Еще об армировании преднапряженных балок автодорожных мостов

В статье "Об армировании предварительно напряженных балок автодорожных мостов" ("Строительство и недвижимость" № 18, 16.04.2002, с. 6) приведен способ изготовления предварительно напряженной железобетонной мостовой балки с учетом навивки преднапряженной нити (высокопрочной проволоки) в ребре балки на комплекты пар внутренних концевых и промежуточных анкеров, предложенный авторами. При этом образуются слои последовательного армирования симметричными и асимметричными участками напрягаемой нити по патенту РБ № 3672, смещенными друг относительно друга в четных и нечетных слоях нити.

В известном техническом решении "Белгипродора" армирование 15 м мостовых балок выполнено в виде трех отдельных пучков, расположенных на различной высоте по сечению балки. Отсутствие замкнутых петель по концам пучков (с обрезанием петель после термообработки бетона балки) не позволяет обеспечить равномерность натяжения пучков нити в ребре балки и тем самым обеспечить надежность конструкции. Отсутствие надежных концевых анкеров приводит к ползучести пучков арматуры в бетоне балки. Поэтому конструкция балки не обладает достаточной прочностью, жесткостью, трещиностойкостью и морозостойкостью.

Авторами данной работы дополнительно к патентам РБ №№ 3485, 4129 разработана схема навивки одного ряда первых четырех слоев непрерывной преднапряженной нити на внутренние концевые и промежуточные анкеры (рис. 1).
Слои нити для более удобного представления навивки изображены на рис. 1 различными цветами: 1-ый слой — участки 1-12 — фиолетовым, 2-ой слой — участки 13-24 — красным, 3-ый слой — участки 25-36 — черным и 4-ый слой — участки 37-48 — зеленым.
В каждом слое имеются участки симметричной и асимметричной навивки нити на внутренние промежуточные и концевые анкеры, остающиеся в бетоне после формования и термообработки балки. С применением конструкции внутренних анкеров (а. с. СССР № 1052638) появляется возможность обхвата внутренних анкеров дополнительными петлями на концевых участках непрерывной преднапряженной нити. Обхват анкеров дополнительной петлей с поворотом на 360° создает независимость в работе каждого участка нити арматуры.
Пример навивки одного из слоев преднапряженной нити приведен в предыдущей статье. В настоящей статье на рис. 1 изображена навивка слоями преднапряженной нити так, что второй слой навивки получается из первого, а четвертый — из третьего путем поворота слоя навивки вокруг продольной оси на 180°, а третий слой — из первого и четвертый — из второго путем поворота слоя навивки вокруг поперечной оси балки. Таким образом, последующие слои навивки получаются продолжением предыдущих, повернутых относительно осей балки. Отметим, что при четырех слоях навивки преднапряженной нити образуется один ряд непрерывной замкнутой нити струнной арматуры с одинаковым количество различных симметричных и асимметричных участков длины непрерывного армирования преднапряженной нити.
В данной работе слой навивки, обозначенный красным цветом на рис. 1, соответствует схеме навивки, изображенной в предыдущей статье.
При механизированной навивке (с помощью намоточных машин) создается возможность обхвата анкеров дополнительными петлями на 360°, что позволяет образовать меньшей длины участки непрерывного армирования. При этом каждый участок непрерывной нити будет самостоятельным участком навитой нити, что позволит увеличить несущую способность балки по изгибающему моменту при равномерно распределенной нагрузке.
Равнодействующая воспринимается как сумма сил, приложенных посредине каждого участка нити (между соответствующими анкерами) по длине балки.

На рис. 2 изображен один из слоев ряда навитой нити с обхватом дополнительными петлями на 360° внутренних анкеров, расположенных на концевых участках навитой нити (по ходу навивки). Слой (см. рис. 2) с петлями на анкерах соответствует слою навивки нити без обхвата анкеров, обозначенным на рис. 1 красным цветом.
Возможно также осуществить навивку непрерывной нити с обхватом дополнительными петлями на анкеры не только на концевых участках, но и на промежуточных частях, расположенных между последовательными парами анкеров. Такая схема навивки преднапряженной нити одного из слоев, приведенного на рис. 2, полученного из рис. 1, но с учетом обхвата всех внутренних анкеров дополнительными петлями на 360°, расположенными на каждом концевом и промежуточном участках нити, приведена на рис. 3. Здесь 1-6 — номера анкеров, 1-ый участок состоит из четырех частей нити, изображенных фиолетовым цветом — 13А, 13Б, 13В, 13Г. 2-ой участок состоит из трех частей нити, обозначенных фиолетовым цветом — 14А, 14Б, 14В. 3-ий участок состоит из двух частей, обозначенных красным цветом — 15А, 15Б. 4-ый участок состоит из одной части, обозначенной красным цветом — 16А. 5-ый участок состоит из трех частей, обозначенных синим цветом — 17А, 17Б, 17В. 6-ой участок состоит из четырех частей, обозначенных синим цветом — 18А, 18Б, 18В, 18Г. 7-ой участок состоит из двух частей, обозначенных розовым цветом — 19А, 19Б. 8-ой участок состоит из одной части, обозначенной розовым цветом — 20А. 9-ый участок состоит из двух частей, обозначенных зеленым цветом — 21А, 21Б. 10-ый участок состоит из четырех частей, обозначенных зеленым цветом — 22А, 22Б, 22В, 22Г. 11-ый участок состоит из пяти частей, обозначенных черным цветом — 23А, 23Б, 23В, 23Г, 23Д. 12-ый участок состоит из пяти частей, обозначенных черным цветом — 24А, 24Б, 24В, 24Г, 24Д.

От торцов балки (см. рис. 3) в одном слое — на крайних частях балки (от первого до второго и от пятого до шестого анкеров) — расположено по четыре участка нити, далее — на промежуточных частях (от второго до третьего и от четвертого до пятого анкеров) — по восемь участков нити, а в средней части (от третьего до четвертого анкера) — по двенадцать участков нити. Таким образом, средняя часть (по количеству нитей) по отношению к крайней усилена в 3 раза, а по отношению к промежуточным частям — в 1,5 раза.
Отсюда видно, как эффективно армировать балки с учетом симметричной и асимметричной навивки непрерывной преднапряженной нити при минимальных четырех слоях навивки в одном ряду навивки для восприятия изгибающих моментов в средней части балки при равномерно распределенной нагрузке.
Применение предложенного метода непрерывной навивки преднапряженной нити на каждый анкер с дополнительными петлями создает возможность сократить при этом расход струнной арматуры по сравнению с известным методом, повысить производительность труда на арматурных работах, увеличить несущую способность балки.
Применение непрерывной замкнутой преднапряженной нити арматуры с учетом симметричной и асимметричной навивки нити на внутренние концевые и промежуточные анкеры создает возможность избежать образования нерабочих участков армирования (обернутых бумагой или пленкой на приопорных частях балки) и тем самым экономить арматуру.
Разработанная конструкция внутренних концевых и промежуточных анкеров создает возможность сохранить непрерывную замкнутую нить в теле изделия, избегая обрезания петель (концевых участков) нити арматуры.
Наличие петли на внутреннем анкере, облегченной конструкции, изменяет характер работы арматуры в бетоне, обеспечивает работу замкнутой нити в основном не по трению сцепления ее с бетоном, а на разрыв в бетоне при обеспечении прочности на сжатие бетона в верхней части балки.
Разработанные технические решения по армированию предварительно напряженных балок автодорожных мостов в виде замкнутой непрерывной преднапряженной нити на внутренние концевые и промежуточные анкеры возможно применить к армированию плит, оболочек и т. п. в различных отраслях промышленности.

Эдуард ПОДЛОЗНЫЙ, к. т. н., доцент БГУИР, докторант БНТУ,
Павел ТИМОХИН, инженер