В предыдущем разделе было показано, что чем интенсивнее железобетонная плита включается в совместную работу со стальной балкой, тем при меньшей затрате металла можно добитя требуемой несущей способности пролётного строения. Технологические приёмы, направленные на повышении интенсивности включения железобетонной плиты в совместную работу со стальными балками, принято называть искусственным регулированием напряженного состояния пролётного строения.
Для разрезных пролётных строений часто используют технологический приём регулирования, связанный с использованием временных опор (Рис. 21.1). Начальныетехнологические операции по монтажу стальных конструкций и укладке железобетонных плит полностью совпадают с первой стадией монтажа сталежелезобетонного пролётного строения.
Перед операциями омоноличивания продольных и поперечных стыков плит и объединения железобетонных плит со стальными балками к стальной балке с временной опоры с помощью домкрата создают регулирующее усилие N . При этом в произвольном i сечении стальной балки возникнет изгибающий момент.
После того как бетон омоноличивания и объединения наберёт требуемую прочность, а конструкция превратится в сталежелезобетонное пролётное строение, домкраты убирают, и в произвольном iм сталежелезобетонном сечении от всех последующих нагрузок возникнет момент.
Величину усилия регулирования N можно подобрать таким образом, чтобы, например, на первой стадии монтажа в середине пролётного строения изгибающий момент от веса стальных конструкций и железобетонной плиты уравнивался бы с моментом от регулирующего усилия.
В этом случае нормальных напряжений в стальном сечении не возникает. На второй стадии моменты от всех нагрузок воспринимаются сталежелезобетонным сечением, то есть получаем такой же эффект, как и при монтаже в одну стадию, только более экономичным способом.
На практике часто усилие регулирования N стремятся подбирать таким образом, чтобы выполнялось условие, чем усиливается эффект регулирования, позволяющий более интенсивно включать железобетонную плиту в совместную работу со стальными балками, и в результате дополнительно уменьшать расход металла. При этом надо учитывать, что усилие регулирования, необходимое для выполнения указанного условия, может превысить вес металлических конструкций пролётного строения. В этом случае концы пролётного строения пригружают дополнительной нагрузкой (балластом) или закрепляют специальными тягами, препятствующими подъёму концов металлических балок.
В случае невозможности устройства временной опоры рассматриваемый приём регулирования может быть выполнен с помощью шпренгельной затяжки (Рис. 21.2). На такой затяжке, выполняющей функции временной опоры, устанавливают домкрат, и все работы по регулированию осуществляют по описанной выше схеме.
В случае использования временной опоры, как отмечалось ранее, нижний пояс стальной балки слабо реагирует на процедуру регулирования.
При применении затяжки, напрягаемой в процессе регулирования, появляется дополнительная горизонтальная сила Н, которая оказывает положительное (компенсирующее) влияние на напряжения в стальном нижнем поясе.
В некоторых типовых проектах сталежелезобетонных пролётных строений предусмотрен их монтаж продольной надвижкой. Для такого способа монтажа на торцевых участках стальных балок предусмотрены отверстия для устройства временных монтажных стыков на высокопрочных болтах. Эти стыки обычно сразу после монтажа стальных конструкций разбирают. Если временные монтажные стыки разобрать после укладки блоков железобетонной плиты и объединения и омоноличивания в зонах положительных моментов, то железобетонная плита на этих участках включится в совместную работу со стальными балками на восприятие усилий от собственного веса стальных конструкций и железобетонной плиты (Рис. 21.3). Таким образом можно несколько повысить эффективность работы железобетонной плиты без каких-либо существенных дополнительных затрат.
Главной задачей регулирования напряжённого состояния неразрезных сталежелезобетонных пролётных строений является создание условий для включения железобетонной плиты в совместную работу со стальными балками на приопорных участках, где возникают отрицательные изгибающие моменты. В основном эту задачу решают путём поддомкрачивания стальных конструкций на промежуточных опорах или опусканием на крайних (Рис. 21.4).
Часто предпочтительным оказывается второй способ, при котором на первом этапе регулирования стальной балке придают временный выгиб за счёт опускания её концов на величину Д. На втором этапе укладывают железобетонную плиту, которую объединяют в совместную работу со стальными балками. Естественно, что нагрузки от веса стальных конструкций и железобетонной плиты воспринимаются стальным сечением, а в железобетонной плите никаких напряжений при этом не возникает.Второй этап длится до того момента, пока бетон плиты не наберёт требуемую прочность.
После того как железобетонная плита получила надёжное объединение со стальной балкой, на третьем этапе регулирования концы пролётного строения выгибают на величину Д в обратную сторону, т. е. возвращают пролётное строение в исходное положение. При этом железобетонная плита оказывается сжатой по всей длине пролётного строения.
Величину Д определяют исходя из расчёта на сохранение в железобетонной плите сжимающих напряжений с учётом частичной их компенсации растягивающими напряжениями, возникающими на четвёртом этапе (эксплуатационном), а также проявления усадки и ползучести бетона.
В рассмотренном способе регулирования железобетонная плита на участках действия положительных моментов может недостаточно эффективно включитя в совместную работу со стальными балками. В этом случае стальную балку предварительно выгибают с временных опор, устанавливаемых в местах действия наибольших положительных моментов. Регулирование при этом осуществляется по методике, используемой для обычных разрезных конструкций (Рис. 21.5). Напряжённое состояние сталежелезобетонного пролётного строения на приопорных участках регулируют согласно выше описанной методике.