RU2208082C2

RU2208082C2 - Process of erection of monolithic reinforced concrete bridge supports-walls

Info

Publication number: RU2208082C2
Application number: RU2001125023/03A
Authority: RU
Inventors: В.П. Величко; В.В. Пассек; Е.А. Антонов; А.А. Цернант; А.И. Цимеринов; В.В. Заковенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт транспортного строительства"
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-07-10

Abstract

FIELD: bridge construction. SUBSTANCE: process can find use in erection of various structures, in all cases when substantial interruption in laying concrete in foundation or chute on one side and walls of vault of tunnel or tube on other side is anticipated. Process includes operations of preparation of base for support-wall, mounting of attachments and reinforced cage for concrete laying in foundation and wall. Salient feature of process lies in that operation of preparation of base includes arrangement of thixotropic underlayer, concrete in foundation is laid in individual blocks along length of structure with arrangement of expansion joints between adjacent blocks. Length of each block encased in concrete is established from two conditions L≤15 m and L≤kh m where h is height of erected wall, m; k=0.8...1.5 is correction factor depending on local conditions. Wall is treated with concrete over entire length and height. EFFECT: increased resistance of monolithic reinforced structures to cracks. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано при возведении монолитных железобетонных мостовых опор-стенок, протяженных подпорных стенок, монолитных железобетонных тоннелей и водопропускных труб, во всех случаях, когда предполагается существенный перерыв в бетонировании фундамента или лотка с одной стороны и стен и свода тоннеля или трубы с другой. The invention relates to the field of bridge construction and can be used in the construction of monolithic reinforced concrete bridge supports, walls, extended retaining walls, monolithic reinforced concrete tunnels and culverts, in all cases where a significant break in the concreting of the foundation or tray on one side and the walls and arch of the tunnel is assumed or pipes on the other.

Известен способ бетонирования сооружений большой длины с применением расчленения их по длине с сохранением непрерывной продольной рабочей арматуры и применением поперечных швов, которые герметизируют снаружи клеевыми, битумными материалами или бетоном (раствором) с добавками, повышающими водонепроницаемость (В.П. Каменцев, Л.Б. Мойжес. Современные методы бетонных работ при строительстве мостов. М., Изд-во "Транспорт", 1972 г., стр. 126-127). A known method of concreting structures of long lengths using their lengthwise separation while maintaining continuous longitudinal working reinforcement and using transverse joints that are sealed on the outside with adhesive, bituminous materials or concrete (mortar) with additives that increase water resistance (V.P. Kamentsev, L.B. Mojes. Modern methods of concrete work in the construction of bridges. M., Publishing House "Transport", 1972, pp. 126-127).

Недостаток этого способа бетонирования протяженного сооружения в том, что он требует расчленения последнего по всему поперечному сечению и подходит скорее для железобетонных плит перекрытий и аэродромных или дорожных покрытий. При использовании его для бетонирования протяженного сооружения в виде мостовой опоры-стенки возникает противоречие: при их сооружении неизбежно возникает технологический перерыв бетонирования на контакте нижнего и верхнего ярусов. Перерыв приводит к появлению разности температур между фундаментом и стенкой в момент твердения бетона в стенке. Причем более высокая температура формируется в верхнем ярусе-стенке. После выравнивания температур бетона в ярусах в верхнем возникают растягивающие напряжения, нередко приводящие к вертикальным сквозным трещинам, которые с определенным шагом повторяются по всей длине протяженного сооружения. Для борьбы с этими трещинами применяют температурно-усадочные швы, наибольшее расстояние между которыми для монолитных сплошных конструкций зданий, находящихся на открытом воздухе, ограничивают 25 метрами, для железобетонных конструкций тоннелей толщиной 20-60 см наибольшее расстояние между швами рекомендуется в диапазоне 20-40 м. Однако и это мероприятие, как показала практика, оказывается недостаточным: расстояние между сквозными вертикальными трещинами, как правило, на порядок меньше расстояния между температурно-усадочными швами. The disadvantage of this method of concreting an extended structure is that it requires dismemberment of the latter over the entire cross section and is more suitable for reinforced concrete floor slabs and airfield or road surfaces. When using it for concreting an extended structure in the form of a bridge support-wall, a contradiction arises: during their construction, a technological interruption of concreting inevitably occurs at the contact of the lower and upper tiers. The break leads to the appearance of a temperature difference between the foundation and the wall at the time of hardening of concrete in the wall. Moreover, a higher temperature is formed in the upper tier-wall. After the concrete temperatures are equalized in the upper tiers, tensile stresses arise, often leading to vertical through cracks, which are repeated with a certain step along the entire length of the extended structure. To deal with these cracks, heat-shrink seams are used, the maximum distance between which is limited to 25 meters for monolithic continuous structures of buildings in the open air; for reinforced concrete structures of tunnels with a thickness of 20-60 cm, the largest distance between joints is recommended in the range of 20-40 m However, this event, as practice has shown, is insufficient: the distance between the through vertical cracks, as a rule, is an order of magnitude smaller than the distance between the heat-shrinkable joints.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ возведения массивных бетонных опор, включающий операции подготовки основания под опору, монтажа оснастки и арматурного каркаса для бетонирования фундамента и тела опоры, бетонирование фундамента и тела опоры с последующим выдерживанием конструкции при заданном температурно-влажностном режиме до достижения ею требуемых эксплуатационных параметров и разборки оснастки. Бетонирование фундамента осуществляют в два этапа, причем на первом этапе бетонируют основную часть фундамента, оставляя в центре верхней части его незабетонированную нишу, затем монтируют оснастку и арматурный каркас для бетонирования тела опоры, бетонируют нишу, а по прошествии времени после окончания бетонирования ниши бетонируют тело опоры. (Патент РФ 2165491, бюл. 11, 2001 г). Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a method of erecting massive concrete supports, including the preparation of the base under the support, installation of equipment and reinforcing cage for concreting the foundation and support body, concreting the foundation and support body, followed by maintaining the structure at a given temperature humid mode until it reaches the required operational parameters and dismantling equipment. Concreting of the foundation is carried out in two stages, and at the first stage, the main part of the foundation is concreted, leaving its unblocked niche in the center of the upper part, then the equipment and reinforcing cage are mounted for concreting the support body, the niche is concreted, and after the time has passed after concreting the niches, the support body is concreted . (RF patent 2165491, bull. 11, 2001).

Недостаток этого способа состоит в том, что применение ниши при бетонировании протяженных монолитных железобетонных опор-стенок не позволяет уменьшить разницу температур в момент твердения бетона стенок между смежными по высоте участками опоры (фундаментом и стенкой), а значит и не позволяет повысить качество и долговечность возводимых конструкций. The disadvantage of this method is that the use of a niche for concreting extended monolithic reinforced concrete support walls does not allow to reduce the temperature difference at the time of hardening of concrete walls between adjacent support sections (foundation and wall), and therefore does not allow to improve the quality and durability of erected designs.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения трещиностойкости монолитных железобетонных конструкций путем обеспечения возможности свободных перемещений при возникновении температурно-усадочных деформаций стенки в период ее твердения и остывания в случае большого перерыва между бетонированием фундамента (ростверка) и стенки. The present invention solves the problem of increasing the crack resistance of monolithic reinforced concrete structures by providing the possibility of free movement in the event of temperature-shrinkage deformation of the wall during its hardening and cooling in the event of a large break between concreting the foundation (grillage) and the wall.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в способе возведения монолитных протяженных опор-стенок, включающем операции подготовки основания под опору-стенку, монтажа оснастки и арматурного каркаса для бетонирования фундамента, бетонирования фундамента, монтажа оснастки и арматурного каркаса для бетонирования стенки, бетонирования стенки, последующего выдерживания конструкции при заданном температурно-влажностном режиме до достижения ею требуемых эксплуатационных параметров и разборки оснастки, операция подготовки основания включает устройство тиксотропного подстилающего слоя, бетонирование фундамента ведут отдельными блоками по длине конструкции с устройством температурно-усадочных швов между смежными блоками, при этом длина каждого бетонируемого блока должна удовлетворять двум неравенствам L≤15 м и L≤kh, где h - высота возводимой стенки, м; k=0,8...1,5 - поправочный коэффициент, зависящий от местных условий; стенку же бетонируют сразу на всю ее длину и высоту. The essence of the invention lies in the fact that in the method of erection of monolithic extended support walls, including the preparation of the base under the support wall, mounting equipment and reinforcing cage for concreting the foundation, concreting the foundation, mounting equipment and the reinforcing cage for concreting the wall, concreting the wall, subsequent curing of the structure at a given temperature and humidity conditions until it reaches the required operational parameters and dismantling the equipment, the operation of preparing the main The unit includes a thixotropic underlayer, concreting the foundation is carried out in separate blocks along the length of the structure with the device of heat-shrinkable joints between adjacent blocks, while the length of each concrete block must satisfy two inequalities L≤15 m and L≤kh, where h is the height of the wall being erected , m; k = 0.8 ... 1.5 - correction factor, depending on local conditions; the wall is concreted immediately over its entire length and height.

Сущность изобретения поясняется чертежами,
где на фиг. 1 схематически изображен фасад возводимой монолитной железобетонной опоры-стенки на естественном основании;
на фиг.2 - фасад опоры-стенки на свайном основании;
на фиг.3 - распределение растягивающих температурных напряжений в протяженной стенке на едином фундаменте;
на фиг.4 - то же, на фундаменте, расчлененном на блоки.The invention is illustrated by drawings,
where in FIG. 1 schematically shows the facade of a monolithic reinforced concrete support-wall being erected on a natural base;
figure 2 - the facade of the support wall on the pile base;
figure 3 - distribution of tensile temperature stresses in an extended wall on a single foundation;
figure 4 is the same on the foundation, divided into blocks.

Способ возведения монолитных железобетонных, преимущественно мостовых опор-стенок заключается в следующем. The method of construction of monolithic reinforced concrete, mainly bridge support walls is as follows.

Вначале ведут подготовку основания под возводимую конструкцию опоры-стенки 1. Подготовка основания включает устройство тиксотропного подстилающего слоя 2, представляющего собой укладку материала, уменьшающего коэффициент трения бетона по основанию. Например, это могут быть два слоя полиэтиленовой пленки, рубероида, пергамина со смазкой между ними из глинобитумной пасты, асфальтовой мастики, отработанного масла и т.п. В случае свайного основания принимают меры, обеспечивающие продольную податливость в грунте верхней части свай. Фундамент или ростверк 3 бетонируют частями (блоками), соблюдая условие L≤kh, где L - длина бетонируемой части (блока) м; h - высота стенки, м; k=0,8...1,5 поправочный коэффициент, зависящий от местных условий; зазоры или поперечные швы 4 между частями (блоками) заполняют демпфирующим материалом, например листовым материалом "мостопласт", резиноподобным герметиком, резинобитумной смесью и т.п., а для ростверка делают проверку расчетом: термоупругая жесткость поперечного сечения стенки должна превышать продольную жесткость одной части расчлененного ростверка. First, the base is prepared for the construction of the support-wall 1. The base preparation includes the installation of a thixotropic underlayer 2, which is a laying of material that reduces the coefficient of friction of concrete on the base. For example, it can be two layers of a polyethylene film, roofing material, glassine with a grease between them from adobe paste, asphalt mastic, waste oil, etc. In the case of a pile foundation, measures are taken to ensure longitudinal compliance in the soil of the upper part of the piles. The foundation or grillage 3 is concreted with parts (blocks), observing the condition L≤kh, where L is the length of the concrete part (block) m; h - wall height, m; k = 0.8 ... 1.5 correction factor depending on local conditions; the gaps or transverse seams 4 between the parts (blocks) are filled with damping material, for example, bridgeoplast sheet material, rubber-like sealant, rubber-bituminous mixture, etc., and for the grillage they are checked by calculation: the thermoelastic stiffness of the wall cross-section must exceed the longitudinal stiffness of one part dissected grillage.

Чтобы не возникали сквозные вертикальные трещины при сооружении монолитной железобетонной опоры-стенки разность температур бетона фундамента в момент твердения бетона стенки не должна превышать 10-15^oС. Иначе после выравнивания температур по высоте в нижней части стенки возникнут недопустимые растягивающие напряжения. На практике сохранить такую небольшую разницу температур бетона не удается. В процессе твердения бетона в стенке происходит его разогрев за счет экзотермии цемента до 40-50^oС. Если фундамент забетонирован недавно, то он тоже разогрет, и проблем нет. Однако по производственным причинам часто не удается сразу вслед за фундаментом забетонировать стенку. В лучшем случае перерыв равен времени, необходимом на монтаж арматурного каркаса и др. оснастки для бетонирования стенки, в худшем разрыв в сроках достигает нескольких месяцев. За это время фундамент успевает остыть.So that through vertical cracks do not occur during the construction of a monolithic reinforced concrete support-wall, the temperature difference of the foundation concrete at the time of hardening of the concrete of the wall should not exceed 10-15 ^o С. Otherwise, after equalizing the temperatures along the height, unacceptable tensile stresses will arise in the lower part of the wall. In practice, it is not possible to maintain such a small temperature difference in concrete. In the process of hardening of concrete in the wall, it heats up due to exothermic cement to 40-50 ^o C. If the foundation is concreted recently, then it is also warmed up, and there are no problems. However, for operational reasons, it is often not possible immediately after the foundation to concrete the wall. In the best case, the break is equal to the time required for the installation of the reinforcing cage and other equipment for concreting the wall; in the worst case, the gap in time reaches several months. During this time, the foundation manages to cool.

Таким образом, техническое противоречие, которое разрешает данное изобретение, заключается в том, что, с одной стороны, разогрев стенки до 40-50^oС неизбежен за счет экзотермии цемента, а с другой, удержать в реальных условиях производства на том же уровне температуру фундамента не удается, поскольку длительные перерывы в бетонировании неизбежны. Разогрев же фундамента перед бетонированием стенки весьма затруднен прежде всего по экономическим соображениям.Thus, the technical contradiction that this invention permits is that, on the one hand, wall heating to 40-50 ^o C is inevitable due to the exotherm of the cement, and on the other hand, to keep the foundation temperature in real production conditions at the same level fails because long interruptions in concreting are inevitable. Heating the foundation before concreting the wall is very difficult primarily for economic reasons.

Решение технического противоречия заключается в том, что в предлагаемом способе расчлененный фундамент "позволяет" остывающей стенке свободно сокращаться в продольном направлении, а возникающие температурные напряжения в стенке не превышают предельно допустимых. Пояснение сказанного дается сравнением полей температурных напряжений в протяженной стенке на едином фундаменте (фиг.3) и на расчлененном (фиг.4). В результате разности температур Δt в момент замыкания стенки и фундамента после выравнивания температур по высоте стенка должна сократиться по длине на величину ε = -αΔt, где α- коэффициент линейного температурного расширения бетона. Однако стенка соединена с фундаментом и потому они работают совместно. Это приведет к образованию в поперечном сечении продольных упругих температурных напряжений σ = εE, где Е - модуль упругости бетона. На фиг.3 разная величина этих напряжений показана разным цветом по фасаду стенки. В нижней части стенки напряжения имеют достаточно большую величину и убывают только у краев стенки. В практике мостостроения такие напряжения приводят к образованию в стенках вертикальных сквозных трещин, которые с практически постоянным шагом повторяются по длине стенки, начинаясь примерно на расстоянии h/2 от ее начала и заканчиваясь на таком же расстоянии от ее конца. В предлагаемом способе остывающая стенка, сокращаясь по длине, увлекает за собой отдельные блоки фундамента, сжимая демпфирующее заполнение в швах между блоками. Тиксотропный подстилающий слой обеспечивает свободу продольного перемещения блоков фундамента. В результате растягивающие напряжения резко сокращаются (фиг.4) и при соблюдении неравенств L≤kh и L≤15 м не достигают значений, которые приводят к трещинообразованию. The solution to the technical contradiction is that in the proposed method, the dissected foundation “allows” the cooling wall to contract freely in the longitudinal direction, and the resulting temperature stresses in the wall do not exceed the maximum allowable. An explanation of the foregoing is given by comparing the fields of temperature stresses in an extended wall on a single foundation (figure 3) and on a dissected one (figure 4). As a result of the temperature difference Δt at the moment of closure of the wall and the foundation after equalizing the temperatures along the height, the wall should decrease in length by ε = -αΔt, where α is the coefficient of linear thermal expansion of concrete. However, the wall is connected to the foundation and therefore they work together. This will lead to the formation in the cross section of longitudinal elastic temperature stresses σ = εE, where E is the elastic modulus of concrete. In Fig. 3, the different values of these stresses are shown in different colors along the wall facade. In the lower part of the wall, the stresses are quite large and decrease only at the edges of the wall. In the practice of bridge building, such stresses lead to the formation of vertical through cracks in the walls, which are repeated with an almost constant step along the length of the wall, starting at a distance of h / 2 from its beginning and ending at the same distance from its end. In the proposed method, the cooling wall, decreasing in length, carries along individual blocks of the foundation, compressing the damping filling in the seams between the blocks. The thixotropic underlayer provides freedom of longitudinal movement of the foundation blocks. As a result, tensile stresses are sharply reduced (Fig. 4) and, subject to the inequalities L≤kh and L≤15 m, do not reach values that lead to cracking.

Эффективность предложенного способа возведения монолитных железобетонных мостовых опор-стенок определяется тем, что резко снижается опасность трещинообразования в стенках при большом перерыве бетонирования фундамента и стенки. The effectiveness of the proposed method for the construction of monolithic reinforced concrete bridge supports-walls is determined by the fact that the risk of cracking in the walls is sharply reduced with a large break in the concreting of the foundation and wall.

Claims

A method of erecting monolithic reinforced concrete predominantly bridge support-walls, including the operations of preparing the base for the support-wall, mounting equipment and reinforcing cage for concreting the foundation, installing equipment and reinforcing cage for concreting the wall, subsequent curing of the structure at a given temperature and humidity regime until it reaches the required operational parameters and disassembly of equipment, characterized in that the operation of preparing the base includes a thixotropic bedding device layer, concrete foundations are separate units along the length of the device structure contraction joints between adjacent blocks, the length of each block is determined concreting of the two conditions L≤15 m and L≤kh, where h - height of the erected wall, m; k = 0,8 ... 1,5 - correction factor, depending on local conditions, the wall is concreted immediately to its entire length and height.