Эксплуатационное и напряженное состояние плиты проезжей части сборных балочных пролетных строений автодорожных мостов

Abstract

Плита проезжей части в пролетных строениях мостов работает как упруго защемленная в ребрах и принимает участие в перераспределении усилий от действующих нагрузок в продольном и поперечном направлениях. Кроме того, под воздействием временных нагрузок в плите возникают положительные и отрицательные моменты, поэтому плиту непрерывно армируют в верхней и нижней зонах. В связи с этим важнейшим условием является обеспечение равнопрочности швов по отношению к основной конструкции. Практикой применения сборного железобетона доказано, что местом нарушения монолитности соединений является контакт между омоноличивающим стыковой зазор бетоном и поверхностью стыкуемых элементов. Более того, если нарушение сплошности в сопряжении нового и старого бетонов и не влечет за собой снижение прочности и деформативных свойств элементов соединения, такой стык, как правило, не удовлетворяет требованиям эксплуатационной надежности. Для моделирования условий работы стыковых швов балок и установления качества сцепления старого и нового бетонов были выполнены экспериментальные исследования на моделях. По результатам экспериментов было установлено, что качество подготовки стыкуемых бетонных поверхностей влияет на монолитность конструкции. Для оценки степени влияния напряжения на плиту были выполнены пространственные расчеты. В качестве расчетной схемы было принято сечение пролетного строения длиной 33 м с расстоянием между балками 2,1 м. Прочностные характеристики бетона балок и швов – по результатам, полученным при обследовании. Нагрузка принята по схеме НК-80 по оси шва омоноличивания. Расчет выполнен методом конечных элементов. В результате расчетов были получены значения напряжений σx, σy, τvn. Расчетный анализ напряженного состояния в плите, рассекаемой швом омоноличивания, показал характер распределения усилий в элементах в поперечном и продольном направлениях, их концентрацию в отдельных сечениях. Полученные результаты экспериментальных и теоретических исследований дают возможность считать, что ряд дефектов (трещины, нарушение целостности бетона), обнаруженных в плите пролетных строений, возникли при сочетании таких факторов, как некачественная подготовка поверхностей бетонирования швов омоноличивания и значительные напряжения по нижним фибрам плиты от эксплуатационных нагрузок, особенно при неблагоприятных условиях, например низких температурах и промерзании бетона при большой влажности.