КОМБИНИРОВАННОЕ АРМИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

COMBINED REINFORCEMENT OF REINFORCED CONCRETE BEAMS OF THE SUPERSTRUCTURE OF BRIDGE STRUCTURES

Alexandra Zyryanova

2nd year Master's student, Department of Automobile Roads, Bridges and Tunnels, Kazan State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Kazan

Gennady Ivanov

scientific adviser, Associate Professor, Kazan State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются результаты анализа применения комплексного армирования. Как правило, такой метод применяется в промышленном и гражданском строительстве в неизгибаемых элементах. Также в статье приведена полезная модель комплексного армирования балки пролетного строения мостового сооружения. С ее применением достигается повышение долговечности и снижение себестоимости конструкции.

ABSTRACT

The article discusses the results of the analysis of the use of complex reinforcement. As a rule, this method is used in industrial and civil engineering in non-bending elements. The article also provides a useful model of complex reinforcement of the span beam of a bridge structure. With its use, an increase in durability and a reduction in the cost of construction are achieved.

Ключевые слова: мостовые сооружения, пролетные строения, композитная арматура, комплексное армирование.

Keywords: bridge structures, span structures, composite reinforcement, complex reinforcement.

Железобетонные балки пролетных строений (ПС) мостовых сооружений в процессе эксплуатации постоянно подвергаются негативному воздействию климатических условий, что нередко приводит к коррозии и разрушению защитного слоя бетона, оголению и коррозии арматуры, что в конечном счете приводит к необходимости выполнения ремонтных работ и к снижению срока службы железобетонных мостов. На рис. 1 приведен фрагмент фасадной железобетонной балки ПС моста через озеро Кабан на одной из автомагистралей в г. Казани, где в результате длительной эксплуатации под воздействием атмосферных осадков и температуры наружного воздуха наблюдается разрушение защитного слоя бетона, коррозия бетона, рабочей поперечной и обычной стальной арматуры армирования главной балки, что привело к снижению несущей способности балки.

На фрагменте балки видно, продольная конструктивная арматура армирования стенки балки расположена за рабочей поперечной арматурой, что привело к снижению трещиностойкости бетона защитного слоя арматуры.

Исследование направлено на повышение долговечности железобетонных балочных мостовых сооружений путем применения комбинированного армирования балок стальной и композитной арматурой, когда продольная противоусадочная арматура армирования стенки и плиты балки располагается в пределах защитного слоя, а основная рабочая стальная арматура находится за защитным Рис.1 слоем бетона.

Рисунок 1. Разрушение защитного слоя бетона с последующей коррозией арматуры

Композитные материалы – современный и часто применяемый в строительстве материал, который может в некоторых случаях соперничать с металлом – материал не подвержен коррозии, некоторые физико-механические характеристики композитов заметно превышают аналогичные для металла. Композитные материалы могут применяться в строительстве разными способами: от цельно композитных конструкций, например, для пешеходных мостов и путепроводов до стержневой и проволочной арматуры для армирования бетонных конструкций.

Композитная арматура (КА) – один за наиболее эффективных и современных способов увеличения долговечности бетонных конструкций. В настоящее время существует ряд заводов-производителей, поставляющих как саму арматуру различных профилей, так и бетонные конструкции с ее армированием. Она обладает высокими надежностью и качеством, а также большим сроком службы. Кроме того, композитная арматура устойчива к воздействию неблагоприятных климатических условий, с которыми сталкиваются мостовые сооружения. Также у композитной арматуры несколько меньший, в сравнении с металлом, коэффициент температурного расширения, что понижает риск возникновения трещин в бетонных конструкциях (Табл.1) [1, .1].

Известны примеры армирования комбинированной арматурой в промышленном и гражданском строительстве. Согласно анализа типовых проектов сборных конструкций в промышленном и гражданском строительстве, возможно применение комбинированного армирования с применением отдельных стержней и сеток из композитной арматуры. В настоящее время в изгибаемых элементах комбинированное армирование применяют в монолитных фундаментах и плитах перекрытия [2, стр.13,16,20], [3], реже в балочных конструкциях. Это объясняется низким модулем упругости композитной арматуры. Анализ исследований показывает, что деформативность балок, армированных композитной арматурой, значительно больше, чем у балок, армированных стальной арматурой, что приводит к увеличению прогибов.

Характеристики стальной и композитной арматуры приведены в таблице 1 согласно [1, с.1].

Таблица 1.

Сравнение характеристик стальной и композитной арматуры.

Известна конструкция сборной железобетонной балки ПС моста постоянной жесткости, армирование которой выполнено полностью из композитной арматуры [5]. Работа таких конструкций практически не изучена и в настоящее время не применяется в мостостроении.

На рис. 2 приведен фрагмент ребристого ПС из монолитного бетона с применением комбинированного армирования балок и плиты стальной и КА. В этом случае в расчетных сечениях на восприятие изгибающих моментов и поперечных сил в работу элементов ПС включаются как стальная, так и КА. На других участках при отсутствии стальной арматуры КА применяется как противоусадочная. Преимуществом такого армирования является то, что в пределах защитного слоя бетона располагается только КА, а основная стальная рабочая арматура располагается за защитным слоем бетона. Причем армирование КА осуществляется таким образом, чтобы наружная арматура располагалась ортогонально траектории главных растягивающих напряжений.

Рисунок 2. Фрагмент комбинированного армирования ПС из монолитного железобетона

1 - продольная рабочая арматура из стержневой стальной арматуры; 2 - поперечная рабочая арматура из стальной арматуры; 3 - внутренняя продольная арматура из КА; 4 - внешняя продольная арматура из КА; 5 - вертикальная дополнительная рабочая арматура из КА; 6 - отдельные стержни монтажной арматуры из КА; 7 - рабочая стальная арматура сеток армирования верхней растянутой зоны плиты; 8 - рабочая стальная арматура сеток армирования нижней растянутой зоны плиты; 9 - продольная арматура верхней сетки армирования плиты КА; 10 - продольная арматура нижней сетки армирования плиты КА; 11 - армирование нижней зоны плиты рабочей арматурой из КА; 12 – армирование верхней зоны плиты противоусадочной арматурой из КА; 13 - главные балки; 14 - армирование вутов сетками из КА.

Приведенный вариант армирования монолитно ребристых ПС мостов из ненапряженного железобетона направлен на достижение следующих целей:

1. Повышение долговечности и коррозионной стойкости ПС за счет двойного продольного армирования защитного слоя бетона главных балок сетками из композитной арматуры;
2. Снижение расхода стальной арматуры за счет применения арматуры сеток армирования плиты и балок из КА.
3. Снижение стоимости эксплуатационных затрат за счет армирования защитных слоев бетона плиты и стенок главных балок плоскими сетками из композитной арматуры.

Список литературы:

1. Сравнение композитной и металлической арматуры: какую лучше использовать, (Электронный ресурс) режим доступа URL: https://metalobaza.su/informaciya/osobennosti-stekloplastikovoi-armatury, дата обращения: 26.11.2020
2. Косенкова Е.И., Альбом типовых решений по применению композитной полимерной стеклопластиковой арматуры, Калининград, 2011г, ООО “КалининградСпецАрматура”, 30 с.
3. Иванов, Альбом технических решений по применению неметаллической композитной арматуры (АКС) АРМАСТЕК® периодического профиля в бетонных конструкциях, Пермь, 2011г, НПК АРМАСТЕК®, 25с.
4. А. М. Кокарев А. А. Емельянов, Особенности работы и расчета балочных элементов из бетона с композитной арматурой, Астраханский государственный архитектурно-строительный университет, (Электронный ресурс) 4 с, режим доступа URL: https://агасу.рф/images/nauka/forum6/forum6_493-496.pdf, дата обращения: 26.11.2020
5. Патент на полезную модель «Балка пролетного строения моста» RU №117929 U1, МПК Е01Д 2/00
6. Патент на полезную модель «Переходная плита сопряжения мостовых сооружений с предварительно-напряженным композитным армированием» RU №174670 U1, МПК Е01Д 19/00, Е01Д 101/28