Балки мостовые железобетонные: Балки мостовые

Автор

Содержание

Балки мостовые

Балки мостовые железобетонные – это опорные конструкции, которые применяются в строительстве и реконструкции мостов, мостовых путепроводов и других пролетных строений. Мостовые балки воспринимают и равномерно распределяют нагрузки, которые воздействуют на мосты и путепроводы. С помощью балок также регулируется изгиб и высота мостов. Кроме того, использование мостовых балок позволяет значительно облегчить строительство пролетных строений и сократить время, затрачиваемое на монтаж опор мостов и путепроводов, что, в конечном счете, благоприятно сказывается на бюджете построек.

Основная область применения мостовых балок – это инженерные сооружения: мосты, тоннели и путепроводы различного назначения. Высокопрочные элементы мостовых конструкций позволяют возводить мосты любой протяженности и высоты, гарантированно защищая их от обрушения. Универсальность конструкции балок позволяет использовать эти ЖБИ и в других отраслях, например, при возведении несущих стен, перекрытий и кровли зданий.

Пролетные строения представляют собой балочно-разрезные сборные конструкции, которые формируются из следующих элементов заводского изготовления: железобетонные несущие мостовые балки; металлические сварные тротуарные консоли, располагаемые по обеим сторонам пролетного строения; консоли убежищ; тротуарные плиты; плиты убежищ; перила; блоки перекрытия продольного шва; листы и коробы перекрытия поперечного шва; опорные части строений.

Балки мостовые железобетонные делятся на несколько типов в зависимости от конструктивных особенностей и области применения:


  • БП – балки плитные с ненапрягаемой арматурой для прямых участков пути;
  • БПК – балки плитные с ненапрягаемой арматурой для кривых участков пути;
  • БС – балки плитные с ненапрягаемой арматурой для станционных пролетных строений.
  • Б – балки ребристые с ненапрягаемой арматурой для прямых участков пути;
  • БК – балки ребристые с ненапрягаемой арматурой для кривых участков пути;
  • БН – балки станционные с предварительно напрягаемой арматурой для прямых участков пути;
  • БНК – балки станционные с предварительно напрягаемой арматурой для кривых участков пути.

Предварительно напряженные балки применяются для сборно-монолитных пролетных строений, используемых при строительстве автодорожных мостов. Балки без предварительного напряжения и со стандартным армированием применяются для путепроводов, предназначенных для движения по ним пешеходов. Балки с двутавровым сечением и предварительно напряженной арматурой применяются в строительстве пролетов, покрывающих большие пространства.

Железобетонные мостовые балки представляют собой вытянутый брус с тавровым или двутавровым сечением. Плитные балки пролетных строений устанавливается на 4 опорные части таким образом: по 2 опорные части под каждый конец балки. Мостовые плитные балки между собой объединяются по плите путем приварки соединительных планок к закладным деталям, установленным в поперечном бортике. Ребристые балки для пролетных строений устанавливается на 2 опорные части и объединяются в пролетное строение по диафрагмам путем приварки к закладным деталям диафрагм планок и омоноличиванием стыка.

Балки мостовые железобетонные изготавливаются в соответствии с сериями 3.501.1-175.93 «Пролетные строения сборные железобетонные для железнодорожных мостов» и 3.503.1-81 «Пролетные строения сборные железобетонные длиной 12, 15, 18, 21 и 33 м из балок двутаврового сечения с предварительно напрягаемой арматурой для мостов и путепроводов, расположенных на автомобильных дорогах общего пользования, на улицах и дорогах в городах» и 3.501.1-146 «Пролетные строения сборные железобетонные длиной от 2,95 до 16,5 м для железнодорожных мостов».

Мостовые балки изготавливаются из тяжелого конструкционного бетона, класс про прочности на сжатие принимается от В25 и выше. Станционные балки изготавливаются из тяжелого бетона классом про прочности на сжатие не ниже В35. Класс бетона по морозостойкости назначается в зависимости от климатических условий в районе строительства, характеризуемых наружной температурой воздуха наиболее холодного месяца. При умеренных климатических условиях и значении температуры от 0°С до -10°С класс бетона F200, при суровых (от -10°С до -20°С) – F200, при особо суровых (ниже -20°С) – F300. Класс бетона изделий по водонепроницаемости принимается W4.

Балки мостовые армируются вязаными каркасами из сеток, изготавливаемых из ненапрягаемой или предварительно напряженной стали. Предварительно напрягаемая арматура изготавливается из высокопрочной холоднотянутой гладкой проволоки класса В и представляет собой пучок из 24х проволок. Пучки располагаются в нижнем уширении балки по горизонтали (в два ряда по высоте), и в стенках (в один ряд). Для балок длиной 23,6 м существует вариант армирования из 48 проволок. Ненапрягаемая арматура изготавливается из стали периодического профиля класса А-II или Ас-II и стали класса А-III. Рабочая арматура ненапрягаемых балок дополняется стержнями из гладкой стали класса А-I.

Железобетонные мостовые балки маркируются буквенно-цифровым обозначением, где буквы обозначают наименование элемента. Цифра 1 означает применение балок – для пролетных строений с шириной балластного корыта 4180 мм. Далее через точку указывается полная длина балки в дециметрах.

Цифра 3 или 2 обозначает применяемый класс арматуры, соответственно, А-III или А-II. Буква К, стоящая в конце марки, указывает, что балка используется для кривых участков пути.

В компании ГК «БЛОК» можно не только заказать балки мостовые железобетонные, но и проконсультироваться с нашими специалистами, подобрать требуемые конструкции железобетонных изделий. В нашем отделе продаж можно заранее узнать и уточнить цену железобетонных мостовых балок и рассчитать общую стоимость заказа. Купить железобетонные мостовые балки и проконсультироваться по общим вопросам покупки и доставки Вы можете, позвонив по телефонам компании ГК «БЛОК»: Санкт-Петербург: (812) 309-22-09, Москва: (495) 646-38-32, Краснодар: (861) 279-36-00. Режим работы компании: Пн-Пт с 9-00 до 18-00. Компания ГК «БЛОК» осуществляет доставку сборных железобетонных мостовых балок по всей России прямо до объекта заказчика или на строительную площадку, если позволяет инфраструктура.

По вопросам монтажа железобетонных мостовых балок обращаться по телефону (812) 309-22-09.


Балки пролетного строения моста — цена на производство пролетных строений

Благодаря появлению в строительной отрасли такого материала как железобетон, значительно изменилось понятие о долговечности, надежности и прочности конструкций. Сооружение ни одного здания не обходиться сегодня без использования железобетонных изделий,большой ассортимент которых позволяет применять их абсолютно на всех этапах строительства.

 


Применение железобетонных изделий значительно сокращает сроки монтажа, а низкая себестоимость, высокая пожароустойчивость и стойкость к различным климатическим условиям делает его наиболее востребованным и популярным среди других самых современных строительных материалов.
Большим спросом, как и все остальные железобетонные изделия, пользуются балки пролетного строения. Они широко используются при строительстве и реконструкции пешеходных и автомобильных мостов.

Благодаря высокому качеству материалов и современной технологии изготовления, срок эксплуатации балок пролетного строения рассчитан на десятилетия.

Цена на балки пролетного строения

Компания «Профиттрансстрой» является производителем и прямым поставщиком железобетонных изделий любого назначения. Если вы желаете купить балки пролетного строения по самым низким ценам, правильным решением для вас будет воспользоваться услугами нашей компании, которая за годы своей успешной работы завоевала признание сотен клиентов на всей территории центральной России.
Преимущества железобетонных балок пролетного строения, приобретенных в нашей компании:

  • отличная устойчивость к перепадам температур, коррозии, плесени, высокая степень пожароустойчивости;
  • непревзойденная прочность и надежность;
  • высокая скорость монтажа.

Следует отметить, что от качества монтажа железобетонных балок пролетного строения напрямую будет зависеть долговечность и надежность путепровода, поэтому во время их установки необходимо исключить малейшую возможность допущения любых нарушений. Мы заботимся о безукоризненной репутации нашей компании, поэтому все изделия изготавливаются из высококачественного сырья и проходят тройной контроль качества.

Купить балки пролетного строения

Если вы хотите купить железобетонные балки пролетного строения серии 3.501.1-175.93 и 3.501.1-146 длиной от 2.95 до 13.5 метров и желаете проконсультироваться по вопросам  цен на них, сроков выполнения заказа и условий доставки, позвоните в любое удобное для вас время по контактному телефону, указанному на сайте, и наши квалифицированные специалисты с удовольствием предоставят всю необходимую информацию.

Продукция, приобретенная в компании «Профиттрансстрой» может быть доставлена к месту строительства любым удобным для вас способом: автотранспортом или посредством железной дороги. Благодаря выгодным условиям сотрудничества, нашими клиентами являются не только с крупные застройщики, но также и частные лица. Позвоните нам прямо сейчас, и вы будете приятно удивлены широким ассортиментом, доступными ценами и профессиональным обслуживанием!

Новоалтайский завод мостовых конструкций — Балки железобетонные

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 9 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б900. 110.95
Объём бетона 3,89
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 9,8

Расчётная нагрузка А14 и НК-102,8

Балка пролётного строения изготавливается по п.инв№54120-М

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 12 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б 1200.110.95
Объём бетона 5,19
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 13

Расчётная нагрузка А14 и НК-102,8

Балка пролётного строения изготавливается по п. инв№54117-М, инв№54116М

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 12 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б1200.130.93
Объём бетона 4,84
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 12,1

Конструкции балок пролётного строения предназначены для эксплуатации во всех климатических зонах Российской Федерации с сейсмичностью до 9 баллов включительно.

Расчётная нагрузка А11 и НК-80


Балка пролётного строения изготавливается по т.п. 3.503.1-73, инв№54020-м, инв№54021-м

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 15 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б 1500. 110.95
Объём бетона 6,48
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 16,2

Расчётная нагрузка А14 и НК-102,8

Балка пролётного строения изготавливается по п. инв№54117-М, инв№54116М

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 15 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б1500.130.93
Объём бетона 6,04
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 15,1

Конструкции балок пролётного строения предназначены для эксплуатации во всех климатических зонах Российской Федерации с сейсмичностью до 9 баллов включительно.

Расчётная нагрузка А11 и НК-80


Балка пролётного строения изготавливается по т.п. 3.503.1-73, инв№54020-м, инв№54021-м

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 18 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б 1800.110.110
Объём бетона 8,48
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 21,2

Расчётная нагрузка А14 и НК-102,8

Балка пролётного строения изготавливается по п.инв№54118-М

Балка железобетонная с ненапрягаемой арматурой длиной 18 метров для пролётных строений
Характеристика изделия
Марка изделия Б1800. 130.108
Объём бетона 7,76
Класс бетона В27,5 (М350)
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 19,4

Расчетная нагрузка А11 и НК-80

Балка пролётного строения изготавливается по т.п. 3.503.1-73, инв.№54022-м

Облегчённая предварительно напряжённая цельноперевозимая бездиафрагменная мостовая балка длиной 21 метр обычного и северного исполнения
Характеристика изделия
Марка изделия ВТК21С
Объём бетона 8,42
Класс бетона В35
Морозостойкость F300
Водонепроницаемость W6
Масса, т 21,05

Изготовление балки пролётного строения производится по стендовой технологии с соответствующей тепловлажностной обработкой.

Армирование напрягаемой арматурой в виде полигональных пучков из 4-х семипроволочных прядей 15К7 по ГОСТ 13840

При транспортировке и монтаже балку стропуют за специальные строповочные петли с применением траверсы. Опирание и подклинка балок при транспортировке производится в местах под строповочными петлями, без увеличения консольной части балки.

Балка изготавливается согласно требованиям ТУ 35-1842-88 «Строения пролётные железобетонные для мостов и путепроводов на автомобильных дорогах общего пользования»

Мостовые балки железобетонные | Выбор стройматериалов

Различные виды железобетонных балок являются неотъемлемой составляющей строительных сооружений специального назначения. Возведение, реконструкционные работы мостов и путепроводов требуют применения особо прочных изделий на основе железобетона. Основой таких конструкций являются мостовые балки железобетонные сборного типа из высокопрочного бетона. Эти элементы являются одним из основных видов ЖБИ для такого типа строительства и производятся по типовым сериям согласно их назначения или по чертежам заказчика.

Применение железобетонных мостовых балок и их особенности

В зависимости от основных функций, которые возлагаются на такой вид железобетонной продукции  мостовые балки разделяются на несколько основных групп:

1. Предварительно напряженные балки – для сборно-монолитных пролетных строений, применяемых при строительстве автодорожных мостов.

2. С применением стандартного армирования – для путепроводов пешеходного типа

3. Имеющие двутавровое сечение и предварительно напрягаемую арматуру – применяются в строительстве пролетов.

4. Тавровые мостовые балки – для строительства пролетов, имеющие предварительно напрягаемую арматуру.

При производстве этих конструкций применяется только высококачественные сырье, соответствующих характеристик и маркировки, что определены требованиями ГОСТ:

· цемент портланд от 500 марки;

· щебень крупных фракций, как заполнитель, полученный из гранитной породы;

· песок кварцевый – мелкий заполнитель;

· сталь для армирования проволочная и стержневая.

Для создания смеси применяется вода, объем которой строго регламентирован ТУ – СТБ 1114-98. По завершению технологического процесса производства обязательно осуществляется заделка выступающих пучков металла с помощью раствора, а также обеспечивается финальная доводка и маркировка готового изделия. Готовая конструкция отличается размерами в зависимости от назначения. Длина таких балок изменяется в пределах от 21 м до 33м, что сказывается и на массе каждого элемента – от 17,75 т и до 33,2 т соответственно.

Доставка мостовых балок железобетонных к месту проводимых работ или непосредственно к заказчику осуществляется различными способами с применением, как автомобильного, так и железнодорожного транспорта. Монтаж готовых изделий в проектном положении отличается легкостью и быстротой.

06.09.16

Мостовые сборные железобетонные конструкции — Производство

№ п/п

Наименование

Проект

Объем изделия, м3

Оптовая цена с НДС

Железобетонные балки пролетного строения с предварительно напрягаемой арматурой

под нагрузку А11 и НК80

1

Б1800. 140.123-ТК7.АIII-1

3.503.1-81 вып.7-1

инв. №100/2

10,81

договорная

2

Б2100.140.123-ТК7.АIII-1

3.503.1-81 вып.7-1

инв. №100/2

12,55

договорная

3

Б3300.140.153-ТК7.АIII-1

3.503.1-81 вып.7-1 доп.1,2

инв. №32295-М

21,91

договорная

под нагрузку А14 и НК102,8

4

Б1800. 140.123-ТК7.АIII-1

Инв. №54339-М

10,72

договорная

5

Б2400.140.123-ТК7.АIII-1

Инв. №54128-М

14,30

договорная

6

Б3300.140.153-ТК7.АIII-1

Инв. №54129-М

21,80

договорная

Балки пролетного строения с ненапрягаемой арматурой

под нагрузку А11 и НК80

7

Б900. 110.95-Т25(28)АIII

3.503.1-73.БГ

инв. №54120-М

3,89

договорная

8

Б1200.110.95-Т25(28)АIII

3.503.1-73.НА

инв. №54116-М

5,19

договорная

9

Б1500.110.95-Т25(28)АIII

3.503.1-73.НА

инв. №54117-М

6,48

договорная

10

Б1800.110. 110-Т28(32)АIII

3.503.1-73.НА

инв. №54118-М

8,48

договорная

 

 


 

договорная

Сводчатые балки пролетного строения

11

Б-12, БК-12, БКТ-12

Тема 315К-ИС-81

инв. №29100-М

6,2

договорная

Сваи мостовые квадратного сечения 35x35

12

С(8-10)-35Т1

3. 500.1-1.93

 

договорная

13

С(8-11)-35Т2

3.500.1-1.93

 

договорная

14

С(8-12)-35Т3

3.500.1-1.93

 

договорная

15

С(8-13)-35Т4 (В4)

3.500.1-1.93

 

договорная

16

С(8-14)-35Т5 (В5)

3. 500.1-1.93

 

договорная

17

С(8-15)-35Т6 (В6)

3.500.1-1.93

 

договорная

18

С(8-16)-35Т7 (В7)

3.500.1-1.93

 

договорная

Переходные плиты

19

(П-ПК)(4-8).(98;124).(20-40)-ТАIII

3.503.1-96 вып.1.1

 

договорная

20

(ПТ-ПТК)200. (75-150).15-АIII

3.503.1-96 вып.1.1

 

договорная

Блоки ригелей

21

2БР 55-1-(31-32)

3.503.1-104.2-6 (3.503.1-64-2)

 

договорная

22

3БР 55-(1-2)-2

3.503.1-102.2-13

 

договорная

23

БР

Рабочие чертежи

 

договорная

Стойки

24

Стойка восьмигранная

Ø1,0м, L=12,4м

Рабочие чертежи

 

договорная

25

Стойка восьмигранная

Ø0,9м

Рабочие чертежи

 

договорная

26

Стойка круглая

Ø0,8м, L=9,6м

Рабочие чертежи

 

договорная

Шкафные блоки

27

БШ

Рабочие чертежи

 

договорная

Лестничные сходы

28

Косоур КЛ655. 270

3.503.1-96.1-2-5

0,52

договорная

29

Косоур КЛ615.270

3.503.1-96.1-2-4

0,50

договорная

30

Косоур КЛ535.210

3.503.1-96.1-2-3

0,42

договорная

31

Косоур КЛ495.210

3.503.1-96.1-2-2

0,39

договорная

32

Площадка ПЛ75. 75.7

3.503.1-96.1-2-6

0,04

договорная

33

Площадка ПЛ150.75.7

3.503.1-96.1-2-7

0,08

договорная

34

Ступень СЛ75.35.7

3.503.1-96.1-2-9

0,018

договорная

35

Ступень СЛ150.35.7

3.503.1-96.1-2-10

0,037

договорная

36

Фундамент Ф60. 60.130

3.503.1-96.1-2-11

0,47

договорная

Тротуарные блоки

37

Т75.15-ТАIII

3.503.1-81.2-1

0,5

договорная

38

Т150.15-ТАIII

3.503.1-81.2-1

0,68

договорная

Карнизные блоки и другие виды железобетонных изделий, изготавливаемые по чертежам заказчика.

39

БК-1

Рабочие чертежи

0,21

договорная

Балки таврового сечения с ненапрягаемой арматурой для автодорожных мостов

Такие балки имеют прямоугольные конструкции. Их отличительная особенность — поперечное сечение в форме перевернутой буквы «Т». Поэтому оно именуется тавровым. Для производства использует бетон марки М200. Дополнительную прочность конструкции придают арматурные сварные каркасы. Показатели водонепроницаемости изделия и его морозостойкости зависят от климата региона строительства.

Железобетонные балки таврового сечения с ненапрягаемой арматурой для автодорожных мостов имеют в теле строповочные петли, обеспечивающие удобный подъем конструкции и её последующую установку.

Сфера применения, преимущества

Балки находят применение при возведении гражданских сооружений. Их можно применять для каркасных перекрытий, и они могут быть прекрасной опорой плитам, которые располагаются над ними.

Поэтому на выходе получаются высокопрочные и надежные конструкции, обладающие длительным эксплуатационным сроком.

Рабочей арматурой являются горячекатаные стали марок:
  • 25ГС —  периодический профиль;
  • Ст3 — круглая сталь.

Поперечная арматура изготавливается из стали Ст0/3. Диаметр поперечного армирования из холоднотянутой проволоки равняется 4/5мм. Монтажные петли производят из стали Ст3.

Маркировка, хранение, транспортировка

На боковой грани железобетонные балки таврового сечения с ненапрягаемой арматурой для автодорожных мостов имеются спецзнаки, отражающие основные характеристики изделия. В маркировке БТ 24 буквы означают, что балка таврового сечения, а цифры указывают на длину изделия в дм.

Складирование выполняется с соблюдением норм техники безопасности и действующих строительных регламентов. Транспортировка балок осуществляется только в рабочем положении. Необходимо использовать деревянные подкладочные материалы (создается надежная опора), чтобы предотвратить при перевозке механические повреждения.

Где заказать

«Азов Спец ЖБИ» предлагает качественные изделия, способные выдерживать серьезные нагрузки. Наша организация готова дать гарантии надежности продукции, предоставив на неё необходимые подтверждающие сертификаты.

«Строй-Бетон» предлагает железобетонные балки собственного производства

08:48 20 января 2020

Одним из основ для строительства и реконструкции пешеходных и автомобильных мостов является балка пролетного строения — это высокопрочная железобетонная конструкция, несущая на себе значительную часть нагрузки. Раньше подобные балки заказывали на материке, что существенно увеличивало их стоимость и сроки поставки.

Теперь данные конструкции изготавливают и на Сахалине. Компания «Строй-Бетон» начала производить балки пролетного строения. Для этого компании потребовалось обучить персонал и получить аккредитацию в ООО «Мостовая инспекция».

Компания «Строй-Бетон» изготавливает 18-метровые балки (Б 1800.130.108) для автомобильного моста через ручей Красносельский. Также есть опыт изготовления 15-метровых балок, которые были применены при строительстве моста на реке Красносельской. Все изделия соответствуют требованиям проектной и нормативной документации на изготовление мостовых конструкций. Бетонирование балок начинается только после тщательной проверки материалов, подготовки опалубки и тестирования образцов бетона на прочность в испытательной лаборатории аттестованной по ГОСТ 17025-2009. На всех этапах производства балок осуществляется контроль качества и техническая приемка мостовой инспекцией.

Кроме мостовых конструкций компания «Строй-Бетон» производит все необходимые материалы для дорожного и частного строительства: бетоны, растворы, асфальтобетонные смеси, ЖБИ, шлакоблоки, а также широкий ассортимент тротуарной плитки, бордюров, малых архитектурных форм и декоративных изделий особой прочности.

Предприятие предоставляет услуги по доставке бетона и подаче его бетононасосами. Эффективная система контроля качества позволяет производить продукцию, соответствующую требованиям российских стандартов.

«Строй-Бетон» — это производственное предприятие, которое может стать верным и надежным партнером профессиональным строителям, дорожно-ремонтным организациям и частному домостроению. Компания успешно работает в островном регионе с 2007 года, постоянно расширяя ассортимент выпускаемой продукции.

Все интересующие вопросы вы можете задать по телефону: +7 (4242) 55-98-98, а также написать на электронную почту: [email protected] Подробнее ознакомиться с продукцией предприятия можно на сайте beton65.ru.

мостов из предварительно напряженного бетона

мостов из предварительно напряженного бетона

Как построить мостовую балку из предварительно напряженного бетона? Сделайте краткий обзор процесса сборного железобетона.

Что такое предварительно напряженный бетон?

Основные марки бетона

Существует множество технических разновидностей современного бетона, но в исторических зданиях и мостах обычно используются три основных типа: простой или неармированный бетон, железобетон и предварительно напряженный бетон.

Бетон, как и камень, очень прочен на сжатие и хорошо работает, например, при использовании в качестве вертикальной колонны или опорной стойки. При использовании в горизонтальном положении в качестве плиты или балки бетон, как правило, может преодолевать лишь небольшие расстояния, прежде чем он начнет трескаться и разрушаться, если его не сделать толще. Глубина и вес простой бетонной балки вскоре становятся слишком большими и непрактичными для более длинных горизонтальных пролетов, необходимых в зданиях и мостах.

Строители узнали, что добавление металлических арматурных стержней в бетонную балку или плиту позволит перекрывать большие расстояния до образования трещин.В результате после 1900 года железобетон стал важным конструкционным материалом для строительства мостов. Практически весь современный бетон армируется металлом.

Вот несколько объяснений преднапряженного бетона и того, как он работает:

Предварительно напряженный бетон

Даже железобетон имеет ограниченную способность преодолевать расстояния до появления трещин и разрушения под нагрузкой. В годы перед Второй мировой войной европейские инженеры экспериментировали с новой системой обработки бетона, чтобы еще больше увеличить длину пролета при меньшем весе.Эта система стала известна как «предварительно напряженный» бетон, потому что к бетонной балке было приложено напряжение или напряжение, прежде чем она была помещена на место.

Один из первых инженеров, Гюстав Магнель, сравнил эту систему с удержанием ряда книг, плотно прижимая их с каждого конца и поднимая в воздух. Подобным образом бетонную балку можно было плотно удерживать с каждого конца с помощью стального стержня или троса. Бетонная балка является «предварительно напряженной», потому что напряжение создается до или «до» фактического использования балки при приложении рабочего напряжения.

Правильно спроектированная балка из предварительно напряженного бетона может охватывать большие расстояния, чем железобетонная балка, она тоньше, легче по весу и требует меньше бетона без трещин и разрывов.

Рис. 1. Вот рисунок бельгийского инженера Густава Магнеля, который объясняет предварительное напряжение, показывая, как ряд книг, плотно прижатых друг к другу, становится балкой, способной выдержать большее количество книг.

Рис. 2 — В апреле 1960 года журнал «Minnesota Highways» опубликовал эту иллюстрацию, чтобы проиллюстрировать преимущества предварительного натяжения бетонной балки для предотвращения растрескивания под нагрузкой.

Виды преднапряженного бетона

Предварительно напряженный бетон создается с помощью одного из двух процессов: предварительного напряжения и предварительного напряжения.

Последующее натяжение

Самый простой тип балок из предварительно напряженного бетона — это стальные тросы, которые плотно связывают ряд бетонных блоков встык. Это похоже на поднятие ряда книг, прижимая их вместе с каждого конца. Это называется «пост-натяжением», потому что бетонные блоки растягиваются после того, как они были произведены с помощью обычного процесса заливки бетонных блоков.Переносной гидравлический домкрат натягивает тросы, создавая необходимое натяжение.

Вместо использования отдельных блоков, можно было бы отлить один бетонный блок с трубами или кабелепроводом внутри для добавления натяжных тросов позже. Этот метод использовался на нескольких ранних мостах Миннесоты.
Система пост-натяжения требовала простого оборудования и могла быть выполнена практически в любом месте, в том числе на площадке моста. Фактически, первый мост из предварительно напряженного бетона в Миннесоте был подвергнут последующему напряжению.
Поскольку последующее натяжение ограничивалось меньшими балками и плитами, альтернативный метод предварительного натяжения стал отраслевым стандартом с первых лет.

Рис. 3 — Это деталь из первоначального инженерного плана 1957 года для проекта перекрытия с последующим напряжением для моста 9065, первоначально расположенного на шоссе 61 к югу от Вайноны, но теперь замененного. Показаны пары поперечных сечений двух плит: нижняя пара относится к одной из двух плит на внешней стороне пролета и называется «фасцией» или внешними плитами.В правом нижнем углу показан конец плиты, а в левом нижнем углу — центр плиты, показывающий центры цилиндрических полостей каждой плиты, что позволяет сэкономить бетон и вес. Верхняя пара от одной из внутренних плит, снова показывая конец вверху справа и центр вверху слева. Горизонтальный ряд точек чуть выше нижней части балки представляет собой расположение стальных нитей, которые протягиваются через плиту после затвердевания бетона и затем растягиваются.

Предварительное натяжение

Предварительное напряжение — еще один способ предварительного напряжения бетона.При предварительном натяжении бетон заливается вокруг уже натянутых тросов и дает возможность затвердеть и удерживать тросы на месте. Когда бетон затвердеет и затвердеет, концы натянутых тросов обрезаются, и напряжение снимается с балки или плиты.

Все предварительно напряженные мостовые балки сегодня изготавливаются с использованием процесса предварительного натяжения, который более сложен, чем процесс последующего натяжения. Предварительное натяжение требует строительства больших «литейных площадок», чтобы удерживать стальные тросы, называемые «пряди», в сильно натянутом состоянии, пока бетон заливается вокруг них в формах.

С предварительным натяжением производители создали балки и плиты гораздо большего размера. Литейные станины были построены в длинных зданиях заводского типа, что позволяло производить круглогодичное производство в контролируемых условиях. Длина предварительно натянутых балок была ограничена транспортными ограничениями между заводом и площадкой моста, а также наличием кранов, способных поднимать балки на место. В отличие от стальных балок, которые можно было транспортировать более короткими секциями и скреплять болтами на площадке моста, предварительно напряженные бетонные балки приходилось перевозить на грузовиках с готовой длиной, и их нельзя было собрать из более коротких единиц.

Рис. 4 — Это деталь из первоначального инженерного плана 1958 года для конструкции предварительно натянутой балки для моста 6579 в Сент-Поле (теперь заменена). На нем показаны три поперечных сечения одной балки или балки. Слева (A-A) — вид с торца, а в центре и справа — два вида посередине. На чертежах показано, что балка имеет форму двутавра, за исключением концов, где она толще, чтобы предотвратить растрескивание. Точки на секциях обозначают расположение стальных прядей предварительного напряжения, которые проходят от одного конца до другого.Эти пряди залиты внутрь бетонной балки.

Первые мосты из предварительно напряженного железобетона

Впервые в США: мост Уолнат-Лейн, Филадельфия, 1950 г.

Мост Walnut Lane в Филадельфии, построенный в конце 1950 года, считается первым крупным мостом из предварительно напряженного бетона в США. Мост спроектировали бельгийский инженер Гюстав Магнель и его ученик Чарльз Цольман. Каждая из предварительно напряженных бетонных балок была отлита на месте моста в виде единой детали.После того, как бетон затвердел и затвердел, кабель продлили конец в конец через предусмотренное отверстие. Подъемное устройство прикладывало натяжение к кабелю, который затем фиксировался на месте. В 1989-90 гг. Были заменены оригинальные балки и надстройка.

Рисунок 5 — Мост Уолнат-Лейн, Филадельфия, фотография из Исторического американского инженерного рекорда (HAER). На этой документальной фотографии, сделанной в 1968 году, показан пролет моста Уолнат-Лейн, состоящий из параллельной серии предварительно напряженных и предварительно напряженных бетонных балок, тесно выровненных друг с другом.Изображение получено из Библиотеки Конгресса США.

Первый в Миннесоте: мост Лейк-Сити, Лейк-Сити, Миннесота, 1953 год.

В 1952 году братья Норберт и Леонард Сукуп основали компанию Northern States Prestressed Concrete Co., чтобы построить первый мост из предварительно напряженного бетона любого типа в Миннесоте с использованием метода последующего натяжения. Они собрали ряды специально разработанных бетонных блоков, стянули их вместе в длинный ряд тросами и создали серию предварительно напряженных бетонных блоков-балок.Балки образовали пролет для моста, по которому движется местное движение от шоссе 61 США до лагеря бойскаутов за пределами Лейк-Сити. С тех пор мост был заменен.

Рисунок 6 — Строительство моста в Лейк-Сити в серии пронумерованных видов: (1) Балки из блоков, подвергнутых последующему натяжению, были собраны на заводе в Миннеаполисе компании Northern States Prestressed Concrete Co. и доставлены на строительную площадку моста возле Лейк-Сити. , недалеко от шоссе. 61. (2) Крупным планом вид трех блочных балок, лежащих на земле рядом с работным домом.Натяжной трос виден сбоку от ближайшей балки. (3) Вид одной блочной балки на месте от центральной опоры до дальнего упора, идущей от камеры, при этом вторая балка опускается краном. (4) Все блочные балки на месте. (5) Рабочие на пролете блочной балки, готовятся к установке поперечных тросов, связывающих балки, бок о бок.

Рисунок 7 — Это реклама компании Northern States Prestressed Concrete Co., с иллюстрацией их блочных балок, используемых для пролетов моста в Лейк-Сити. Сравните этот вид с фотографией балок на Рисунке 6 (см. Вид 2 вверху справа), на котором показана сторона блочной балки с прядью после натяжения на внешней стороне балки. Объявление из «Строительного бюллетеня» от 6 августа 1953 г.

Первый в Миннесоте: мост 9053, Блумингтон, 1957 год

После моста в Лейк-Сити братья Соукуп построили завод для своей новой компании Prestressed Concrete, Inc.в растущем пригороде Розвилля, штат Миннесота, для изготовления предварительно напряженных бетонных балок. Чарльз Цоллман, работавший на мосту в Уолнат-Лейн, консультировал братьев при проектировании отливок для нового завода. На литейном заводе Roseville Soukups изготовили предварительно напряженные бетонные балки для зданий и мостов, включая первый в Миннесоте крупный мост из предварительно напряженного бетона, который соединит 94-ю улицу с новой автомагистралью Interstate 35W. Мост с оригинальными балками до сих пор ведет к 94-й улице и внесен в Национальный реестр исторических мест.

Рис. 8. Первый крупный мост из предварительно напряженного бетона в Миннесоте, Мост 9053, несущий 94-ю улицу над межштатной автомагистралью 35W в Блумингтоне, штат Миннесота.

Рисунок 9 — Реклама нового литейно-производственного завода братьев Соукуп, Prestressed Concrete, Inc., в послевоенном послевоенном поселке городов-побратимов Розвилля. Здесь изготовили предварительно напряженные бетонные балки для моста 9053.Разработанный для ограждения линейных литейных платформ, он состоял из длинного корпуса с вертикальным блоком для размещения бетоносмесительной установки, что позволяло круглогодично работать в условиях с контролируемым климатом. Northwest Architect, май — июнь 1957 г.

Предварительно напряженные мосты и автомагистраль между штатами в 1950-е гг.

Созданная Законом о федеральных автомагистралях 1956 года, новая система межгосударственных автомагистралей потребовала строительства тысяч новых мостов по всей стране.Новые шоссе, спроектированные как автострады, не будут иметь транспортных развязок. Все автомагистрали и железные дороги будут проходить над новыми автомагистралями между штатами или под ними. Поскольку дизайн новой автомагистрали между штатами был настолько единообразным и соответствовал оригинальной четырехполосной системе, большинство мостов были аналогичными по форме и длине. Эти требования идеально подошли к новой системе из предварительно напряженного бетона, которая с готовностью производила большое количество однородных балок, отлитых на удаленных заводах, в контролируемых заводских условиях, независимо от погодных и строительных условий.Кроме того, новые балки из предварительно напряженного бетона оказались конкурентоспособными со стальными балками по размеру и стоимости, особенно когда в 1950-х годах сталь была дефицитной и дорогой.

Система Interstate System помогла создать крупную промышленность по производству предварительно напряженного бетона практически в одночасье. Те же самые заводы часто изготавливали балки, плиты и доски для крыш и полов, чтобы построить множество новых торговых центров, школ, стадионов, офисов и других структур в пригородах, к которым ведет межштатная автомагистраль.

Рис. 10. Эти эскизы автомагистрали между штатами демонстрируют согласованную конструкцию и размеры моста для пересечения четырех полос движения в различных ситуациях.Длина пролетов остается неизменной для моста за мостом.

Мосты из предварительно напряженного бетона в Миннесоте

Исторические мосты предварительно напряженные
Мост № Год постройки Расположение
9053 1957 Округ Хеннепин, Блумингтон (также обсуждалось выше )
9082 1958 Округ Хеннепин, Блумингтон
9108 1958 Dakota County, Inver Grove Heights
9109 1958 Dakota County, Inver Grove Heights
9232 1958

ул.Округ Луи, Хиббинг

9407 1958 Округ Олмстед, Рочестер
27547 1970

Округ Хеннепин, Миннеаполис

(пример с последующим натяжением )

Железобетонные мосты с тройниковыми балками


Мост округа Банкомб 240 через реку Суоннаноа в Эшвилле, построенный округом в 1920 году.На железобетонных тавровых балках остаются следы деревянной опалубки с момента их установки (источник: файлы инспекции мостов NCDOT). Мосты с тавровыми балками имеют монолитные железобетонные балки со встроенными секциями настила по обе стороны от вершин балок. В поперечном сечении балки глубже, чем их секции палубы, что дает Т-образную форму, которая дает им их названия.

Первичная арматурная сталь размещается продольно в нижней части балки, чтобы противостоять растяжению (силам, которые могут разъединять) балки.Дека, образующая верхнюю часть Т-образной формы, подвержена сжатию (силам, которые сжимают или толкают ее вместе). Поскольку бетон сопротивляется сжатию, он концентрируется в настиле вместе с менее прочной арматурной сталью, уложенной по ширине моста.

Развитие тавровой балки в начале 20 века отразило лучшее понимание инженерами сил сжатия и растяжения в железобетонных мостах. Мосты были прочными, потому что арматурная сталь и бетон были размещены там, где они были больше всего необходимы, и экономичными, поскольку материал не тратился впустую.

Тройниковые балки заливали как единое целое, независимо от того, сколько параллельных балок требовалось для образования моста. Обычно они использовались для пролетов длиной от 25 до 60 футов, но несколько пролетов позволяли строить длинные мосты. Прежний мост Тарборо (мост округа Эджкомб, 24), который был построен для переноса главной улицы Таррборо (Северная Каролина 33) через реку Тар в 1931 году, имел 10 пролетов одинакового размера, общая протяженность которых составляла 490 футов.

Секция железобетонной двутавровой балки с арматурной сталью, показанной черными кружками (источник: FHWA, Справочное руководство для инспектора мостов, 2012 г.).Тройники начали появляться в Соединенных Штатах между 1905 и 1910 годами и быстро распространились в 1910-х годах. Мосты с тройниковой балкой были впервые использованы в Северной Каролине примерно в 1910 году округами, городами и железными дорогами.

Среди самых старых сохранившихся примеров — три путепровода, построенные Южной железной дорогой с 1917 по 1919 год в Бессемер-Сити (мост округа Гастон, 165), Конкорде (мост округа Кабаррус, 266) и Кингс-Маунтин (мост округа Кливленд, 426). Мосты были частью проекта, важного в истории Южной железной дороги — перестройки, перепланировки, улучшения двойного пути и пересечения дорог на магистральной линии к югу от Вашингтона до Атланты.

Т-образная балка стала одной из самых популярных конструкций, стандартные планы впервые были подготовлены в конце 1919 года. Первые прототипы разбросаны по всему штату, многие из них расположены на нетронутых участках объездных старых государственных маршрутов.

Первые типовые конструкции состояли из трех продольных балок. В конце 1920-х годов стандарты были обновлены для более широких дорог, и более поздние образцы обычно состояли из четырех или более балок.

Т-образные балки повсеместно использовались в 1920-х и 1930-х годах.Они продолжали оставаться популярными в течение 1950-х годов, хотя теперь они столкнулись с конкуренцией со стороны технологии стальных стрингеров в том же диапазоне длин пролета.

К началу 1960-х Государственное управление автомобильных дорог постепенно отказывалось от использования тройников в пользу мостов из предварительно напряженных железобетонных балок. Монолитные мосты с тавровыми балками были трудоемкими из-за необходимой опалубки и требовали все более высоких затрат на рабочую силу.

В штате 795 двутавровых мостов со сроками постройки с 1916 по 1960 год.


Прилегающие балки моста

Сборные предварительно напряженные мосты из смежных элементов, состоящие в основном из бетонных коробчатых балок, используются в США с 1950 года. Другие элементы, не являющиеся коробчатыми, в том числе тройники, многоствольные тройники, перевернутые тройники, тройники настила, сплошные и пустотелые балки перекрытий, а также U-образные балки также используются в мостах смежных элементов.

Последние тенденции показывают увеличение использования смежных элементов балок мостов без коробчатого и двутаврового профиля. Хотя элементы балок коробчатого сечения часто используются в смежной конфигурации с верхними полками, находящимися в тесном контакте, их также можно использовать в расширенной конфигурации, аналогичной традиционным двутавровым мостам.Национальная инвентаризация мостов (NBI) за 2006 год показывает, что в настоящее время в Соединенных Штатах эксплуатируется 53 874 мостов с коробчатой ​​балкой. Из этого общего количества 9 988 (18,5%) имеют конфигурацию спреда, а остальная часть находится рядом. Из общего числа 8326 пролетов (15,5%) являются непрерывными, а остальные — простыми.

Согласно NBI за 2006 г., мосты с коробчатыми балками составляют 9,0% от общего числа 597 340 мостов в США. Поскольку мосты с коробчатой ​​балкой обычно используются для более коротких пролетов, а NBI учитывает только мосты с пролетами 20 футов и более, количество таких мостов, вероятно, еще больше.Сборные железобетонные коробчатые балки по-прежнему широко используются в строительстве новых мостов. Примерно треть сборных мостов, построенных за последнее десятилетие, представляют собой мосты с коробчатыми балками. Коробчатые балки являются наиболее распространенным элементом, используемым в мостах из смежных элементов.

Многие агентства усовершенствовали свои методы проектирования и строительства, чтобы улучшить характеристики мостов с коробчатыми балками. В конце 1980-х и начале 1990-х годов были зарегистрированы и диагностированы проблемы, связанные с продольным отражающим растрескиванием над суставами.Усовершенствования предыдущих практик значительно уменьшили или устранили эту проблему взлома.

В ответ на широкое использование мостов из бетонных коробчатых балок, усовершенствования методов проектирования и строительства, а также недавнее увеличение использования мостов, не являющихся коробчатыми, прилегающих элементов, Комитет по мостам Института сборного / предварительно напряженного бетона (PCI) учредил подкомитет. на соседних мостах-членах. Этому подкомитету поручено подготовить настоящий отчет о современном состоянии сборных / предварительно напряженных мостов с коробчатыми балками.В этом отчете рассматриваются текущие практики, ответы на опрос в штатах США и провинциях Канады в отношении мостов с коробчатыми балками, а также отдельные тематические исследования. Также включен исчерпывающий список ссылок для соответствующей информации.

Железобетонные балки и фермы — Мосты — Датировка

Хотя и не такие живописные, как крытые мосты, каменные, стальные и бетонные арки или металлические фермы, железобетонная балка и ферма, тем не менее, играют важную роль в история строительства моста в Вермонте.Большинство мостов, по которым сегодня проезжают дороги Вермонта, железобетон или сталь. В конструкция довольно проста — горизонтальная опора через открытый пролет — и мосты строить легко и недорого. Развитие системы автомагистралей в Вермонте внимательно связаны с развитием балочных и балочных мостов. Поскольку автомобильный трафик увеличился после В Первой мировой войне балочно-балочный мост был признан лучшим типом моста для увеличение трафика.Также после наводнение 1927 г., большое количество балочных и балочных мостов построен. Железобетонный балочные и балочные мосты можно разделить на две категории: стандартные (1917-1940) и обычные (1940-1975).

Стандартные железобетонные балочные и балочные мосты (1917-1940)

Это был первая очередь строительства автомобильного моста. Тавровая балка, перекрытие, сквозная балка и коробчатые кульверты были построенный на этом этапе.

Т-образная балка: Тип моста с тавровой балкой, показанный ниже, был разработан в начале 1920-х годов.

Т-образная балка: Изображение любезно предоставлено Робертом Маккалоу, Crossings: A History of Vermont Bridges, 2005

Плита

Плита мосты использовались для очень малых пролетов и были построены еще в 1912 г. Вермонт. Первоначально бетон Перемычка плитного моста составляла всего от 5 до 20 футов, но к 1938 году перекрытые мосты были построены для максимум 25 футов. Твердая сторона рельсы с утопленными панелями были обычным явлением на мостах из плит.

Плита: Изображение предоставлено Робертом Маккалоу

Сквозная балка: также называемая боковой балкой, мост через проходную балку состоит из массивные парные балки, по одной с каждой стороны настила.Большинство из них были построены между 1922 и 1925.

Сквозная балка: Изображение предоставлено Робертом Маккалоу

Коробчатый культиватор

Коробчатая водопропускная труба — самый маленький и самый обычный из бетонных мостов. Эти мосты с коробчатой ​​водопропускной трубой были построены с полами, боковыми стенками, опорами и настилами из бетона, образующими что-то похожее на бетонный ящик.

Box Culvert: Изображение предоставлено Робертом Маккалоу

Декоративные перила: многие мосты построены на этом этапе. имел декоративные перила, и многие из них были забиты, чтобы придать вид камень.Кабельные перила на нижнее изображение, стало довольно популярным в 1930-е годы.

Декоративные перила: Изображение предоставлено Робертом Маккалоу

Кабельные перила: Изображение предоставлено Робертом Маккалоу

Обычные железобетонные балочные и балочные мосты (1940-1975)

Эта секунда на этапе строительства автомобильного моста продемонстрированы улучшения по сравнению со стандартными мосты, построенные между Первой и Второй мировыми войнами.В то время предпочтение отдавалось стальным балочным и балочным мостам, но бетонным продолжал оставаться конкурентоспособным. Мосты с жесткой рамой, неразрезные, предварительно напряженные и балочные мосты после растяжения были построены на этом этапе. Многие из этих типов мостов трудно различить на поверхности. но вместо этого характеризуются внутренней конструкцией: т. е. предварительное напряжение балок. Однако послевоенные железобетонные мосты обычно больше, чем их ранние аналоги, особенно датируемые концом 1950-х годов и Межгосударственная застройка 1960-х гг.

Жесткая рама

Мосты с жесткой рамой технически не являются балочно-балочной конструкцией, а скорее они состоят из одного единого кадра, как видно на изображении ниже. Вермонт начал строительство этого типа бетонный мост в 1942 году. Обратите внимание на очень мелкую арку, которая образуется на нижней стороне палуба. Это характерно для жесткорамный мост.

Жесткая рама: Изображение предоставлено Робертом Маккалоу

Инструментарий экологической экспертизы

Этот мост похож на другие

Мосты из железобетонных и преднапряженных плит

Мосты из железобетонных плит имеют жесткий горизонтальный элемент, который служит одновременно мостовым настилом и надстройкой.Варианты этого типа включают монолитные и сборные плиты, построенные разными способами.

Железобетонные плиты могут быть монолитными, как эта, или сборными (HAER IN-113).
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Плиты монолитные армированные

Железобетонные плиты из монолитного бетона стали широко использоваться в первые десятилетия двадцатого века.Как Судя по названию, эти мосты отливаются на месте путем заливки бетона в формы и выдерживания в окончательной плите. Для добавленной прочности, самые ранние образцы были построены с использованием металлической арматуры в бетоне, чтобы выдерживать растяжение напряжение, создаваемое нагрузками, приложенными к конструкции. Этот тип армирования со временем был вытеснен более сложной системой. в том числе диагональные арматурные элементы и стержни с «грибовидными головками», обеспечивающие поперечное (вертикальное) армирование.Самые первые мосты из монолитных бетонных плит были короткими простыми пролетами. Многие государства приняли стандартные планы этого типа. которые обычно строились в 1930-х и 1940-х годах, так как их небольшая длина делала их легкими и экономичными в строительстве. Многопролетный были также построены примеры, и по мере увеличения длины увеличивалась и толщина плиты, чтобы выдерживать нагрузку от движения в течение более длительного времени. расстояния.Длина главного пролета железобетонной плиты обычно составляет от 10 до 50 футов. Этот тип моста остался использовался в период после 1945 года из-за простоты конструкции и конструкции.

Плиты сборные железобетонные

Традиционная форма бетонной плиты модернизирована с использованием новых методов предварительно напряженного бетона (HAER TX-3398).
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Сборные железобетонные плиты были построены в ограниченном количестве в начале двадцатого века, но обычно использовался после Второй мировой войны. В отличие от монолитных бетонных плит сборный вариант состоит из отдельных бетонных секций. литье в литейной форме, которые часто изготавливаются на литейном заводе с использованием заводских методов и точности.Отдельные разделы затем перемещаются на площадку моста, размещаются бок о бок и соединяются в единое целое. Аналогично литью на месте железобетонные плиты, металлическая арматура встраивалась в бетон в процессе изготовления. Сборные плиты дала несколько преимуществ по сравнению с монолитными плитами. За счет исключения необходимости изготовления на месте и связанных с этим трудозатрат затраты, достигнутые преимущества: более быстрое время строительства, простота управления транспортным потоком во время строительства и больший контроль над процессами, связанными с смешиванием, укладкой и выдержкой бетона.Типовые длины пролетов этого типа аналогичны к монолитным плитам. Сборные железобетонные плиты возводились на протяжении всего периода после Второй мировой войны.

Предварительно напряженная бетонная плита служит одновременно настилом моста и надстройкой (HAER TX-3398). (Изображение любезно предоставлено Дитрихом Флоетером)


Плиты предварительно напряженные

Строительство предварительно напряженных бетонных плит, таких как предварительно напряженные балки и фермы, началось после Второй мировой войны и продолжается до сих пор. использовал.Плита служит одновременно мостовым настилом и надстройкой. Продольные стальные пряди (предварительно или после натяжения) размещаются рядом с нижней частью плиты, а стальные U-образные хомуты размещаются внутри плиты через равные промежутки времени, чтобы обеспечить усиление сдвига. Некоторые сборные элементы изготавливаются с круглыми или прямоугольными пустотами, что приводит к экономии материалы и более легкая общая структура. Длина пролета предварительно напряженных бетонных плит обычно составляет от 30 до 30 мм. 50 футов.В настоящее время предварительно напряженные бетонные плиты используются в качестве элементов настила между балками, но также используются в качестве основных несущих конструкций. элементы на более коротких пролетах.

Железобетонные и предварительно напряженные балочные и балочные мосты

Бетонные балки и балочные мосты состоят из конструктивных элементов, параллельных проезжей части, которые поглощают силу активного движения. и вес моста.Термины балка и балка часто используются как синонимы, но балки по сути являются большими балками. Вариации основаны на форме и конфигурации железобетонных балок и методе изготовления, включая технологический предварительного напряжения, которое стало распространенным в период после Второй мировой войны. В отличие от железобетона, предварительно напряженные балки требуют специализированное натяжение, встроенное в балки, которые изготавливаются на литейных стендах, а не на месте.Литейные кровати были технологическими достижениями в первые годы использования предварительно напряженного бетона, поскольку формы могли можно повторно использовать и сделать возможным массовое производство этих крупных структурных элементов. Использование предварительно напряженного бетона для строительства мостов в США началось в 1950 году. Стандартные формы и формы для предварительно напряженных железобетонных элементов моста были разработаны Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог (AASHO) и Институт предварительно напряженного бетона (PCI) в 1960-х годах.Под напряжением бетон в качестве материала для строительства мостов широко использовался во второй половине двадцатого века и продолжается до сих пор. для использования сегодня.

Стандартные формы и формы были разработаны для многих типов, в том числе для железобетонного короба.
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Коробчатая железобетонная балка, разновидность бетонной балки, имеет полую конструкцию.
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Балки коробчатые железобетонные

Коробчатые железобетонные балки представляют собой разновидность бетонной балки, имеющей конструкцию полого короба. Продольные пустоты оставленные в балке имеют круглую или прямоугольную форму и служат для уменьшения веса балки и материалов. Тип был впервые представлен на западе США в конце 1930-х гг.Бетонные коробки предлагают некоторую гибкость конструкции в этой отдельной коробчатой ​​балке. блоки могут быть ориентированы рядом друг с другом, соединены стяжными шпильками или разнесены для достижения большей ширины пролета.

Длина пролета обычно составляла от 20 до 100 футов, при этом наиболее экономичные пролеты составляли от 40 до 75 футов. В 1960-е гг. были разработаны стандартизированные формы и формы. Армированный тип постепенно вышел из моды и был заменен преднапряженным железобетонным. вариация.

На этом рисунке показана последовательность заливки железобетонной балки коробчатого сечения.
(диаграмма любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса, Отдел эстампов и фотографий, HAER [HAER DC-53].)

Балка Т-образная железобетонная

Тавровые железобетонные балки имеют прямоугольный Т-образный элемент, который поддерживает интегральную плиту настила, которая служит дорожное покрытие.Интеграция балки и настила увеличивает прочность моста, что, в свою очередь, позволяет увеличить длины пролета. В результате бетонные тавровые балки рекламировались как лучший вариант, чем бетонные плиты для мостов от 25 до 25 метров. и 50 футов в длину. Стальная арматура в Т-образной балке состоит из стальных стержней, установленных в горизонтальной части, в которую входят: палуба (верхняя часть буквы «Т») и нижняя вертикальная секция балки (шток).Поперечные стержни проходят между верхом и нижняя часть балки и связаны вместе U-образными подвесками, в результате чего плита и балка объединены.

Тавровые балки из железобетона имеют Т-образные элементы, которые поддерживают единую платформу и дорожное покрытие.
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

У многих штатов давно были типовые планы железобетонных тройников, которые они обновили в послевоенный период.
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Железобетонные мосты с тавровыми балками начали использовать в 1910-х годах и возводили в 1960-х годах. Это был один из самые ранние типы мостов должны быть стандартизированы государственными департаментами автомобильных дорог. Длина пролета для этого типа составляет от 15 до 100. ноги.

Швеллерные железобетонные балки аналогичны тавровым балкам, но имеют стыковку U-образных элементов (HAER IA -97). (Изображение любезно предоставлено Робом Тучером.)

Балка швеллерная железобетонная

Швеллерные железобетонные балки аналогичны тавровым балкам, но вместо балки прямоугольной формы состоят из балки. удлиненная U-образная балка, которая имеет горизонтальную плоскую верхнюю часть и две нижние вертикальные части, называемые стержнями.

Швеллерные балки обычно представляют собой сборные железобетонные изделия стандартной длины от 20 до 70 футов, но их также можно отлить на месте. В течение В конструкции моста несколько швеллерных балок размещаются бок о бок, в результате получается то, что выглядит как стык или шов вдоль нижний край балок на стыке; верхние полки (выступающие кромки) примыкают друг к другу, образуя плиту проезжей части.Стальная арматура состоит из продольных стержней в нижней части штанг и поперечной арматуры, проходящей вертикально. между верхушкой и низом стеблей. Железобетонные мосты с швеллерными балками обычно также имеют диафрагмы, обеспечивающие опоры между основными балками, поэтому их иногда называют «вафельными плитами». Этот тип был введен в 1910-х годах и позже стал одним из стандартных типов, используемых государственными департаментами автомобильных дорог.Балки швеллерные железобетонные продолжали использоваться в 1970-е годы.

Балка железобетонная двутавровая и тройник

Двутавровые балки из предварительно напряженного бетона имеют высокопрочные тросы или тросы, встроенные в нижнюю полку балок, которые растягиваются. (напряженный или растянутый) перед заливкой и отверждением бетона.

Бетон и сталь находятся в прямом контакте, и как только бетон затвердевает, напряжение стали снимается, и нагрузка переводит в бетон.Этот тип предварительного напряжения известен как предварительное напряжение и приводит к получению прочной балки, которая эффективно уравновешивает растягивающие и сжимающие силы внешних нагрузок и движения. Инновационный метод изготовления предварительного напряжения балки допускают пролет длиной до 150 футов.

Двутавровые балки из предварительно напряженного бетона были популярны для использования в новой системе автомагистралей между штатами (HAER MN-121).
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Двутавровые балки из предварительно напряженного бетона имеют высокопрочные проволоки, встроенные в нижнюю часть балки, которая передает нагрузку на бетон. (HAER MN-121). (Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Другой метод предварительного напряжения — это дополнительное напряжение, при котором каналы (небольшие пустоты) остаются в бетонных элементах во время изготовления.После затвердевания бетона армированные стальные пряди подаются в каналы, а затем растягиваются (натягиваются) и закрепляются с помощью анкеры или другой тип запорного устройства. Затем в пустоты помещается бетонный раствор, чтобы закрепить стальную арматуру.

Тройник колбы (слева) представляет собой вариант предварительно напряженной двутавровой балки (справа) с фланцами разных размеров, хотя размеры и дизайн будет отличаться в зависимости от штата.
(Изображение любезно предоставлено FHWA).

Тройник колбы представляет собой разновидность предварительно напряженной двутавровой балки. Размеры и дизайн различаются в зависимости от штата, но общей чертой является Балка двутавровая с фланцами разного размера. Нижний фланец на тройниках колбы включает предварительно напряженные стальные пряди, в то время как верхний фланец шире и обеспечивает структурную поддержку бетонного настила.

Балка коробчатая железобетонная

Строители между штатами предпочитали мосты, где скорость строительства была приоритетом, например, этот предварительно напряженный бетонный ящик. (Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Коробчатые балки из предварительно напряженного бетона представляют собой продольные коробчатые конструкционные элементы круглой или прямоугольной формы. пустоты, которые помогают уменьшить вес балки и материалов.Конструкция коробчатых балок отличается от обычных двутавров тем, что верхняя и нижние части коробчатых балок действуют как фланцы, а боковые стенки действуют как перемычки, тогда как двутавровые балки имеют два фланца и один Интернет. Балки были сконфигурированы несколькими способами — либо непосредственно примыкающими друг к другу, либо непосредственно примыкающими друг к другу и соединенными. используя стяжную шпильку, или разложите на 2-6 футов. Балки коробчатого сечения имеют длину пролета от 20 до 100 футов, что делает их наиболее экономичными. пролетами от 40 до 90 футов.Коробчатые балки легко собираются и идеально подходят там, где скорость строительства является приоритетом. Предварительно напряженные коробчатые балки, разработанные в начале 1950-х годов, строились в конце двадцатого века и до сих пор используются. Cегодня. Большинство современных образцов построено с использованием конфигурации тяги, которая обеспечивает оптимальную прочность и устойчивость для структура.

Мосты стальные многобалочные или многобалочные

Стальные балочные или балочные мосты состоят из нескольких стальных двутавровых балок, которые либо построены, либо изготовлены из катаной стали, которая имеет короткие полки (выступающие кромки), соединенные перегородкой, образующей поперечное сечение, образующее букву «I.» Сила и долговечность стальных двутавровых балок увеличилась в течение двадцатого века, поскольку инновации в производстве стали привели на стальные балки различной длины и глубины. Повсеместное использование стальных двутавровых балок государственными дорожными ведомствами началось в 1920-е гг. Использование консольных и сплошных конфигураций после Второй мировой войны привело к увеличению длины пролета до 80 футов.Сталь постепенно заменялась предварительно напряженным бетоном в качестве предпочтительного материала для строительства мостов в последнем. половина ХХ века.

Стальной прокат многобалочный

Катаные балки изготавливаются из одного куска стали и фланцев (выступающие края вверху и внизу) и стенки (центральная часть). часть) являются цельными.

Эти мосты иногда имеют поперечные диафрагмы, проходящие между продольными балками. Использование консольных дроп-ин блоки, которые были прикреплены к неподвижным балкам с помощью посадочных мест балок с пазами с подшипниками, были одним из первых методов достижения большая длина пролета для стальных мостов. Более поздний метод включал использование механизма штифта и подвески, который также позволял более длинные пролеты.

Широкое использование стальных катаных балок для автомобильных мостов началось в 1920-х и 1930-х годах по мере развития государственных дорожных ведомств. стандартные планы по типу. Рост цен на сталь и растущая популярность предварительно напряженных бетонных балок привели к постепенному сокращение использования стальных катаных балок для укороченных пролетов в период после Второй мировой войны. Однако этот тип обеспечивает более длинные прозрачные пролеты, чем из предварительно напряженного бетона, и до сих пор используются, особенно для пролётов 100 футов или меньше.

Стальные балки, давно установившийся тип, были менее распространены в послевоенный период, чем их бетонные аналоги (HAER MN- 124).
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Мосты из стальных катаных балок строятся и сегодня, особенно для пролетов 100 футов или меньше. (Изображение любезно предоставлено Историческим обществом Висконсина, WHI-40198.)

Балки стальные сборные

Используемые еще в конце девятнадцатого века стальные сборные или сборные балки, также называемые пластинчатыми балками, являются состоящий из фланцев, перемычек и ребер жесткости, которые склепаны или сварены вместе, чтобы сформировать единый блок, имеющий форму «I.”

Перегородка расположена между верхним и нижним фланцами (горизонтальными пластинами) и обычно является глубокой, что позволяет пластине балка должна выходить за пределы длины катаной балки. Ряд ребер жесткости, расположенных между верхней и нижней полками. обеспечивает дополнительную прочность сборной балки. Длина основных пролетов для мостов из стальных балок обычно варьируется примерно от 20 до 130 футов, хотя были построены и более длинные экземпляры.

На этом рисунке показана балка, изготовленная из трех кусков стали. (Изображение любезно предоставлено FHWA Bridge Inspector’s Manual, Публикация № FHWA NHI 03-001, октябрь 2002 г.)

Стальные сборные (сборные) фермы изготавливаются путем клепки или сварки стенок и фланцевых частей вместе (HAER IA-99).
(Изображение любезно предоставлено Луи Бергером)

Этот тип может быть выполнен в виде сквозной балки или палубной балки. В проходной балке настил переносится между две балки, которые возвышаются над палубой и выглядят как парапетная стена. В конфигурации палубной балки палуба переносится на верх балок. Стальные сборные балки было дороже строить из-за трудозатрат и затрат на изготовление ферма.Самые ранние образцы были сконструированы с заклепками, которые были заменены сваркой в ​​1950-х годах как прогресс в сварке. техники были применены к мостам. Высокопрочные болтовые соединения стали предпочтительным типом соединений в конце 1970-х годов. но в конце 1990-х годов сварка снова завоевала популярность.

Водопропускные трубы

Водопроводные трубы — это короткие пролеты, расположенные под проезжей частью, которые отводят воду с одной стороны дороги на другую.Эти структуры обычно меньше 20 футов и обычно не имеют перил, тротуаров или настилов. Конструктивная единица или гидравлическое отверстие через которую течет вода в водопропускной трубе, называется ячейкой. Несколько ячеек можно разместить рядом друг с другом, чтобы создать более крупные конструкции. Водовыпускные трубы обычно собираются производителями и отправляются на объект, но государственные департаменты Транспортная компания также разработала типовые планы различных размеров для повышения эффективности проектирования и строительства.После Вторая мировая война, программа строительства автомагистралей между штатами послужила мощным катализатором новых инноваций и стимулировала развитие. в передовых методах дренажа, включая конструкцию и материалы водопропускных труб.

Водопроводные трубы обычно изготавливаются из стали или бетона и имеют две основные формы: коробчатую и трубную. Коробчатые водопропускные трубы имеют квадратную форму или прямоугольной формы, в то время как водопропускные трубы обеспечивают проем посредством круглой формы трубы.Несколько факторов влияют на выбор материала водопропускных труб, включая условия площадки, доступное финансирование и даже маркетинговые усилия дистрибьюторов водопропускных труб, хотя спецификации Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог в конечном итоге заменили каталоги производителя как источник дизайна для водопропускных труб. Водопропускные трубы могут быть построены с верхними стенами или без них, которые расположены в конце водопропускной трубы. для отвода потока, защиты заполнения и выполнения функции подпорной стенки.

Трубы для бетонных коробок

Некоторые или все четыре стороны водопропускных труб из бетонных коробов могут быть усилены стальной арматурой. Длина пролета обычно варьируется от 5 до 50 футов, причем последняя длина часто состоит из нескольких ячеек.

Добавление эстетичных перил к бетонной коробчатой ​​водопропускной трубе было необычным в послевоенный период (HAER MN-125).
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Строители использовали сборные коробчатые блоки, изготовленные за пределами строительной площадки, для строительства бетонных коробчатых водопропускных труб (HAER MN-125).
(Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

До Второй мировой войны большинство бетонных водопропускных труб были монолитными, то есть были монолитными конструкциями, залитыми заранее изготовленным форма так, чтобы все стороны водопропускной трубы образовывали единое целое без строительных швов.После Второй мировой войны использование монолитных производство бетонных водопропускных труб сократилось, так как они были заменены сборными железобетонными коробами, которые производились за пределами площадки.

Доступны водопропускные трубы для бетонных труб различной формы для соответствия условиям на стройплощадке (HAER WI-118).
(Изображение любезно предоставлено Дитрихом Флоетером)

Водовыпускные трубы для бетонных труб

Водопропускные трубы из бетонных труб изготавливаются из железобетона и имеют различные размеры, достигающие 12 футов. в диаметре.Форма водопропускных труб из бетонных труб определяется пиковым расходом в канале.

Круглые формы гидравлически и конструктивно эффективны в большинстве условий и являются наиболее распространенным типом бетона. водопропускная труба. Эллиптические формы обычно используются, когда условия ограничивают горизонтальный или вертикальный зазор. Бетонная труба водопропускные трубы использовались в период после Второй мировой войны и используются до сих пор.

Водопропускные трубы стальные

Водопропускные трубы из стальных труб представляют собой трубчатые блоки, которые обычно гофрированы и бывают разных размеров для обеспечения непрерывного расход на всю ширину проезжей части. Как и их бетонные аналоги, водопропускные трубы из стальных труб были сборными и могут легко доставляются на стройплощадки благодаря небольшому весу.

Многопластинчатые арки состоят из гофрированного металла, скрепленного болтами, чтобы сформировать арку. (Изображение любезно предоставлено Mead & Hunt, Inc.)

Гидравлические водопропускные трубы из стальных труб также просты в установке, что снижает затраты и трудозатраты, а их низкие эксплуатационные расходы делают их идеальными для непродолжительных работ. водные пути или небольшие реки.Многопластинка представляла собой гальванизированное изделие из гофрированного железа, изготовленное из изогнутых сегментов, которые были скреплены болтами в поле, образуя арку, и закреплены бетонными стенами и опорами. В середине 1960-х годов более гидравлически был представлен эффективный вариант — дуга из гофрированной металлической трубы — с плоским дном, круглым верхом и острым радиусом угловые пластины, которые были скреплены болтами в полевых условиях.

Трубы также были оцинкованы с использованием традиционных покрытий.Небольшие переходы с использованием водопропускных труб из стальных труб были построены в г. период после Второй мировой войны и до сих пор устанавливаются.

Мост из предварительно напряженного бетона — обзор

6.8.4 Усиление на сдвиг предварительно напряженной супертавровой балки в соответствии с комитетом ACI 318 (2014) и ACI 440.2 (2017)

Балка моста из предварительно напряженного бетона, показанная на рис. 6.9, пролетает 21,6 м и поддерживает наложенную статическую нагрузку G в 6 кН / м и временную нагрузку Q в 20 кН / м (без собственного веса).После полного напряжения поверх верхней полки балок была залита верхняя плита толщиной 150 мм. Мост модернизирован для HLPV, в результате чего увеличиваются необработанные временные нагрузки, прикладываемые к балке. Конечные нагрузки, которые должна воспринимать балка, составляют G 6 кН / м и Q 45 кН / м. Оценка инженера показала, что усиление сдвига балки с использованием FRP необходимо для того, чтобы приспособиться к новой нагрузке. При обследовании площадки была определена прочность бетонного цилиндра для балки и плиты 30 МПа.Прочность стальной арматуры — 500 МПа. 21 стальная прядь имеет номинальный диаметр 15,2 мм на верхнем и нижнем фланцах, причем каждая прядь имеет площадь A p = 140 мм 2 и разрывное напряжение f pu = 1790 МПа. Эффективная сила предварительного напряжения в каждой пряди с учетом всех потерь составляет 133,1 кН на прядь. Прозрачная крышка к лигатурам 25 мм.

Рис. 6.9. Поперечное сечение супер-тавровой балки.

1.

Определите существующую стойкость балки к сдвигу при существующих условиях нагрузки.

2.

Учитывая новые условия нагружения, спроектируйте расстояние между сдвиговой арматурой FRP, используя следующие свойства FRP: b f = 100 мм, t f = 1,2 мм, E f = 165000 МПа и ɛ fu = 0,017.

Решение.

1.

Определите поперечную силу и изгибающий момент в критическом срезе во время упрочнения

Определите некоторые характеристики сечения предварительно напряженной балки без верхней плиты, как указано в Таблице 6 .23.

Таблица 6.23. Расчет I г Без перекрытия перекрытия для супертавровой балки

Сечение балки A y Ay ¯ Ay¯2

27 × 10 4 3 3 нейтральный ось:

dn = ∑Ay∑A = 284516648493423.5 = 579,1 мм

Второй момент инерции

Ig = ∑I + Ay¯2 = 1975 × 73312 + 90 ×

2 + 706 × 225312 + 92220438817

Ig = 97769513021 мм4 = 9,77 × 1010 мм4

Площадь поперечного сечения балка Super T-образная:

Ag = 466725 мм2 = 0,47 м2

Собственный вес балки Super T

SW = 0,47 × 24 = 11,2 кН ​​/ м

После затвердевания плиты перекрытия.

Собственный вес плиты перекрытия:

SWslab = 1945 × 150 × 10−6 × 24 = 7 кН / м

Некоторые характеристики сечения после затвердевания плиты приведены в таблице 6.24.

Таблица 6.24. Расчет I г Затвердевание плиты после перекрытия для супертавровой балки

Верхний фланец 1,48 × 10 5 37,5 5,55 × 10 6 539,1 290,648 4.3 × 10 10
Две перемычки 1,62 × 10 5 525 8,5 × 10 6 51,6 2664 4,31 × 3 10 8 фланец 1,58 × 10 5 1087,5 1,72 × 10 8 510,9 261,001 4,14 × 10 10
нижний слой (нижний слой) 1
1140 1,45 × 10 7 563,4 317,400 4,04 × 10 9
Сталь PS (дно второго слоя) 3,88144 1090 6,4 × 10 6 513,4 263,562 1,54 × 10 9
Сталь PS (верхний слой) 1,96 × 10 1,96 × 10 .17 × 10 5 516,6 266,894 5,23 × 10 8
Усилитель фланца 3,86 × 10 3 29 1,12 × 10 299,885 1,16 × 10 9
Итого 4,93 × 10 5 2,84 × 10 8 9,22 × 10 10
y 60 761,941 × 10 9 усиленный фланец -мент
Сечение балки A y Ay Ay¯2
Верхняя плита 296,250 75 2,22 × 10 7 403,1 162,506 4,81 × 10 162,506 4,81 × 10 9015 9015 9015 Сталь на сжатие 9015 .8 75 5,93 × 10 5 403,1 162,506 1,28 × 10 9
Верхний фланец 148,125 148,125 187,5 84,460 1,25 × 10 10
Две стенки 162,000 675 1,09 × 10 8 196,9 38,762 38,762 158,850 1237.5 1,96 × 10 8 759,4 576,657 9,16 × 10 10
Сталь ПС (нижний слой первого слоя) 12,740 1290 790 811,9 659,148 8,39 × 10 9
Сталь PS (нижний слой второго слоя) 5880 1240 7,29 × 10 6
Сталь PS (верхний слой) 1960 210 4,11 × 10 5 268,1 71,889 1,4 × 10 8 3868 179 6,92 × 10 5 299,1 89,473 3,46 × 10 8
Всего 7,96 5 905 9045 381 × 10 8 1,72 × 10 11

Глубина нейтральной оси:

dnc = ∑Ay∑A = 381342380797586,3 = 481,2 мм

Igc = = 1975 × 150312 + 1975 × 75312 + 90 ×

2 + 706 × 225312

Igc = 177942095944 мм4 = 1,77 × 1011 мм4

Площадь поперечного сечения Т-образной балки Super:

Agc = 758475 мм2 = 0,76 м2

dn ∑Ay∑A = 381342380797586,3 = 481,2 мм

Второй момент инерции:

Igc = ∑I + Ay2 = 1975 × 150312 + 90 × 75312 + 706 × 225312 + 172118052391

Igc = 17794095944 мм4 = 1.77 × 1010 мм4

Собственный вес композитной секции:

SW = SWBbeam + SWslab = 11,2 + 7,0 = 18,2 кН ​​/ м

Существующие нагрузки приведены в Таблице 6.25.

Таблица 6.25. Существующие нагрузки для супер-тавровой балки

Типы нагрузок Значение (в кН / м)
SW 18,2
G 6,0 3

Фактор нагрузки согласно ACI 318-14 (2014):

w = 1.2G + 1.6Q

w = 1.2SW + G + 1.6Q

w = 1,2 × 18,2 + 8,0 + 1,6 × 20,0

w = 61,1 кН / м

Максимальный сдвиг на опоре определяется следующим уравнением:

Vmax = wL2 = 61,0 × 21,62 = 658,8 кН

Критический сдвиг находится на расстоянии эффективной глубины (d) от поверхности опоры.

Эффективная глубина d также является расстоянием от верхней сжатой фибры бетона до центра предварительно напряженной арматуры d p

d = dp = 1200 + 150-60-502 = 1265 мм

Сдвиг в критическом сечении d со стороны опоры:

Vu = 658.8−61,0 × 1,265 = 581,6 кН

2.

Определение неупрочненной прочности на сдвиг в соответствии с рекомендациями Комитета 318 ACI (2014)

Прочность на сдвиг, обеспечиваемая бетоном (V c ).

Предел прочности на сдвиг предварительно напряженной балки без вклада усиления сдвига зависит от двух случаев: растрескивание при сдвиге при изгибе и растрескивание при сдвиге в стенке.

В соответствии с разделом ACI Committee 318 (2014) нагрузка, вызывающая растрескивание при изгибе-сдвиге, и нагрузка, вызывающая растрескивание при сдвиге в стенке, должны быть рассчитаны для определения вклада бетона в способность предварительно напряженной балки к сдвигу.

Растрескивание при изгибе и сдвиге.

Вклад бетона, контролирующий растрескивание при изгибе и сдвиге, определяется Комитетом ACI 318 (2014):

(6,69) Vci = 0,05λfc’bwd + Vd + ViMcreMmax

, где M cre — момент, вызывающий растрескивание на изгиб в сечении из-за приложенных извне нагрузок:

(6,70) Mcre = Igcyt × 0,5λfc ‘+ fpe − fd

Напряжение сжатия из-за усилия предварительного напряжения в крайнем сечении, в котором может возникнуть трещина ( f pe ) определяется по:

(6.71) fpe = PAf + PeyIg

Сила предварительного напряжения на прядь, P ′ = 133,1 кН .

Необходимо определить усилие предварительного напряжения в каждом слое, и их соответствующие эксцентриситеты приведены в Таблице 6.26.

Таблица 6.26. Предварительное напряжение на различных слоях сухожилий в супертавровой балке

нижний слой фланец
Расположение предварительно напряженных стержней Число предварительно напряженных стержней Усилие предварительного напряжения P Эксцентриситет e
13 P 1 = 1730.3 кН e 1 = 578,4 мм
Второй слой нижнего фланца 6 P 3 = 798,6 кН e 2 6 578,4 Верхний фланец 2 P 3 = 266,2 кН ​​ e 2 = 501,6 мм

Общая сила предварительного напряжения, P = 2795 кН .

Расстояние от нейтральной оси супертавровой балки до самого нижнего волокна

y = 1200−579.1 = 620,9 мм

Напряжение сжатия от усилия предварительного напряжения:

(6,72) fpe = PAf + P1e1yIg + P2e2yIg + P3e3yIg

fpe = 2795 × 103468975 + 1730,3 × 103 × 578,4 × 1010,91,77 × 528,4 × 620,91,77 × 1010

−266,2 × 103 × 501,6 × 620,91,77 × 1010

fpe = 14,1 МПа

Рассчитайте напряжение из-за неучтенной статической нагрузки в самом нижнем волокне бетона, где растягивающее напряжение составляет индуцированный из-за внешних нагрузок f d :

w = SW + G = 18.2 + 6,0 = 24,2 кН ​​/ м

Md = 24,2 × 1,265 × 21,62–24,2 × 1,26522

Md = 311,1 кНм

Расстояние от нейтральной оси брутто-сечения до самого нижнего волокна y

y ′ = 1350−481,2 = 868,8 мм

fd = Mdy′Igc = 311,1 × 106 × 868,81,77 × 1011 = 1,52 МПа

Рассчитайте расстояние от центральной оси валового сечения до грани крайнего растяжения, игнорируя арматура, у т .

Нейтральная ось общего сечения, без армирования:

dn, c = 468.3 мм

yt = 1350−468,3 = 881,7 мм

Рассчитайте момент, необходимый для возникновения трещин при изгибе M cre :

Mcre = Igcyt × 0,5λfc ‘+ fpe − fd

Mcre = 177942 × 106881,7 × 0,5 × 1 × 30 × 14,1−1,52 × 10−6 = 7486,3 кНм

Рассчитайте факторизованное поперечное усилие V i и максимальный факторный момент M max на сечении из-за внешних приложенные нагрузки, такие как наложенная статическая нагрузка и временная нагрузка.

Сила сдвига от статических нагрузок В d и от других нагрузок, таких как наложенная статическая нагрузка и временная нагрузка В i , разделены, и В i определяется из факторных нагрузок (наложенные постоянные и временные нагрузки).

wi = 1,2Gsupp + 1,6Q = 1,2 × 6 + 1,6 × 20 = 39,2 кН ​​/ м

Vi = 39,2 × 21,62−39,2 × 1,265 = 373,53 кН

Mmax = w’dL2 − w’d22 = 39,2 × 1,265 × 21,62−39,2 × 1,26522 = 504.2 кНм

Рассчитайте поперечную силу в сечении из-за неучтенной статической нагрузки В d .

Согласно Комитету ACI 318 (2014):

Vi = Vu − Vd

Vd = Vu − Vi

Vd = 581,6−373,0 = 208,1 кН

Таким образом, сдвиговой вклад бетона, контролирующий растрескивание при изгибе и сдвиге определяется по формуле:

Vci = 0,05λfc′bwd + Vd + ViMcreMmax

Vci = 0,05 × 1 × 30 × 180 × 1290 × 10−3 + 208,1 + 373,5 × 7486,3504,2

Vci = 5817.4kN

Кроме того, В ci не должно быть меньше 0,17λfc’bwd в соответствии с Комитетом ACI 318 (2014):

0,17λfc’bwd = 0,17 × 1 × 30 × 180 × 1265 × 10− 3 = 212,0 кН

Vci> 0,17λfc’bwdOK

Растрескивание стенки при сдвиге.

Вклад бетона в сопротивление сдвигу при растрескивании при изгибе и сдвиге определен Комитетом ACI 318 (2014):

(6,73) Vcw = 0,29λfc ‘+ 0,3fpcbwd + Vp

Рассчитайте сжимающие напряжения на композите сечение из-за как предварительного напряжения, так и моментов, которым оказывает сопротивление только супертавровая балка f pe .

Поскольку d n, c = 481,2 мм> t фланец , критической точкой для возникновения трещин при сдвиге стенки является центральная ось.

Так как сжимающее напряжение выдерживает только сборная супертавровая балка:

Ag = 466725 мм2

На центральной оси эксцентриситет и изгибающее напряжение из-за приложенных извне нагрузок равны нулю. Следовательно:

fpc = PAg = 2795,1 × 103466725 = 5,99 МПа

Поскольку пряди предварительного напряжения в этой балке прямые, нет вертикальной составляющей силы предварительного напряжения на супертавровой балке.Следовательно, P v = 0.

Следовательно, вклад сдвига в бетон, контролирующий растрескивание при сдвиге, определяется как:

(6,74) Vcw = 0,29λfc ‘+ 0,3fpcbwd + Vp

Vcw = 0,29 × 1 × 30 + 0,3 × 5,99 × 180 × 1265 × 10−3 + 0

Vcw = 770,8 кН

Следовательно, критическая прочность на сдвиг бетона без арматуры на сдвиг является наименьшей из сил сдвига, контролирующих любой изгиб. растрескивание при сдвиге или растрескивание в перегородке.

Следовательно, V uc = 770.8 кН (контроль сдвига полотна).

Прочность на сдвиг, обеспечиваемая арматурой на сдвиг (V S ).

Прочность на сдвиг, обеспечиваемая арматурой на сдвиг ( V S ), указана Комитетом ACI 318 (2014):

Vs = AvfytdS

Используйте две опоры стержней N12 с шагом 500 мм для хомутов. .

Предусмотренная площадь поперечной арматуры Av = 2π1224 = 226,1 мм2.

Прочность на сдвиг, обеспечиваемая арматурой на сдвиг ( V S ), определяется по формуле:

Vs = 226.1 × 500 × 1265500 × 10−3

Vs = 286,2 кН ​​

CheckVs

Максимально допустимая прочность на сдвиг V S , max определяется по формуле:

Vs, max = 0,66fc’bwd = 0,66 × 1 × 30 × 180 × 1265 × 10−3 = 823,1 кН

Vs

Предел прочности элемента на сдвиг ϕV n

ϕVn = ϕVc + Vs

ϕVn = 0,75 × 770,8 + 286,0

ϕVn = 792,6 кН

ϕV > V u = 581.6 кН (Сечение соответствует нагрузке на сдвиг)

Проектирование элемента для усиления прочности на сдвиг супертавровой балки в соответствии с рекомендациями ACI 440.2 (2017).

Расчеты неупрочненной прочности на сдвиг в соответствии с Комитетом 318 ACI (2014) будут использоваться в сочетании с расчетом усиления сдвига с использованием ACI 440.2 (2017).

Новые условия нагружения приведены в таблице 6.27.

Таблица 6.27. Новые нагрузки для супер-тавровой балки

Типы нагрузок Значение (в кН / м)
SW 18.2
G 6,0
Q 45,0

Фактическая нагрузка согласно Комитету ACI 318 (2014):

w = 1,2SW + G + 1,6Q

w = 18,2 + 6,0 + 1,6 × 45,0

w = 101,0 кН / м

Проверьте, соответствует ли существующая прочность на сдвиг новым нагрузкам.

Максимальный сдвиг определяется следующим уравнением:

Vmax = wL2 = 101,0 × 21,62 = 1090,0 кН

Критический сдвиг находится на расстоянии эффективной глубины (d) от поверхности опоры.

Сдвиг ( V u ) в критическом сечении d со стороны, обращенной к опоре:

Vu = 1090−101,0 × 1,265 = 962,7 кН

Прочность на сдвиг неупрочненного элемента, ϕV n = 792,6 кН .

Поскольку V u = 962,7 кН> ϕV n = 792,6 кН, сечение не подходит для новых условий нагрузки.

Следовательно, стержень должен быть усилен на сдвиг с помощью системы FRP.

Проверить, достаточен ли предел усиления стержня.

Согласно ACI 440.2 (2017), разумный предел прочности определяется для защиты конструкции от обрушения при повреждении FRP:

ϕRexisting≥1.1SDL + 0.75SLL

ϕRnexisting = ϕVn = 792.6kN

1.1SDL + 0,75SLL = 1,1 × 18,2 + 6,0 × 102 + 0,75 × 40 × 102 = 283,1 кН

Следовательно, ϕRexisting≥1,1SDL + 0,75SLL

Следовательно, усиленный элемент будет иметь достаточную конструктивную способность в случае повреждения FRP до тех пор, пока FRP можно отремонтировать.

3.

Расчет усиления согласно ACI 440.2 (2017)

Номинальная прочность на сдвиг бетонного элемента, усиленного FRP, определяется по формуле:

ϕVn = ϕVc + ​​VS + ψfVf

Прочность на сдвиг бетон: V c = 770,8 кН (из раздела 6.2).

Прочность на сдвиг арматуры на сдвиг: V s = 286,0 кН (из раздела 6.2).

Вклад сдвига, требуемый при использовании систем FRP, определяется по формуле:

ψfVf = Vn − Vc − Vs

ψfVf = Vuϕ − Vc − Vs

ψfVf = 962.70.75−770.8−286.0 = 226.8kN

Для супертавровой балки предполагается, что листы FRP склеены на двух внешних сторонах перемычек (двустороннее соединение). Следовательно, используется дополнительный понижающий коэффициент ψ f = 0,85 в соответствии с таблицей 11.3 в ACI 440.2 (2014).

Следовательно, арматура FRP должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать дополнительную нагрузку V f из-за новых условий нагружения:

Vf = 226.80,85 = 266,9 кН

Свойства ламинатов FRP приведены в Таблице 6 .28.

Таблица 6.28. Свойства ламината FRP, используемого в балке Super T-Beam

E f (МПа) ɛ fu b f (мм) t t (мм) n f
165,000 0,017 100 1,2 1 ​​

Вклад FRP в силу сдвига

составляет

Afvffesinα + cosαdfvSf

Площадь поперечной арматуры FRP:

Afv = 2ntfbf = 2 × 1 × 1.2 × 100 = 240 мм2

Напряжение растяжения в арматуре FRP равно f fe = ɛ fe E f.

Важно получить эффективную деформацию FRP ɛ fe , чтобы определить эффективное напряжение, действующее на арматуру FRP. Эффективная деформация в материале FRP контролируется режимом разрушения арматуры FRP и усиленной железобетонной секции.

Эффективная деформация для склеенных U-образных оберток из FRP ( ɛ fe ) :

ɛfe = kvɛfu≤0.004

Коэффициент уменьшения бонда, kv = k1k2Le11,900ɛfu.

Коэффициенты модификации k 1 и k 2 :

k1 = fc’2723

k2 = dfv − 2Ledfv

, где активная длина связи L e равна :

Le = 23300nftfEf0,58

k1 = fc’2723 = 302723 = 1,07

Le = 23,300nftfEf0,58 = 23,3001 × 1,2 × 1650000,58 = 19,7 мм

dfv = d − tfl− − tapper = 1265 225−100 = 940 мм

k2 = dfv − 2 × Ledfv = 940−2 × 19.7940 = 0,96

Предельная деформация разрыва в материале FRP должна быть скорректирована с учетом его воздействия на внешние условия:

ɛfu = CEɛfu ∗ = 0,85 × 0,017 = 0,0145

Коэффициент уменьшения сцепления k v

kv = k1k2Le11900ɛfu = 1,07 × 0,96 × 19,711900 × 0,0145 = 0,1190

Эффективная деформация в FRP, ɛ fe = k v ɛ fu = 0,1190 × 0,0145 = 0,00171 .

Эффективное напряжение в стеклопластике, f fe = ɛ fe E f = 0.00171 × 165, 000 = 282,7 МПа .

Шаг поперечной арматуры из стеклопластика S f

Sf = Afvffesinα + cosαdfvVf

Sf = 240 × 282,7 × sin90 + cos90 × 940266,9 × 10−3

Sf = 238,94 мм d40008 = 100 + 12654 = 416,25 мм

Sf

Используйте S f = 235 мм.

Пределы армирования.

Максимальный предел прочности на сдвиг контролируется:

Vs, max = 0,66fc’bwd = 0,66 × 40 × 300 × 1265 × 10−3 = 823.1 кН

Vf = Afvffesinα + cosαdfvSf = 240 × 282,7 × sin90 + cos90 × 940235 × 10−3

Vf = 271,4 кН

Vs = 286 кН

Vs + Vf = 271,4 + 286 = 557,4 кН 823,1 кН

Следовательно, прочность на сдвиг, обеспечиваемая арматурой, находится в максимальных пределах.

Общая прочность на сдвиг усиленной балки:

ϕVn = ϕVc + ​​Vs + ψfVf

ϕVn = 0,75 × 770,8 + 286 + 0,85 × 271,4 = 965,6kN 9000Vn 9000Vn

, прочность на сдвиг усиленной балки достаточна, чтобы противостоять новым сдвигающим нагрузкам.

Бетонные балки и фермы — обзор

16.6.2 Восстановление мостовых балок из поликарбоната при изгибе с использованием ненапряженных пластин из стеклопластика

Шанафельт и Хорн (1980) сообщили, что каждый год транспортные департаменты в г. Соединенные Штаты. Повреждения PC-балок от ударов могут варьироваться от простых царапин до потери большого сечения и разрывов прядей предварительного напряжения. Шанафельт и Хорн (1980) также подробно рассказали об оценке повреждений и методах ремонта мостов из поликарбоната.одним из результатов их работы стал набор инструкций для инспекторов и инженеров по классификации различных уровней ущерба; они классифицировали четыре различных уровня:

Незначительные повреждения

Умеренные повреждения

Серьезные повреждения

Критические повреждения.

Feldman et al. (1996) разработал другой набор руководящих принципов для классификации повреждений от удара.Они классифицировали повреждения балок из ПК на трех разных уровнях:

Незначительные повреждения

Умеренные повреждения

• Серьезные повреждения.

Несмотря на то, что существует множество исследовательских статей и тематических исследований, посвященных ремонту мостовых балок из ПК, для проектировщиков существует мало подробных рекомендаций. Оригинальные и традиционные методы ремонта ПК, описанные в Shanafelt и Horn (1980, 1985), остались наиболее полным исследованием в США, посвященным оценке и ремонту предварительно напряженных элементов мостовидного протеза; отчеты NCHRP 226 (1985a) и 280 (1985b), спонсируемые AASHTO, включили их выводы.Согласно двум отчетам, два основных метода восстановления силы предварительного напряжения — это внутреннее соединение и внешнее последующее натяжение. Первый метод включает в себя сращивание внутренних прядей с использованием механических устройств, которые состоят из стандартных зажимных приспособлений для предварительного напряжения и высокопрочных стяжных муфт для восстановления первоначального усилия предварительного напряжения на отрезанных прядях. После того, как стыки установлены и полностью растянуты, к балке прилагается предварительная нагрузка (гидравлическими домкратами) с последующим ремонтом бетона. После того, как пластырь наберет достаточную прочность, предварительная нагрузка снимается.Второй метод предполагает пост-натяжение внешними сухожилиями. Этот метод требует поддомкрачивания кронштейнов, расположенных за пределами зоны повреждения. Традиционные методы ремонта ПК, такие как установка внутренних соединений, внешнее последующее натяжение и системы со стальной оболочкой, имеют ряд недостатков; они могут занимать много времени и подвержены коррозии. Еще одна проблема с внутренними соединениями и внешним дополнительным натяжением состоит в том, что часть заплатки может вылететь, что приведет к повреждению проезжающих транспортных средств.

Вышеупомянутые исследования не касаются новейших методов восстановления, а именно применения композитных материалов, в которых используются углепластики и предварительно напряженные композиты из углепластика, которые могут быть использованы для ремонта балок из поликарбоната, поврежденных ударами и коррозией; экспериментальные данные по натурным балкам из ПК, усиленным с помощью ламината из стеклопластика, очень ограничены. Композиты из углепластика были применены в нескольких практических случаях, например (i) Аппиа Шоссе недалеко от Рима, (ii) Мост a10062, округ Сент-Луис, штат Миссури, и (iii) мост A5657, к югу от Диксона, штат Миссури.Нанни (1997), Нанни и др. (2001) и Parretti et al. (2003) обсуждали случаи, когда фермы из поликарбоната были случайно повреждены и восстановили их первоначальную прочность на изгиб.

PC элементов чувствительны к усталости стальной проволоки и могут потребовать усиления, чтобы предотвратить дальнейшую потерю предварительного напряжения (Hollaway and Leeming, 1999; Schiebel et al. , 2001), Hassan and Rizkalla, 2002). Рид и Петерман (2004) показали, что прочность на изгиб и сдвиг 30-летней поврежденной балки из предварительно напряженного бетона может быть существенно увеличена с помощью композитных листов из углепластика, склеенных снаружи.Они использовали U-образные обертки из углепластика в качестве усиления сдвига по длине балки, чтобы задержать нарушение сцепления.

Balaguru et al. (2009) обсудили основы и дизайн FRP для ремонта и восстановления железобетонных и предварительно напряженных бетонных конструкций. Kasan и Harries (2009) провели экспериментальный и аналитический анализ трех прототипов мостовых балок PC разных секций, а именно смежных коробок, распределительных коробов и двутавровых балок типа AASHTO, и имеющих четыре различных уровня повреждений.Были представлены двадцать прототипов ремонтных конструкций с использованием пяти вариантов ремонтных систем на основе углепластика. Они пришли к выводу, что при активном ремонте с эффективным использованием углепластика трудности в строительстве более значительны, чем экономия на материале углепластика. Ремонт PC / CFRP является потенциальной альтернативой обычному внешнему ремонту стали, подвергнутой последующему натяжению, но его довольно сложно применять в полевых условиях.

Di Ludovico et al. (2010) экспериментально испытано пять натурных двутавровых балок ПК с железобетонной плитой; их длина и высота составляли 13 000 мм и 1050 мм соответственно.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.