Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

Железобетон в мостостроении

Выполнил: Резников Андрей

студент группы 11 СМ,

Руководитель: Сатарова О.М., преподаватель высшей

категории ГАПОУ СО СКСМГС

Саратов, 2016 г.

Содержание

Введение

Общие сведения о железобетоне

История железобетона

Свойства бетона

Классификация бетона

Классификация арматуры

Железобетон как материал для мостов

Мосты нового поколения

Заключение

Литература

Введение

В работе рассматривается железобетон - основной материал для строительства мостов. И не только мостов. Этот материал современен и аналогов по прочности, долговечности и дешевизне ему еще не найдено, поэтому он значим для строительства.

Объектом исследования является мост.

Цели работы:

1. Узнать общие сведения о железобетоне.

2. Изучить, как классифицируется железобетон.

3. Изучить, какие марки и классы существуют у железобетона.

4. Узнать, как применяется железобетон в мостовых и инженерных сооружениях.

Методы исследования.

1. Подбор информации

2. Анализ литературных источников

3. Сравнение полученных данных.

Практическая значимость. Студенту специальности «Строительство инженерных сооружений» требуются базовые знания о железобетоне. Современный мост имеет множество элементов конструкции, состоящих из железобетона. Будущий специалист должен знать, какие свойства и стандарты есть у этого материала.

Общие сведения о железобетоне

Железобетон - строительный материал, состоящий из двух основных компонентов: стальная арматура и бетон. Две стихии, две противоположности. Бетон отлично работает на сжатие (со временем, при длительном воздействии сжимающих сил, - даже упрочняется). Арматура прекрасно работает на растяжение. Прочность арматуры на растяжение в 100-200 раз больше чем у бетона. В ЖБК, эти два материала друг друга дополняют и удерживают в заданных рамках. Если оба материала (бетон и стальная арматура) будут работать как одно целое, т. е. если мы получим одинаковую прочность в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемых ЖБК, то в несколько раз повысится прочность сооружения из железобетона на изгиб. Чтобы этого добиться, в подвергаемую растяжениям часть ЖБК вводят прутья арматуры определенного сечения. Благодаря этому, железобетонные изделия не ломаются при изгибе и могут выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.

Как же уживаются и совместно работают в ЖБК два таких разных материала, как бетон и металл. Помогают им их же основные физические свойства: большая прочность бетона на сжатие; аналогичная прочность арматуры на растяжение; большая сила сцепления застывшего бетона с рифленой арматурой; почти одинаковое изменение геометрических размеров бетона и стали, при изменении температуры. Относительно малая теплопроводность бетона также идёт на пользу ЖБК: бетон защищает стальную арматуру от резких изменений температуры. Так же, он выполняет функцию защиты арматуры от коррозии.

История железобетона

Принято считать, что начало применения железобетона связано с именем парижского садовника Монье, получившего ряд патентов на изобретения по железобетону во Франции и в др. странах; первый его патент на цветочную кадку из проволочной сетки, покрытой цементным раствором, относится к 1867. Фактически конструкции из бетона со стальной арматурой возводились и раньше. Заметную роль в строительной технике России, Западной Европы и Америки железобетон начал играть лишь в конце 19 в. Большая заслуга в развитии железобетона в России принадлежит профессору Н. А. Белелюбскому, под руководством которого был возведён ряд сооружений и проведены испытания различных железобетонных конструкций. В начале 20 в. вопросы технологии бетона, бетонных и железобетонных работ, проектирования сооружений с применением железобетона разрабатывали видные русские учёные - профессора И. Г. Малюга, Н. А. Житкевич, С. И. Дружинин, Н. К. Лахтин. Появились оригинальные конструкции, предложенные инженерами Н. М. Абрамовым, А. ф. Лолейтом и др. Первым крупным сооружением, выполненным из бетона и железобетона в Советском Союзе, была Волховская ГЭС, явившаяся большой практической школой для советских специалистов по железобетону. В последующие годы железобетон применялся во всё возрастающих размерах. Расширению производства железобетона способствовали серьёзные достижения в развитии теории расчёта конструкций из этого нового строительного материала. В СССР с 1938 получил практическое применение прогрессивный метод расчёта железобетона на прочность по стадии разрушения, разработанный советскими учёными А. А. Гвоздевым, Я. В. Столяровым, В. И. Мурашёвым и др. на основе предложений А. Ф. Лолейта. Всестороннее развитие этот метод получил в расчёте железобетонных конструкций по предельным состояниям. Достижения советской школы теории железобетона получили всеобщее признание и используются в большинстве зарубежных стран. Дальнейшее совершенствование железобетона и расширение областей его применения связаны с проведением широкого круга научно-исследовательских работ.

Совокупность этих факторов выводит железобетонные конструкции ЖБК в разряд наиболее прочных и качественных строительных материалов. Как сборный железобетон, так и монолитный железобетон обладают уникальными качествами, недоступными камню, металлу или дереву.

Благодаря отличному сцеплению застывшего бетона с периодической арматурой, ее нельзя выдернуть из бетона. Бетон и арматура в ЖБК становятся одним целым. При твердении, бетон уменьшается в объеме, уплотняется и обжимает арматуру, тем самым, еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления бетона с арматурой возрастает со временем. И как результат - железобетонные изделия ЖБК и монолитный железобетон - один из самых прочных современных строительных материалов.

Свойства бетона

Бетон -- искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.

Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет роль смазки заполнителей, придающей бетонной смеси подвижность (текучесть). Цементное тесто, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень -- бетон.

Классификация бетона

Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: по основному назначению, виду вяжущего вещества и заполнителя и по структуре.

По назначению бетоны бывают следующих видов: конструкционные -- для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаменты, колонны, балки, плиты и др.); специальные -- жаростойкие, химически стойкие, декоративные, радиационно--защитные, теплоизоляционные и др., бетоны напряженные, бетонополимеры.

По виду вяжущего вещества бетоны бывают: цементные, изготовленные на гидравлических веществах -- портландцементах и его разновидностях; силикатные -- на известковых вяжущих в сочетании с силикатными или алюминатными компонентами; гипсовые -- с применением гипсоангидритовых вяжущих и бетоны на шлаковых и специальных вяжущих материалах.

Бетоны изготовляют на обычных плотных заполнителях, на естественных или искусственных пористых заполнителях; кроме того, разновидностью является ячеистый бетон, представляющий собой отвердевшую смесь вяжущего вещества, воды и тонко дисперсного кремнеземистого компонента. Он отличается высокой пористостью -- до 80--90% с равномерно распределенными порами размером до З мм.

В связи с этим бетоны классифицируют также по структуре: плотной, пористой, ячеистой и крупнопористой.

По виду заполнителя различают бетоны на плотных заполнителях, пористых и специальных, удовлетворяющих специальным требованиям (защита от излучений, жаростойкость, химическая стойкость и т. п.).

По показателям прочности при сжатии тяжелые бетоны имеют марки от 100 до 800 кг/см2. Марка бетона -- одно из нормируемых значений унифицированного рода данного показателя качества бетона, принимаемых по его среднему значению. К различным видам бетонов устанавливаются требования по показателям, характеризующим прочность, среднюю плотность, упругопластические, теплофизические, защитные, декоративные и другие свойства бетонов.

Определенные требования предъявляются к материалам для приготовления бетона (вяжущим, добавкам, заполнителям), его составу и технологическим параметрам по изготовлению конструкции для работы в конкретных условиях.

Долговечность бетона оценивают степенью морозостойкости. По этому показателю бетоны делят на марки от 15- 1500 циклов (замораживания и оттаивания).

Качество бетона оценивают, по водонепроницаемости, которая определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через контрольные образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих стандартов.

Классификация арматуры

Арматура -- совокупность соединённых между собой элементов, которые при совместной работе с бетоном в железобетонных сооружениях воспринимают растягивающие напряжения (балки), а также могут использоваться для усиления бетона в сжатой зоне (колонны).

Элементы арматуры делятся на жёсткие (прокатные двутавры, швеллеры, уголки) и гибкие (отдельные стержни гладкого и периодического профиля, а также сварные или вязаные сетки и каркасы). Арматурные стержни могут быть стальными (Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций ГОСТ 5781-82), композитными (композитная полимерная для армирования бетонных конструкций ГОСТ 31938-2012), древесного происхождения (бамбук) и др.

Арматура классифицируется по ряду признаков:

1. По назначению,

2. Ориентации в конструкции,

3. Условиям применения,

4. По виду поставляемой арматурной стали и т.п..

1. По назначению арматура подразделяется на: рабочую, конструктивную, распределительную, монтажную, анкерную (закладные детали). Рабочая арматура служит для восприятия расчетных усилий, возникающих от внешних нагрузок и силы тяжести конструкции. Она может быть напрягаемой и ненапрягаемой. Конструктивная арматура предназначена для работы под напряжениями в бетоне, которые в расчете конструкции не учитывались. Например, в местах концентрации напряжений при резком изменении сечения конструкции, в оголовке свай для восприятия динамических нагрузок и т. п. Распределительная арматура предназначена для закрепления с помощью сварки или вязки рабочей арматуры в проектном положении. Монтажная арматура обеспечивает жесткость арматурному каркасу в процессе его сборки, транспортировки и установки.

Кроме указанной арматуры в железобетонных конструкциях устанавливают закладные детали, которые изготовляют из арматурной стали листового или фасонного проката. Закладные детали крепят к арматуре с помощью сварки или вязальной проволоки. Поскольку закладные детали при монтаже железобетонных конструкций чаще всего сваривают, то сталь, из которой их изготавливают, должна хорошо свариваться. При выборе стали для закладных деталей учитывают характер работы и температуру окружающего воздуха в процессе эксплуатации конструкции.

2. По ориентации стержней в конструкции арматура подразделяется на продольную и поперечную.

3. По условиям применения арматура может быть напрягаемой и ненапрягаемой. Напрягаемая арматура в предварительно напряженных железобетонных конструкциях может служить только в качестве рабочей.

4. По виду поставляемой арматурной стали различают арматуру стержневую, проволочную, канаты и арматурные изделия. Стержневую арматуру изготовляют диаметром от 6 до 80 мм (ГОСТ 5781--82).

Железобетон как материал для мостов

Основные свойства бетона, применяемого в мостах: прочность, стойкость против внешних воздействий, сроки твердения, усадка и ползучесть, подвижность бетонной смеси при укладке.

Прочность бетона характеризуют маркой - нормативным сопротивлением сжатию образца размером 20Ч20Ч20 см в возрасте 28 суток. Для железобетонных мостовых конструкций применяют бетон марок 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700 (см. табл.1). Допускается использование легкого бетона более низких марок 100 и 150. Сопротивления бетона другим воздействиям (скалыванию, растяжению и др.) в расчете принимают производными от марки. Сопротивление бетона растяжению (0,05-0,09 марки бетона) значительно меньше, чем сопротивление сжатию. Модуль упругости его зависит от марки и при небольших напряжениях изменяется от 250 000 до 400 000 кгс/см².

Таблица 1

В несущих, особенно преднапряженных, конструкциях мостов целесообразно применять высокие марки бетона, для получения которых могут быть использованы следующие пути:

· Применение цементов высоких марок (до 600-700);

· Увеличение расхода цемента (неэкономичный путь, связанный с опасностью увеличения деформаций усадки и ползучести бетона и появления усадочных трещин);

· Уменьшение водоцементного отношения и применение жестких смесей, дающих хорошие результаты. При этом необходимо обеспечивать удобоукладываемость бетона введением в него при приготовлении пластифицирующих добавок, применением специальных методов укладки бетона (вибропрессование и др.) или удалением излишков воды после укладки бетона (вибровакуумирование);

· Повышение прочности заполнителей и их промывка для удаления глинистых и илистых частиц, улучшающая сцепление цементного камня и заполнителей;

· Подбор заполнителей по гранулометрическому составу; при равномерном составе песка и щебня по крупности пространство между более крупными зернами заполняется более мелкими, причем содержание цементного камня в бетоне уменьшается, а прочность бетона увеличивается, так как цементный камень обладает меньшей прочностью, чем заполнители; кроме того, уменьшение содержания цементного камня снижает величину деформаций усадки и ползучести бетона.

Уменьшением водоцементного отношения и соответствующим подбором состава заполнителей можно весьма существенно повысить прочность бетона или снизить расход цемента при той же марке.

Для современных сборных и преднапряженных несущих конструкций мостов применяют бетон марки не ниже 300. Наиболее распространены марки 400 и 500. Бетон марки 200 находит применение в монолитных балочных и арочных мостах сравнительно небольших пролетов и в монолитных опорах. Для заполнения полостей опор употребляют бетон марки 150.

Стойкость бетона против внешних воздействий обеспечивают прежде всего созданием достаточной плотности. Для ограничения объема пустот и пор в бетоне содержание цемента в нем не должно быть слишком малым, а воды излишне большим. При укладке бетон следует уплотнять вибрированием или более совершенными методами. Образцы бетона испытывают на морозостойкость с определением марки, характеризующейся числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое образец выдерживает без существенного понижения прочности. Марку по морозостойкости назначают в проекте в зависимости от климатических условий в месте постройки моста, типа конструкции и ее расположения по отношению к уровням воды.

Для элементов конструкций, подверженных действию агрессивной среды, используют бетон со специальными добавками на сульфатостойких портландцементах или принимают конструктивные и другие меры по защите бетона.

Увеличение скорости твердения бетона в монолитных мостах желательно для сокращения сроков использования инвентарных поддерживающих конструкций (подмостей, кружал) и общих сроков строительства. Ускорение набора прочности бетона особенно важно на заводах и полигонах, выпускающих элементы сборных железобетонных конструкций, так как позволяет увеличить производительность технологических линий.

Обычные портландцемента марок 400-600 дают в возрасте 3 суток прочность около 50% от марки. Для дальнейшего ускорения твердения можно пропаривать или прогревать бетон после его укладки. При изготовлении блоков сборных железобетонных пролетных строений прочность бетона величиной 80% от марки получают после пропаривания в течение 2 суток.

Однако исследования показали, что при пропаривании и прогреве в бетоне возникают сложные поля напряжений, в результате действия которых во время изготовления или в первый период эксплуатации возникают трещины. Поэтому тепловую обработку изделий необходимо проводить осторожно, не применяя температуру выше 50-60° и принимая меры к тому, чтобы нагрев и особенно охлаждение конструкции были постепенными и равномерными. мост железобетон арматура

Тонкомолотые быстротвердеющие цементы позволяют получить без пропаривания прочность 40-50% от марки уже через сутки, однако при использовании этих цементов может увеличиться усадка бетона и снизиться его морозостойкость.

Усадка - свойство бетона уменьшать свои размеры в процессе и твердения. Стесненная или неравномерная усадка способствует появлению в бетоне трещин от внешних сил и, если не принять специальных мер, иногда приводит к появлению трещин даже в незагруженных частях сооружения. Кроме появления трещин, усадка вызывает появление дополнительных усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях и падение усилий, создаваемых при изготовлении преднапряженных элементов. Усадка бетона - это длительный процесс, практически затухающий лишь через 1-2 года после бетонирования.

Уменьшения деформаций усадки можно добиться сокращением содержания воды и цемента в бетоне, обеспечивая требуемую марку бетона другими способами, приведенными выше. Кроме того, необходимо создать влажные условия хранения бетона в первый период его твердения. Деформации усадки зависят и от свойств цемента - существуют безусадочные и даже расширяющиеся цементы.

Ползучесть бетона (способность медленно деформироваться под нагрузкой) приводит к перераспределению внутренних усилий в конструкции и, в частности, к падению усилий преднапряжения, а также к деформациям конструкции. Уменьшение деформаций ползучести достигается теми же мерами, что и уменьшение деформации усадки.

Мосты нового поколения

Современные мосты сильно отличаются от своих первых прародителей.

Сегодня, это сложные инженерные системы с различным автоматическим оборудованием. Именно поэтому появилась классификация по принципам работы:

· Обычные - жесткая конструкция, не предусматривающая изменение параметров моста.

· Разборные - могут быть быстро демонтированы на время паводка (или в случае иной необходимости), и так же быстро установлены обратно.

· Разводные - пролетная часть таких мостов может двигаться, обеспечивая прохождение судов под ними. Именно такие мосты, как правило, снабжаются сложными системами автоматики. Движение пролетной части может обеспечиваться различными принципами: поворотом, подъемом, откатом, и т.д.

· Наплавные - мосты, установленные на плавучих опорах. Отличаются крайне высокой скоростью монтажа, благодаря чему используются в военных целях, при стихийных бедствиях и как временные решения.

По сроку службы мосты делят на:

· Временные (не предусматривают длительной эксплуатации);

· Постоянные (их срок эксплуатации зависит от конструкционных материалов и периодичности обслуживания)

Заключение

Проведя работу, не стоит сомневаться в актуальности её темы.

Литература

1. URL: http://stroy-svoimi-rukami.ru/fundament/beton/47/

2. URL: http://fb.ru/article/214784/marki-betona-i-ih-harakteristiki-tablitsa-marka-betona-po-prochnosti

3. URL: http://www.studfiles.ru/preview/549305/

4. URL: http://www.stroy-armatura.ru/index.php?mod=text&uitxt=841

5. URL: http://promos.ru/proekts6.htm

6. URL: http://vse-lekcii.ru/mosty-i-tonneli/proektirovanie-derevyan-i-zhbeton-mostov/zhelezobeton-kak-material-dlya-mostov

7. URL: http://tdsm.su/articles/203/6692/

Размещено на Allbest.ru