Ремонт железобетонных пролетных строений
Ж/б мосты наиболее распространенный вид искусственных сооружений на автомобильных дорогах.Мосты из ж/б являются долговечными и при качественном изготовлении и хорошем текущем содержании они служат долго (больше 100 лет) и не требует больших эксплуатационных расходов. Однако со временем в них могут появляться или остаются от строителей дефекты которые со временем уменьшают несущую способность пролетных строений и опор.
1) Для рассмотрения вопроса о влиянии работ по содержанию ж/б мостов на их долговечность рассмотрим расчетную схему предельного состояния пролетного строения в момент его сдачи в эксплуатацию. Определим проектную несущую способность:
Проектная несущая способность балки:
1) 
2)
Несущая способность определяется:
1) Фактическим расходом арматуры (As) — суммарная площадь с учетом возможной коррозии.
2) Расположением арматуры по высоте сечения элемента
3) Абсолютная высота сжатой зоны бетона , которая определяется в зависимости от фактической прочности бетона (Rb) и расход арматуры.
Таким образом в случае нарушения гидроизоляции мостового полотна, нарушения герметичности деформационных швовразрушения a/б покрытий происходит коррозия бетона верхней зоны балки, который работает на сжатие.
При коррозии прочность бетона уменьшается , таким образом увеличивается высота сжатой зоны бетона. С увеличением сжатой зоны бетона уменьшается плечо внутренней пары сил , что влияет на уменьшение несущей способности балки.
2) Рассмотрим второй случай:
Снижение несущей способности в этом случае происходит за счеткоррозии арматуры в случае наличия участков её оголения. Коррозия арматурыуменьшает её расход и таким образом несущая способность также уменьшается усилие в арматуре будет меньше.
С уменьшением несущей способности по арматуре или по бетону происходит увеличение прогибов, увеличивается напряжение в арматуре , что также влияет на ширину раскрытия трещин. С увеличением ширины трещин увеличивается интенсивность коррозии арматуры.
На определенном этапе эксплуатации это не влияет на несущую способность, но со временем с учетом проявления (увеличения) деформаций ползучести, пригодность пролетных строений к нормальной эксплуатации будет нарушена на более ранних этапах эксплуатации. Это приведет к тому, что такие конструкции выйдут из строя и нормативный срок службы 70 и более лет балки не выдержат.
2) Рассмотрим случай дефектности балок пролетных строений. Как правило это относится к балкам с фасадной стороны. В таких балках наиболее часто происходит коррозия бетона растянутой зоны. Это происходит от замачивания поверхности бетона конструкций осадками , а также при поперечном водостоке по краям тротуарных блоков или по краям плит пролетных строений. В этом случае уменьшается прочность бетона , уменьшается модуль упругости бетона и если на прочность нормальных сечений бетон растянутой зоны не влияет на несущую способность , так как работает бетон сжатой зоны и арматура растянутой зоны. В конечном счете будет происходить нарастание прогибов.
Отсутствие защитного слоя бетона растянутой арматуры и главным образом в средней части пролета. В этом случае уменьшается момент инерции.
Основным видом дефектов железобетонных пролетных строенийявляются трещины в бетоне. Наличие трещин недопустимого раскрытия может привести к интенсивной коррозии арматуры и уменьшению несущей способности конструкции. Особенно опасна коррозия предварительно напряженной проволочной арматуры. Поэтому при содержании железобетонных мостов особое внимание уделяется поддержанию в исправном состоянии гидроизоляции, водоотвода и предупреждению возникновения и развития трещин в первую очередь тех, которые могут снизить несущую способность конструкции. К таким трещинам прежде всего относятся наклонные трещины в стенках и продольные трещины в зоне примыкания плиты проезжей части к стенкам балок.
При эксплуатации сборных конструкций обращается внимание на состояние стыков сборных элементов, наличие в них трещин, сколов бетона и иных дефектов.
Способ ремонта, технология работ и применяемые материалы зависят от характера дефектов, которые по степени влияния на конструкцию могут быть разбиты на три группы:
1. дефекты, не снижающие долговечности и несущей способности конструкции (поверхностные раковины, трещины раскрытием до 0,2 мм, сколы бетона без оголения арматуры и т. д.);
2. дефекты, снижающие долговечность конструкции (трещины раскрытием более 0,2 мм, раковины и сколы с обнажением арматуры);
3. дефекты, снижающие несущую способность конструкции (наклонные трещины в стенках балок, горизонтальные трещины в сопряжении плиты и стенки и т. д.).
Наличие дефектов первой группы не требует срочного проведения ремонтных работ. Эти дефекты могут быть устранены в процессе текущего содержания. Ремонтные работы, связанные с устранением дефектов второй группы, направлены на обеспечение долговечности сооружения, и применяемые материалы должны иметь хорошие защитные свойства. Цель ремонта при дефектах третьей группы – восстановление несущей способности конструкции.
Технология ремонтных работ и применяемые материалы должны удовлетворять требованиям прочностной заделки.
Используемые при ремонте железобетонных мостов материалы в зависимости от вида ремонта должны приобретать после схватывания с бетоном свойства, близкие к цементному камню, либо обладать значительной деформативностью (эластичные герметики).
Для обеспечения качественного ремонта необходимо строгое соблюдение технологии ремонтных работ. Поверхность бетона перед нанесением покрытия должна быть очищена до плотного бетона с обязательным удалением всех следов асфальта, масла, цементного молока. Обнаженная арматура очищается от коррозии до чистого металла. Трещины в бетоне разделываются на клин (рис. 10.1, а) или в виде прямоугольника (рис. 10.1, б). При значительной площади разрушенного бетона с обнажением арматурных стержней на этих участках устанавливают арматурные сетки, прикрепляя их к основной арматуре.
Рис. 10.1 – Схемы разделки трещин: 1 – арматурный стержень; 2 – защитный слой бетона; 3 – трещина
Наиболее эффективным способом заделки трещин является инъектирование в трещины растворов(цементных, цементно-полимерных) или герметиков (рис. 10.2). С этой целью используют ручные или пневматические шприцы и инъекторы – трубчатые или прижимные.
Рис. 1 – Схемы заделки трещин инъектированием: а – принципиальная схема; б – трубчатый инъектор; в – прижимной инъектор; 1 – трещина; 2 – бетон конструкции; 3 – инъектор; 4 – манометр; 5 – сжатый воздух; 6 – емкость с раствором или герметикой; 7 – трубка инъектора; 8 – нагнетаемый в трещину раствор или герметик; 9 – обмазка эпоксидным клеем; 10 – пористая резина; 11 – металлическая планка
Долговечность железобетонных мостов во многом определяется состоянием гидроизоляции и работой водоотводных устройств (водоотводных трубок).
При ремонте гидроизоляции устраивают новый сплошной слой изоляции из нескольких слоев битумной мастики, армированных гидроизолом, или из тонколистовых пластиков. Во всех случаях гидроизоляция должна быть водонепроницаемой, прочной, эластичной, морозо- и теплостойкой, долговечной, стойкой к агрессивности внешней среды. Для повышения срока службы и предупреждения механических повреждений гидроизоляции на нее сверху укладывается защитный слой из цементного раствора толщиной 40–50 мм, армированный проволочной сеткой. При ремонте гидроизоляции балластных корыт допускается применение в качестве защитного слоя песка толщиной не менее 70 мм.
При ремонте гидроизоляции обязательно производится ремонт водоотводных трубок.
Работы по ремонту и замене гидроизоляции являются чрезвычайно трудоемкими и сложными. Они могут выполняться как без перерыва движения поездов, так и с закрытием движения.
Источник
Пролетных строений при ремонте
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ
АРМАТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОДЪЕМКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ПРИ РЕМОНТЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ МОСТОВ
Рассмотрены следующие вопросы:
усиления внешней напрягаемой арматурой железобетонных пролетных строений эксплуатируемых мостовых сооружений как в продольном, так и в поперечном направлениях;
подъемки пролетных строений при выправлении, замене или установке опорных частей.
Цель настоящих Рекомендаций — внедрение прогрессивных технологий при ремонте и реконструкции эксплуатируемых мостовых сооружений.
Применение Рекомендаций позволит сократить не менее чем в 2 раза материалоемкость и стоимость ремонта и реконструкции мостовых сооружений.
«Рекомендации» составлены в развитие «Рекомендаций по усилению напрягаемой арматурой балочных каркасных и предварительно напряженных пролетных строений длиной до 30 м (для опытного применения)» (Союздорнии — Росдорнии, М., 1994 г.).
Настоящие «Рекомендации» составлены на основе исследований различных конструкций и способов усиления балочных железобетонных мостовых сооружений, подъемки железобетонных пролетных строений при выправлении или замене опорных частей, экспериментальных и опытных работ, выполненных в Союздорнии и Росдорнии, с учетом опыта применения рекомендуемых конструкций и технологий в Новгородской области (Новгородавтодор), Кировской области (Управтодор), в г.Кемерово (Объединение транспорта, связи и благоустройства), в Московской области (Мосавтодор) и в других организациях.
В «Рекомендациях» изложены требования, которые необходимо соблюдать при проектировании конструкций усиления, изготовлении и антикоррозионной защите пучков из предварительно напряженной арматуры, их натяжении, а также требования по подъемке пролетных строений при выправке, установке и замене опорных частей. В приложениях к настоящим «Рекомендациям» дан дополнительный материал по проектированию и расчету, изготовлению и натяжению арматуры, перечень оборудования, анкеры, упоры и отгибающие, схемы конструкций усиления, технология работ по защите пучков от коррозии, облегчающий организацию и выполнение этих работ.
Настоящие «Рекомендации» разработали к.т.н. Ю.Н.Саканский, инженеры С.В.Семенов и И.С.Попков (Союздорнии), к.т.н. В.И.Шестериков (Росдорнии), при участии Д.Н.Насонова (Новгородавтодор) и к.т.н. С.А.Мусатова, инженеров В.В.Ладошина и Б.Ф.Яновского, техника Д.Ю.Соловьева (Росдорнии).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. «Рекомендациями» следует руководствоваться при реконструкции или усилении балочных пролетных строений длиной до 30 м, выполненных из цельноперевозимых предварительно напряженных и ненапряженных (каркасных) балок, а также при подъемке пролетных строений с целью выправки, установки или замены опорных частей.
1.2. Усиление и подъемку пролетных строений выполняют по проектам (чертежам), разработанным (или переработанным) с учетом требований действующих нормативных документов СНиП 2.05.03-84*, ВСН 32-89, ВСН 4-81 и настоящих «Рекомендаций».
1.3. Усиление пролетных строений методом установки дополнительной внешней преднапряженной арматуры применяют с целью повышения несущей способности в случаях:
— недостаточной грузоподъемности пролетного строения, построенного по устаревшим нормам или имеющего дефекты и повреждения, снижающие грузоподъемность;
— необходимости увеличения габарита проезда за счет уширения консолей плит крайних балок или устройства накладной плиты (либо другими методами);
— необходимости пропуска по мосту сверхнормативной нагрузки.
Предлагаемый метод усиления дает возможность повысить несущую способность пролетных строений в 1,5-2 раза.
1.4. При усилении нетиповых, а также составных по длине предварительно напряженных пролетных строений работы по расчету, разработке чертежей и технологии работ должны производиться специализированными проектными организациями при участии Союздорнии или Росдорнии.
1.5. Работы по усилению и подъемке пролетных строений выполняют при положительных и отрицательных температурах воздуха.
Омоноличивание упоров, анкерных устройств и концевых участков арматурных пучков при отрицательных температурах выполняют в местных тепляках.
1.6. При работах по усилению и подъемке пролетных строений следует соблюдать правила техники безопасности, изложенные в СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».
2. КОНСТРУКЦИИ УСИЛЕНИЯ БАЛОК ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ
2.1. Пролетные строения усиляют по различным схемам в зависимости от величины напряжений в бетоне и арматуре балок. Схемы усиления балок даны на рис.2.1.
Рис.2.1. Рекомендуемые схемы усиления балок пролетных строений и области их применения:
1 — усиляемая балка; 2 — плита балки; 3 — уширение в нижней части стенки балки;
4 — омоноличиваемый упор; 5 — отгибающее устройство; 6 — пучок
Примеры конструкций усиления балок и пролетных строений приведены в приложении 1.
2.2. В качестве напрягаемой арматуры применяют арматурные канаты класса К-7 диаметром 15 мм по ГОСТ 13840-68* или высокопрочную гладкую проволоку класса В диаметром 5 мм по ГОСТ 7348-81*.
Допускается использовать аналогичные арматурные канаты зарубежного производства при условии всесторонней экспериментальной проверки их соответствия требованиям СНиП 2.05.03-84*.
Предварительно напряженную арматуру защищают от коррозии в соответствии с п.п.2.10-2.12.
2.3. Для закрепления концов натянутых арматурных канатов класса К-7 применяют анкеры, состоящие из обойм, разработанных Союздорнии, под один и четыре каната и конусов по ТУ 4842-000-01393674-93 (3104.00.000 ТУ) «Анкер АК-12», а для пучков из высокопрочной проволоки — анкеры по ТУ 35-1365-80 «Анкер конусный для закрепления пучка из 24 проволок диаметром 5 мм» (см. приложение 6).
Разрешается использовать анкеры, указанные выше, для закрепления пучков из меньшего количества канатов или проволок при условии их симметричного расположения относительно оси анкера.
Допускается использовать другие анкеры при условии их всесторонней проверки на соответствие требованиям отечественных строительных норм.
2.4. Усилие натяжения арматурных пучков передают на балки с помощью стальных:
— внутренних цилиндрических упоров, устанавливаемых в просверленные в бетоне балки отверстия;
— двусторонних парных накладных упоров, прикрепляемых сквозными болтами к боковым поверхностям балки;
— закладных деталей (опорных плит), устанавливаемых на стенку балки.
Конструкция упора определяется усилием, которое необходимо передать на балку, размером поперечного сечения стенки балки в месте передачи усилия с упора на конструкцию и прочностью бетона балки.
Максимальное усилие, которое может передать внутренний упор на бетон типовой балки, составляет 30 тс. Толщина стенки в типовых балках составляет величину от 15 до 20 см, а класс бетона по прочности на сжатие равен В20-В30 (250 — 400 кгс/см). Расчеты на смятие бетона и местные напряжения в бетоне под упором показали, что диаметр внутреннего цилиндрического упора должен быть не менее 80-100 мм (в зависимости от класса бетона), а накладной упор должен крепиться к стенке балки шестью болтами диаметром 24-25 мм.
2.5. Для отгиба пучков применяют стальные отгибающие устройства, которые устанавливают или в сквозные отверстия, просверленные в стенке балки, или на ее нижнюю поверхность.
Конструкции упоров и отгибающих устройств приведены в приложении 2.
Следует обеспечить плотное сопряжение стенки с внутренними цилиндрическими упорами, закладными деталями (опорными плитами), отгибающими устройствами и болтами для крепления накладных упоров при их установке в отверстия, просверленные в балке.
В качестве уплотняющих материалов применяют эпоксидные или полимерцементные клеи и растворы на основе латексов и поливинилацетатной эмульсии.
2.6. Надежное закрепление пучков в упорах обеспечивают установкой основного и устройством дополнительного анкера (см. приложение 6).
2.7. Упоры, анкеры (основной и дополнительный) и наклонные участки пучков, если это предусмотрено проектом, обетонируют. Надежное сцепление нового бетона с бетоном конструкции обеспечивают согласно требованиям п.3.170 СНиП 2.05.03-84* и п.4.13 СНиП 3.06.04-91. Зону обетонирования армируют согласно требованиям п.3.132 СНиП 2.05.03-84*.
Стальные отгибающие устройства защищают от коррозии согласно требованиям п.3.38 СНиП 3.03.01-87 и СНиП 3.04.09-85.
Защитный кожух пучков (см. п.2.10) заводят в зону обетонирования не менее чем на 5,0 см.
2.8. В случае, когда интервал между натяжением пучков и обетонированием упоров превышает один месяц, принимают меры по защите от коррозии упоров, анкеров и участков пучков перед и за упорами путем окраски цементным тестом, полимерцементным раствором и т.д.
В случае, когда интервал между натяжением пучков и обетонированием превышает 3 месяца, на концах пучков устанавливают дополнительно к основному страховочный анкер, конус которого запрессовывают в обойму с усилием не менее 5 тс.
Перед обетонированием упоров и анкеров удаляют антикоррозионное покрытие на участке укладки бетона.
2.9. Рекомендуется защищать от возможных умышленных повреждений участки пучков с защитным кожухом из полиэтилена, расположенных у береговых опор.
Защиту устраивают из стальных труб с внутренним диаметром на 10 мм большим, чем внешний диаметр полиэтиленового рукава (см. п.2.10).
Трубы устанавливают на такой длине пучка, чтобы полностью исключить возможность его умышленного повреждения с опоры и конуса насыпи подходов.
2.10. Для защиты напрягаемой арматуры от коррозии применяют антикоррозионные смазки по ГОСТ 19537-83, ГОСТ 1033-79 и ГОСТ 3333-80.
Для защиты антикоррозионной смазки от влаги и пыли используют полиэтиленовую пленку толщиной не менее 0,08 мм по ГОСТ 10354-82. Для защиты антикоррозионной смазки и полиэтиленовой пленки от механических повреждений применяют защитные кожухи из полиэтиленовых рукавов низкого или высокого давления по ГОСТ 18599-83 или стальные трубы по ГОСТ 3262-75 (СТ СЭВ 107-74).
Внутренний диаметр защитных кожухов должен быть на 10 мм больше, чем диаметр пучка с антикоррозионной смазкой и полиэтиленовой пленкой.
В нижней части защитных кожухов устраивают отверстия с шагом 50-70 см, предназначенные для проветривания пучка и отвода конденсата.
Материалы, технология работ, приемка и контроль качества работ по защите высокопрочной арматуры от коррозии и механических повреждений приведены в приложении 3.
Гарантийный срок службы защиты высокопрочной арматуры от коррозии и механических повреждений составляет не менее 25-30 лет при условии соблюдения всех стадий технологического процесса по устройству защиты по требованиям настоящих «Рекомендаций».
2.11. Работы по устройству антикоррозийной защиты арматуры выполняют как до, так и после установки и натяжения арматуры.
2.12. По согласованию с разработчиками настоящих «Рекомендаций» проектировщиками и заказчиками допускается применять и другие способы защиты высокопрочной арматуры от коррозии и механических повреждений.
3. УСИЛЕНИЕ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ
В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ КАНАТАМИ КЛАССА К-7
3.1. Общие положения.
3.1.1. Арматурные канаты класса К-7 применяют для поперечного обжатия конструкций с целью восстановления или увеличения поперечной жесткости пролетных строений, нарушенной из-за появления дефектов в продольных швах омоноличивания (бездиафрагменные конструкции) или в диафрагмах. Увеличение поперечной жесткости дефектных конструкций обеспечивает проектное распределение усилий между балками от временной нагрузки и тем самым восстановление начальной (проектной) грузоподъемности пролетного строения. В отдельных случаях величины усилий в балках могут быть уменьшены за счет достижения большей жесткости конструкции в поперечном направлении (уменьшения коэффициента поперечной установки). Обжатие конструкций в поперечном направлении используют и с целью увеличения несущей способности диафрагм, которое требуется чаще всего при реконструкции (уширении) пролетных строений.
3.1.2. Настоящие рекомендации распространяются на железобетонные ребристые разрезные (с цельноперевозимыми балками) и температурно-неразрезные пролетные строения мостовых сооружений с габаритами от Г-7 до Г-11,5:
— диафрагменные — с балками длиной от 8,66 м до 32,96 м;
— бездиафрагменные — с балками длиной от 8,66 м до 22,16 м.
3.1.3. Количество поперечных канатов класса К-7 в пролетных строениях определяется расчетом, а для типовых конструкций приведено в таблице 3.1 с указанием числа сечений, где устанавливаются канаты (числа диафрагм), и количества канатов в каждом сечении. Данные таблицы получены на основании перерасчетов типовых пролетных строений с повреждениями в диафрагмах (разрывы по накладкам и диафрагмам по всей длине) и продольных швах омоноличивания (разрушен бетон швов настолько, что связь между балками рассматривается как шарнирная).
Область применения канатов класса К-7 при усилении пролетных строений путем поперечного обжатия
Число сечений для установки канатов (количество канатов в сечении) для габаритов:
Источник