Способы усиления тела опор мостов и их фундаментов.

Разрушение ж/б опор мостов происходит в результате образования вертикальных трещин (от вторичного поля напряжений и потери устойчивости отдельных столбиков.).

Условие прочности внецентренного-сжатого элемента

При λ_h ≤ 14 = ;

N φ _b A_b + R_sc A_s.tot)

R_b – сопротивление бетона сжатию;

A_b – площадь поперечного сечения стойки;

R_sc – расчетное сопротивление продольной арматуры сжатию;

A_s.tot – суммарный расход продольной арматуры;

φ – коэффициент продольного изгиба (коэффициент устойчивости).

Для увеличения коэффициент продольного изгиба (φ) необходимо уменьшить гибкость путем уменьшения расчетной длины сжатия или увеличить размеры поперечного сечения стойки.

В качестве примеров уменьшения гибкости стойки опоры возможны следующие схемы:

1) Обетонирование стойки в нижней части на уровне сопряжения с фундаментом. (ростверком);

2) Увеличить размеры поперечного сечения, например ж/б рубашкой. Этот метод трудоемкий, так как требуется усиление по всей высоте и сложно обеспечить совместную работу старого и нового бетонов. Возникают дефекты в виде усадочных трещин как по толщине рубашки так и по плоскостям сопряжений. Такое усилие малоэффективно с возможностью усиления до 10-15%.

Одним из способов усиления сжатых элементов является заключение стойки в обойму. Например в стальную обойму с поперечным обжатием или в обойму с применением высокопрочного композитного материала (холст из углеволокна).

а ≥ 100 мм;

с ≥ 100 мм.

N φ _b A_b + R_sc A_s.tot + ΔA_s R_y)

1- уголки

2- планка из полосовой стали с предварительным напряжением

3- обертывающая сетка

4- защитный слой бетона (торкретбето)

Возможно применение тиксотропных бетонов с нанесением вручную с помощью шпателя.

Обертывание стойки высокопрочными холстами на эпоксидном клее. При заключении стойки в обойму мы достигаем увеличение расчетного сопротивления сжатию: R_b^* при фактической прочности R_b:

R_b^* > R_b

Фундаменты на естественном основании усиливаются путем их уширения.

Усиление свайного фундамента осуществляется путем забивки дополнительных свай и развитием ростверка.

Способы усиления фундаментов устоев:

1) Замена грунта насыпи на грунт с большим значением угла внутреннего трения.

2) Устройство в основании контрфорсов или распорных креплений в виде распорки и массивного упора, который заанкерен в грунте.

3) Добавление пролетов, что обеспечивает перекрытие неустойчивого грунтового участка.

4) Укрепление грунтового основания различными химическими способами, например, замораживание.

При уширении опор следует в максимальной степени использовать существующие конструкции и все возможности уширения без переустройства фундаментов или уширения свайных промежуточных опор, что упрощает и удешевляет работы по реконструкции моста. Максимальное использование возможности опор связано с учетом упрочнения грунтов от длительной эксплуатации при оценке несущей способности по грунту.

Схемы уширения опор могут быть отнесены к трем группам - уширение только ригеля (В), ригеля и тела опоры (Г) и уширение всей опоры, в том числе с фундаментом (Д).

При уширении по группе В наращиваемая часть ригеля (насадки) должна быть надежно соединена с существующей конструкцией. Причем она может бытьвыполнена из железобетона, предварительно напряженного железобетона плипрокатных стальных элементов. В качестве ориентира для выбора техническогорешения могут быть использованы схемы, представленные на рис. 3.1.

Рис. 3.1.Схемы уширения ригеля опор:

а - добавление железобетонныхблоков (с обжатием высокопрочной арматуры); б, г - уширение стальным прокатным профилем: в - уширение консоли с усилениемригеля над крайними спаями: д -уширение консоли с устройством кронштейна; 1 - железобетон; 2 -стальной профиль

Подкосы выполняют из металлических или железобетонных элементов. Для восприятия распора от подкосов уширенных стоечных или столбчатых опор к насадкам (сбоку - или снизу) при бетонируют охватывающие пояса, арматуру которых рассчитывают на полное горизонтальное усилие в насадке. Объединение бетонных массивов с телом опоры осуществляют железобетонными рубашками, охватывающими тело опор.

Уширение промежуточных опор с развитием тела и ригеля осуществляют, как правило, не более чем на 3 м в каждую сторону. При уширении массивной опоры более чем на 2 м в каждую сторону пристраиваемые железобетонные массивы поверху и понизу должны быть прикреплены охватывающими железобетонными поясами через 3- 4 м по высоте опоры. При значительном наклоне торцовых граней массивных опор допускается устройство приштрамбованных массивов только в верхней части опоры(рис. 3.3, а).

Рис. 3.2. Схемы уширения стоечных (а. б) и столбчатых (в) опор за счетразвития их тела

Рис. 3.3. Схемы уширения массивных опор за счет развития их тела на части высоты (а) ина всей высоте (б)

Безфундаментные устои уширяют добивкой свай с развитием в обе стороны ригеля и шкафной стенки (рис. 3.5). Причем сваи могут быть забиты как в заранее уширенные конуса, так и до отсыпки новой части конуса.

Массивные устои (устои с обратными стенками и открылками) уширяют путем забивки свай с двух сторон, развитием ригеля (устройством нового ригеля) или возведением с двух сторон Г-образных в плане пристроек.

Рис. 3.4. Схемы уширения промежуточных опор сразвитием фундамента опор:

а - одностороннее или двустороннее; б - двустороннее; в - одностороннее

Рис. 3.5.Схемы уширения устоев:

а - расширение насадки с объединением по сваям; б- забивка дополнительныхсвай в заранее уширенную насыпь; в -пристройка конструкций к массивным устоям

1 - существующий ригель (насадка); 2 - удаленный открылок; 3 -монолитные конструкции уширения; 4 - сборныеконструкции уширения; 5 - дополнительныесван