Предварительно напряженные пролетные строения

Предварительно напряженную конструкцию, как показывает название, напрягают заранее,еще в процессе изготовления. Натягивая арматуру, обжимают до необходимой степени те зоны бетона, в которых она будет сильно растягиваться под действием эксплуатационной нагрузки. Оставаясь обжатыми в течение всего срока службы, эти зоны бетона в момент действия временной нагрузки, т. е. при дополнительном удлинении арматуры, будут лишь разгружаться от предварительного сжатия, не освобождаясь, однако, от него в полной мере, по исчерпании которой начиналось бы растяжение, а затем и растрескивание бетона.

Размещают арматуру,предварительно напрягаемую, как и обычную, в основном по направлению действия растягивающих усилий прямолинейно вдоль элемента, а в балках — вдоль растянутого пояса или с отгибом вверх в сторону к опорам для восприятия косых или главных растягивающих напряжений (рис. 155, а). Иногда приходится стягивать арматурой и верхний пояс во избежание чрезмерного выгиба балки вверх под действием натяжения нижней арматуры. Остальную арматуру, т. е. рабочую и распределительную в сжатой зоне, включая плиту с балластным корытом, монтажную и противоусадочную арматуру, а также хомуты ставят обычно без натяжения. Хомуты предварительно напрягают лишь в некоторых особенно высоких и тонких балках больших пролетов.

Для напрягаемой арматурыприменяют стержни, но чаще проволоку, объединяя ее (до 30 шт. и более) в пучки. По концам (а иногда и по длине) пучки снабжают анкерами (рис. 155,б) различных видов для закрепления натянутой арматуры в бетоне. Тонкая (до 3 мм) проволока при расположении не в пучках удерживается в натянутом состоянии одними силами сцепления ее с бетоном. Специальная анкеровка иногда не требуется ипри более толстой проволоке и стержнях периодического профиля. Но расход такой арматуры больше, чем пучковой, так как применяемая для нее высокопрочная сталь лишь в 3 раза прочнее мостовой шли, а канатная проволока — до 5 раз.

Натягивают арматурудомкратами за концевые анкеры (или за концы проволоки или стержней при помощи зажимов). В простом строении по рис. 155 упором для домкратов служит сама бетонируемая конструкция. Натянутый пучок закрепляют вилкообразными шайбами; их помещают в зазоре между анкером и торцом балки. Для арматуры в бетоне оставляют каналы. Прямые каналы продавливают металлическим сердечником, когда бетон еще сырой. Пользуются укладкой в опалубку гибких каналобразователей в виде проволочной сплошной спирали, которую после бетонирования можно вытянуть из бетона.

На рис. 156, а показан арматурный каркас с гибкими каналообразователями для пучков арматуры в одном из крайних блоков составной балки пролетом 33 м.Схема этой балки из трех по длине блоков, приведена на рис. 155, е. Готовые блоки (рис. 156, б) транспортируют к месту монтажа. Там их ставят в проектное положение. В каналы заводят пучки арматуры, которые затем на-

тягивают и закрепляют на торцах балки. Каналы после натяжения арматуры заполняют цементным раствором под давлением.

Вместо каналов замкнутого сечения иногда устраивают каналы, открытые сверху или с боков по длине элемента. Заделка таких каналов с арматурой наиболее простая и может быть выполнена не раствором, а бетоном.

Устройство каналов и их заделка, а также обетонирование концевых анкеров для защиты от коррозии обусловлены натяжением арматуры после бетонирования. Все это отпадает при натяжении арматуры до укладки бетона.Но для этого требуется объемлющий конструкцию стенд для упора домкратов и натяжения арматуры.

Стенд (нередко из железобетона) представляет собой раму или камеру наподобие ящика, открытого сверху. Вдоль стенда растягивают арматуру, которая удерживается на нем в натянутом состоянии на время бетонирования и выдержки бетона. Твердение бетона обычно ускоряют пропариванием в съемочном коробе или стационарной камере. По затвердении бетона остается лишь обрезать арматуру по концам изготовленной конструкции. Закрепление пучковой арматуры в бетоне в этом случае обеспечивается сцеплением и, кроме того, анкерными колодками, которые заранее устраивают на арматурных пучках. По такой стендовой технологии изготовляют цельно-перевозимые балки пролетных строений с ездой поверху (рис. 167) и понизу (рис. 158), а также; другие конструкции. При серийном их выпуске стенд является стационарным оборудованием.

Наряду со стендовой технологией, причем также по типовым проектам, изготовляли пролетные строения без стенда, т. е. с натяжением арматуры после бетонирования. Преимущество бесстендовойтехнологии — в возможности поперечного членения длинных палок на короткие, удобные для транспортирования (см. рис. 156). Из таких блоков заводского изготовления собирали (см. рис. 155, в) составную («шашлычного» вида) балку.

Предварительное напряжение арматуры, помимо расширения возможностей индустриального строительства и повышения качества и долговечности (при достижении трещиностойкости), существенно облегчает конструкцию и сокращает расход материалов. Так, масса двухблочного пролетного строения пролетом 23 м

Рис. 156. Элементы трехблочной балки пролетом 33 м (по рис. 155, в):

а— арматурный каркас с каналообразователями крайнего блока; б — средний блок, погруженный на платформу для транспортирования

с обычной арматурой составляет 156 т, а с предварительно напряженной арматурой—124 т, или на 20% меньше.

Предварительно напряженный железобетон нашел массовое применение в конструкциях пути для изготовления, в частности, шпал и опор контактной сети электрифицируемых дорог, а в мостах — блочных пролетных строений. Сборные пролетные строения больших пролетов изготавливают с использованием предварительного напряжения частей конструкций и отдельных элементов. Из обычного железобетона здесь выполняют лишь сжатые элементы, в которых предварительное напряжение неуместно, и изгибаемые элементы малых пролетов, где оно не дает ощутимого эффекта. Так, в пролетном строении по рис. 158 главные балки предварительно напряженные, а плиты проезжей части между ними — из обычного железобетона. При монтаже такого пролетного строения взаимно сваривают выпуски концов арматуры плит и главных балок и затем сваренную арматуру заделывают бетоном (места омоноличивания на рис. 158 отмечены перекрестной штриховкой). В некоторых случаях дополнительно к этому главные балки в швах между блоками проезда стянуты и обжаты поперечной арматурой, натягиваемой после затвердения бетона омоноличивания (стр. 183).