CC BY
10Усиление железобетонных балок железнодорожных мостов композиционными материалами
Бакдурди Ибрагимович Матниязов Баходир Уктамович Сагатов Джизакский политехнический институт Абд Ал Ислам Апроилов Московский автомобильно-дорожный государственный университет
Аннотация: В статье отражена методология, результаты и особенности проведенных исследований по оценке прочности железобетонных тавровых балок. Показана методика использования высокопрочных полимерных композитов для усиления железобетонных изгибаемых элементов. Приведена характеристика испытанных образцов, методика испытаний, показано влияние основных факторов, влияющих на прочность балок.
Ключевые слова: тавровые балки, усилия и деформации сдвига, наклонные трещины и силы зацепления
Strengthening reinforced concrete beams of railway bridges
with compositional materials
Bakdurdi Ibragimovich Matniyazov Baxodir Uktamovich Sagatov Jizzakh Polytechnic Institute Abd Al Islam Aproilov
Moscow Automobile and Road Construction State Technical University
Abstract: The article reflects the methodology, results and features of studies on assessing the strength of reinforced concrete Taurus beams. The methodology for using high -strength polymer composites is shown to enhance reinforced concrete bending elements. The characteristic of tested samples, testing methods is given, the influence of the main factors affecting the strength of the beams is shown.
Keywords: T-beams, efforts and deformations of a shift, inclined cracks and hooking forces
Вопросы оценки технического состояния и усиления железобетонных мостов и сооружений являются основными при их эксплуатации, так как во многих из них при обследовании обнаруживаются серьёзные повреждения от
WWW.OPENSCIENCE.UZ / issn 2181-0842 687 LMJ^^^B
совместного действия эксплуатационных нагрузок и окружающей среды. Эти повреждения, накапливаясь и развиваясь со временем, снижают их несущую способность и могут привести к катастрофическим последствиям. Наиболее опасными дефектами являются сокращения площади сечения арматуры в результате её коррозии и трещины, развивающиеся в при опорных наклонных сечениях балочных пролетных строений мостов. Известны многие традиционные методы усиления в т.ч. распространенный метод усиления стенки тавровых балок стальными листами или усиление растянутой зоны с использованием стальных накладок и тяжей. В месте с тем в последние годы наиболее эффективным методом усиления бетонных конструкций является использование угле пластиковых волокнистых материалов (УПВМ), которые, отличаясь высокими прочностными и технологическими характеристиками, используются для внешнего усиления поврежденной зоны конструкций.
Целью наших исследований являлось изучение прочности и видов разрушения при срезе железобетонных тавровых балок, усиленных угле пластиковыми полимерными волокнистыми материалами (УПВМ).
В общей сложности были изготовлено и испытано в лаборатории 16 тавровых (тавровые, с различным поперечным армированием) железобетонных балок. В таблице 1 приведена характеристика железобетонных балок серий Т.
Таблица-1.
Классификация образцов серий Т (тавровые балки)
ГруппаTT
Г
_L
Группа TS
Подгруппа ТТ1
ПодгруппаТТ2
t
Контрольные TT 1а ПредразрщленныеД^ сипенЕые ТТ1-1 иТТ1-2 Изначально усиленные BT1-1I иВТ1-21
I
_L
1
Подгруппа Т31
Контрольная ТТ2а Предразрушенные^/ сипенЕые
ТГ2-1 иТТ2-2 Изначально усиленная TT2-2I
±
Подгруппа TS2
Контрольные TSla ПредразрушенныеД' сипенЕые TS1-1 иТЭ1-2 Изначально усиленная Tsl-11
Контр ольная Т32 а Пр е др азрушенные/У сипенЕые TS2-1 иТ32-2 Изначально усиленная TS2-1I
Образцы серии Т имели длину 2980 мм с поперечным сечением свесов 100x400 мм и толщиной ребра 120 мм. Полная высота балок серии Т была такой же, как у балок прямоугольного сечения - 340 мм. Балки серии Т были разделены на две группы ТТ и ТБ., каждая из которых была разделена на две подгруппы по значению аУМ, а именно, ТТ1, ТТ2 и ТБ1, ТБ2 (табл. 1). Серия Т имела как продольное так и поперечное армирование, детали которого приведены ниже (рис. 1-4).
В исследовании была использована двунаправленная ткань УПВМ ^ка 160С, 0/90 градус) в виде внешнего усиления системы, а также эпоксидная смола Sikadur-330. Листы волокна были приклеены эпоксидной смолой к поверхности бетона. Связующая прочность эпоксидной смолы 4 МПа, предел прочности 30 МПа, модуль упругости 3,80 МПа. УПВМ использовались в
www.openscience.uz / ISSN 2181-0842
688
"8С1БЫСБ ЛЫО ЕОиСАТЮЫ" 8С1БЭТ1Б1С |ОиРКЛБ / 1МРАСТ БЛСТОК 3,848 (8|1Б) БББРЛАКУ 2023 / УОБУМБ 4 ^УБ 2
форме сухого двунаправленного рулонного листа толщиной 0,09 мм, шириной 600 мм и длиной 5м с ориентацией волокон под углом 0/90 градуса. Значения предела прочности листа УПВМ 3,80 МПА, модуля упругости 230,0 МПа были определены испытанием образцов при растяжении (спецификации Sika). Углеродистые ткани волокна были приклеены на поверхность бетона вручную. Поверхность образцов отшлифована механически, острые грани или углы конструкции были округлены с радиусом не менее 10 мм. Поверхность бетона была очищена продуванием и высушена. Все трещины, шириной раскрытия больше 0.25 мм и большие поры были заделаны эпоксидной смолой.
Рис. 1-4. Схема армирования балок подгруппы TS1, TS2, ТТ1,ТТ2 Установка тензорезисторов. Тавровые балки группы ТТ были армированы четырех ветвенными хомутами, а группы TS - двухветвенными хомутами. На каждую ветвь хомутов группы ТТ было приклеено по два датчика и по одному датчику на каждую ветвь хомутов группы TS. Кроме того были измерены деформации на поверхности бетона по высоте балок с помощью механического реперного устройства. Эта серия имели по шесть пар реперных точек,
WWW.OPENSCIENCE.UZ / 188Ы 2181-0842
689
помеченных как L1, L2, L3, L4, L5 и L6. Местоположения реперов для подгруппы TT1, TS1, TT2 и TS2 показаны соответственно в таблицах 2 . Были измерены также деформации на поверхности бетона и полос.
Таблица 2.
Местоположение реперов для подгрупп TT1, TS1, TT2 и TS2
(a) Подгруппы TT1 и TT2 (b) Подгруппы TS1 и TS2
Положение реперов Положение реперов
Реперов Положение реперных точек (от начала балки) (mm) Реперов Положение реперных точек (от начала балки) (mm)
L1 20 L1 20
L2 80 L2 80
L3 120 L3 120
L4 183 L4 180
L5 246 L5 245
L6 310 L6 310
После помещения образца на опоры его покрывали меловым раствором для облегчения наблюдения за трещинообразованием. Для контроля прогибов в разных местах балок использовался линейный дифференциальный преобразователь деформаций (ЛДПД) и два индикатора часового типа. ЛДПД был помещен точно в центр балки, а два индикатора были расположены на расстоянии 495 мм от левой и правой опор балки. Деформации на поверхности бетона измерялись с помощью реперных точек с базой измерения 150 мм. Перед загружением все измерительные приборы были проверены и отрегулированы.
Рис. 5. Испытание тавровой балки при трехточечном изгибе (аУМ = 4.0) Результаты испытаний были представлены в виде зависимостей «нагрузка-прогиб» в середине пролета, «нагрузка-деформация» растянутых арматурных стержнях, стальных хомутах, в полосах УПВМ и на поверхности бетона. Результаты эксперимента показывают, что технология использования двунаправленной полосы УПВМ может использоваться для значительного увеличения прочности. Несущая способность балок подгрупп ТТ1 и ТТ2, TS1 и TS2 различалась соответственно в пределах 38% - 60% и 20% - 40%. В целом, прочность балок была больше на 12% - 61% по сравнению с контрольными.
WWW.OPENSCIENCE.UZ / ISSN 2181-0842 690
Использованная литература
1. А.А.Ашрабов, А.А.Ишанходжаев, Ч.С.Раупов. О передаче напряжений в трещинах железобетонных элементов, усиленных полимерными волокнистыми материалами. Проблемы механики. - №4, 2006.
2. Раупов Ч.С. Исследование сдвиговой прочности и жесткости железобетонных балок, усиленных волокнистым полимерным материалом. Материалы Респ. научно-техн. конф. Ташкент. ТашИИТ. (12-13 мая 2006 г.). с.114-119.
3. J. Jayaprakash, Abdul Aziz A.A., Abang, A.A., Ashrabov, A.A. (2004a) External Shear Strengthening Strategies of RC Beams with Bi-Directional Carbon Fibre Reinforced Polymer Sheet. Proceedings of International Conference on Bridge and Hydraulic structures, pp 219-224.
4. Sagatov B. U. et al. Review of strengthening reinforced concrete beams using cfrp Laminate //European Science Review. - 2016. - №. 9-10. - С. 213-215.
5. Ашрабов А. А., Сагатов Б. У., Алиев М. Р. Усиление тканевыми полимерными композитами железобетонных балок с трещинами //Молодой ученый. - 2016. - №. 7-2. - С. 37-41.
6. Asatov N., Jurayev U., Sagatov B. Strength of reinforced concrete beams hardenedwith high-strength polymers //Problems of Architecture and Construction. -2019. - Т. 2. - №. 2. - С. 63-65.
7. Sagatov B., Rakhmanov N. Strength of reinforced concrete elements strengthened with carbon fiber external reinforcement //Problems of Architecture and Construction. - 2019. - Т. 2. - №. 1. - С. 48-51.
8. Ашрабов А. А., Сагатов Б. У. О передаче напряжений через трещины железобетонных элементах //Молодой ученый. - 2016. - №. 7-2. - С. 41-45.
9. Bakhodir S., Mirjalol T. Development of diagram methods in calculations of reinforced concrete structures //Problems of Architecture and Construction. - 2020. -Т. 2. - №. 4. - С. 145-148.
10. Sagatov B. U. Composite materials for reinforcing ferro-concrete elements //Eurasian Journal of Academic Research. - 2022. - Т. 2. - №. 3. - С. 281-285.
www.openscience.uz / ISSN 2181-0842
691
