, однако в бетон балок второй серии была добавлены фибры в виде стальных проволок длиной 35 мк, диаметром 0,3 км в количестве, составляющем" 1,25$ по объему бетона. Опытные образцы балок имели прямоугольное сечение 100x150 т и длину 1400 мм, расчетный пролет 1200 мы. Образцы армированы дву-

ч

мя стержнями арматуры 6 10 км класса Л-Ш. В опорной зоне балки армированы хомутами из стали класса А-1 диаметром 6 мм с шагом 50 мм. Основные характеристики опытных образцов приведены в таблице I.

Таблица I

Характеристика балки \ 'т. „ 1 ! Балка Б \ Балки БФ

I. Вид используемого бетона Обычный Фибробетон

2. Класс бетона по прочности В25 В25

3. Процент армирования фибрами 0 1,25

4. Класс арматуры А-Ш А-И

5. Диаметр стернней в т . 10 10

6. Процент армирования стержневой 1 арматурой 1,05 1,05

7. Количество балок 6 10

8. Кубиковая прочность бетона балок, Ша 32 39,5

9. Призменная прочность бетона балок,М1а 26 31

10. Прочность при растяжении, МПа - 2,10 3,92

II. Модуль упругости бетона, МПа-101 3,2 3,5

Испытание балок производилось с помощью гидравлического пресса двумя сосредоточенными силами, приложенными в третях пролета ступенями до 5 кН. Прогибы измерялись с помощью индикаторов

I .. .15

'ИЧ-10, тирана раскрытия трещин-микроскопом МТБ-2, деформации в : бетоне-с помощью тензодагчнков с базой 50 мм и измерителя деформаций АИД-4М.

В ходе испытания во всех ступенях изучался процесс трещи-нообразовавия. Полученные данные о напряженно деформированном состоянии балок, о развитии трещин в них в прогибах свидетельствуют о более благоприятных эксплуатационных показателях ста-лефибробетонных балок. Так, при уровне нагруженносги балок М/М /0,7 напряжение в арматуре сталефибробетонных балок меньше на 18%, чем в железобетонных. Момент грещааообразования в сталефибробетонных балках составил 0,43 Мр и превысил в 3,5 раза соответствующий момент в железобетонных балках. Значительно а благоприятно изменилась в сталефибробетонных балках картина трещивообразовавия: при достижении уровня нагруженности балок МЛ! =0,8 величина раскрытия трещин не превышала 0,05 мм (рис.6), расстояние между трещинами значительно уменьшилось и составляло 4-6 см. Жесткость сгалефзбробетонных балок повысилась, прогибы их в середине пролета меньше соответствующих прогибов в железобетонных балках на 17%.

В этой же главе изложены результаты экспериментального подтверждения возможности реализации армирования элементов \ плитных цролетаых строений: часто расположенными стержнями малого диаметра по предлагаемой автором технологии. Суть ее состоит в том, что тонкие проволоки собирают в пучки с помощью скруток. После укладки бетона в процессе его вибрации скрутки -устраняются, проволоки с помощью домкратов через специальные захваты натягивают, в результате чего они занимают проектное положение, вытесвяя со своего,направления инертные бетона. Эксперимент проводился на специально созданной установке • 16

М-

_____ ол ол лз

Рис. 6. График зависимости <2сл ~ /С^;

I- железобетонные балки ; 2- сталешабробетонные балки ; 3- по формуле СНиП 2.03.01.84 ; 4- по формуле СНиП 2.05.03.84

(рис. 7). Б торцах опалубки были предусмотрены щели для выпуска и распределения проволок по ширине^образцов при аатяяении.

450 4100 -1 140

У

-коЧ>—

х&э-

В-5

Рис. 7. Схема экспериментального образца предлагаемой тех-• нологиа армирования: а) до бетонирования^-

, б) после бетонирования

1г- !

¡Натяжение осуществлялось с помощью тяг винтами, расположенными"-) на упорах. Усилия натяжения определяли с помощью изготовленных и протарировавных месдоз. Использовалась стальная проволока диаметром 0,75 мм с прочностью 2000 Ша. Напряжения в проволоках в процессе натяжения не превышали 500 Ша. После твердения бетона образцы были извлечены из опалубки г каждый абразивным диском . разрезали на четыре части. На всех разрезах установлено равномерное распределение проволок по сечению (рис.7), что подтверждает-возможность реализации предлагаемой технологии армирования. Предлагаемая технология и система армирования элементов позволит уменьшить величину раскрытия трещин и расстояние между ними за очет частого расположения стержней малого диаметра в зонах интенсивных растягивающих напряжений.

В пятой главе приведены рекомендации автора по применению фибробетона в элементах автодорожных мостов.

Мост или его элементы полностью из фибробетона рекомендуется выполнять в случаях,когда представляется возможность сравнительно недорогих стальных фабр. В условиях Алжира удачными могут оказаться мосты из фибробетона с использованием конструктивных форм каменных и бетонных мостов. Применение фибробетона в таких мое--гах повысит их грещиностойкость.

Сочетание фибробетона с обычной аркатурой в арочных и'рамных монолитных мостах с пролетами 30-50 м в условиях Алжира будет способствовать увеличению их долговечности за счет повышения долговечности материала." Фибробетон целесообразно применять и в ба-

\

лочных монолитных и сборных мостах. В монолитных мостах при пролетах до 15 к с ненапрягаемой арматурой фибробетон повысит их грещиностойкость.

В сборных мостах массового применения и в монолитных мос-. га^с с большими пролетами основные элементы пролетных строений . ,

. ....................... ,____________________!_I .

¡целесообразно выполнять частично из фябробетона: в зонах слож-" ного напряженного состояния, в растянутых поясах, в зонах главных растягиваюцих напряжений (рис. 8). 1

Рис. 8. Сталефзбробетон в элементах плитных пролетных строений

В сборных предварительно напряженных балках пролетных стро-■ ений рекомендуется замена металлического каркасно-сгержневого , анкера конструкция ШКТ предлагаемым автором анкером из фибро-бетона (рис. 9).

лотных строениях позволит экономить арматуру для предварительного напряжения благодаря более высокой прочности фибробегсна хна растяжение.

Представляется целесообразным при строительстве монолитных неразрезных многопролетных мостов путем регулирования подач я фибробетона в растягиваемые зоны повышать трещиностой-кость пролетных строений. Наиболее благоприятные условия для реализации частичного применения фибробетона имеются при по-пролетном бетонировании на перемещаемых подмостях в связи с

Рис. 9. Анкер из сталефибробетона

Применение фибробетова в предварительно напряженных про-

минимальным количеством швов бетонирования и высокой стабильно-1 стью характера работы сечений пролетного строения как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации. При строительстве методом навесного бетонирования с использованием фабробетона необходимо в швах бетонирования размещать дополнительное количество конструктивной арматуры для исключения образования по ним трещин.

Предлагается также использование стальных фибр для упрочнения на истираемость асфальтобетона в покрытиях проезжей части. Рекомендуется также использование сталефабробетона при ремонте несущих элементов автодорожных мостов: при замене поврежденного атмосферным воздействием поверхностного слоя бетона на элементах пролетных строевий и опор, при покрытии зов активного трещинооб-разования на элементах мостов. В обоих случаях фибробетон рекомендуется наносить торкретированием.

В пятой главе . приведены рекомендации по расчету изгибаемых элементов автодорожных мостов, выполненных с использованием сталефабробетона на основе существующих СНиП 2.05.03. -84 и "Рекомендаций по проектировании и изготовлению сталефиб-робетонных конструкций". Приведены также рекомендации по технологии изготовления элементов плитных цролегных строений автодорожных мостов с часто расположенными стержнями малого диаметра.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

I. Долговечность элементов автодорожных мостов, эксплуатируемых в теплых приморских зонах с агрессивной влажной средой и в условиях с резко изменяющейся температурой в течение суток, вследствие коррозии аркатуры и деструкции бетона составляет 15-30 лет, что в 3-5 раз меньше, чем в умеренных темпера-1.20^ !

турно-влажносгннх условиях. Защита элементов автодорожных мостов от вредноцз действия такой.среды стала актуальной задачей.

2. Повышение трещиностойкости и морозостойкости бетона в элементах автодорожных мостов - один из эффективных путей продления срока их службы. ••

3. Сталефибробетон, армированный тонкими отрезками проволоки, имеет в 2-3 раза большущ прочность на растяжение, чем у

ч

обычного бетона, в 1,4 раза больше прочность на сжатие, в 10-12 раз большую ударную прочность, в 1,5-2 раза большую трещиностой-кость, меньшую истираемость и большую морозостойкость.

4. Эффективным является комбинированное армирование: сочетание фибр с обычной стержневой арматурой. Применение фибр повышает прочность бетона в балках не только по нормальным, но и по наклонным сечениям, отдаляет момент образования нормальных и наклонных трещин, повышает сопротивление срезу сжатой зоны бетона над трещиной.

5. Теоретическое исследование процесса трещинообразования под воздействием растягивающих напряжений позволило установить, что расстояние между трещинами и величина их раскрытия прямо пропорциональны величине диаметра применяемой арматуры. Умень-шзние диаметра арматуры и.,расстояния между ними - наиболее радикальный путь для повышения трещиностойкости бетона в несущих элементах мостов. Сталефибробетон -один из способов реализации этого пути.

" 6. Экспериментальное исследование расстояния между трещинами и величины их раскрытия качественно подтвердили результаты теоретических исследований, выполненных автором.

7.. Исследование закономерности изменения необходимого количества арматуры в главных балках пролетных строений автодо-

¡рожных мостов ло условиям прочности и трещаностойкости позволи-" ло установить, что при увеличении пролета балок интенсивность увеличения необходимого количества арматуры по условию трещино-стойкости выше, чем по условию прочности.

8. Анализ системы армирования пролетных строений автодорожных мостов, применяемых в СССР,показал, что значительное количество стали в железобетонных пролетных строениях расходуется на поперечную, монтажную, распределительную, лрогивоусадочную арматуру. Отношение массы всей арматуры, расходуемой на изготовление пролетных строений, к массе основной рабочей арматуры, .колеблется от 1,4 до 2,5. Представляется целесообразным замена части вспомогательной стержневой арматуры на фибровую, что при равных расходах стали повысит грещиностоикость пролетных строений.

9. Экспериментальные исследования сталефибробетонных балок позволили установить, что в отличие от железобетонных балок ста-лефибробетонные балки позволяют:

повысить несущую способность при прочих равных условиях на 2555;

увеличить момент грещинообразования в 3,5 раза (0,43 Мр) ;

уменьшить при прочих равных условиях ширину раскрытия трещин в 3 раза ;

увеличить жесткость сечения Н на 11% при уровне нагруже-ния до 0,65 Мр ;

уменьшить относительные деформации (напряжения) в арматуре на 1В% при уровне нагружения до 0,65 Мр;

значительно увеличить предельные прогибы перед разрушением.

10. Для расчета фибробетонных элементов мостов и элементов мостов со сметанным армяров'авием (фибровым и стержневым)

может быть использован СНиП 2.05.03т84 "Мосты и трубы". 122-

'Значения расчетных сопротивлений фибробетона на растяжение и сжатие с учетом типа применяемых фибр при этом следует принимать по "Рекомендациям по проектированию и изготовлению стале-фибробетонных конструкций".

11. Предложена я в лабораторных условиях проверена технология армирования элементов автодорожных мостов с часто расположенными стержнями малого диаметра, обеспечивающая повышение тре-

ч

щиносгойкости элементов. Внедрение этой технологии может обеспечить получение пролетных строений железобетонных автодорожных мостов с более высокой трещиносгойностью, что важно для районов с влажной и агрессивной атмосферной средой.

12. Разработаны рекомендации по применению фибробетона в балочных (разрезных и неразрезных, монолитных и сборных) автодорожных мостах.

13. Применение дисперсно-армированного бетона в сочетании с обычной и преднапряженной арматурой в автодорожных мостах обеспечит получение мостов, более стойких к агрессивному воздействию окружающей среды.

14. Вопросы внедрения дисперсно армированных бетонов в практику строительства автодорожных мостов в настоящее время связаны в основном с решением двух наиболее важных задач: с организацией промышленного производства фибровой аркатуры и освоением технологии изготовления мостовых конструкций на основе существующих технологий и действующих, а также создаваемых, предприятий мостовых конструкций. Освоение опыта и дальнейшее развитие производства фибробетона будет способствовать более широкому внедрению его в мостостроение.

I__1

,23