Цементный мост в скважине это


Что такое Установка цементного моста

50674

Цементный мост - это непроницаемая для газа, нефти и воды перемычка внутри скважины.  

Установка цементных мостов - это технологическая операция, используемая  при ремонтно-изоляционных работ при бурении, заканчивании и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Цементный мост - это непроницаемая для природного газа, нефти и воды перемычка внутри скважины. 
Материал моста - цементная смесь. 
Высота может составлять несколько 10ков метров, что достаточно для надежной и непроницаемой разобщающей перемычки.

Назначение цементных мостов: 

  • изоляция водонапорных и непродуктивных горизонтов при испытании и ликвидации скважин; 
  • сохранение стабильного показателя давления воздуха в нижней части скважины;
  • возвращение на вышерасположенный горизонт; 
  • изоляция зон поглощения или проявления; 
  • забуривание нового ствола; 
  • создание опоры для испытания пластов и секции обсадных труб; 
  • ликвидация каверн и желобных выработок
  • проведение КРС.  

Цементные мосты должны удовлетворять определенным требованиям:

  • по долговечности, 
  • герметичности, 
  • прочности, 
  • несущей способности, 
  •  по высоте и глубине нахождения. 

Требования формируются на основе конкретных геолого-технических условий и назначения моста.
Несущая способность моста зависит от его высоты, наличия, состояния и толщины слоя глинистого раствора на колонне и фильтрационной корки на стенке скважин.

Способы установки цементных мостов:

  • балансовый способ - закачивание тампонажногоhttps://neftegaz.ru/tech-library/burenie/147639-tsementirovanie/ раствора в интервал формирования моста при уравновешивании его столбов в заливочных трубах и кольцевом пространстве; 
  • закачивание тампонажного раствора с применением 2х разделительных пробок; 
  • закачивание цементного раствора в интервал установки моста под давлением; 
  • с использованием разделительного пакера; 
  • с использованием цементировочной желонки.

При установке цементных мостов в непоглощающих скважинах, прежде всего их промывают в течении 1,5-2 циклов для выравнивания плотностей промывочной жидкости в НКТ и в затрубном пространстве. 
Приготовленный объем цементного раствора закачивают в НКТ и продавливают промывочным раствором до равновесия столбов жидкости в НКТ и затрубном пространстве. 
Объем продавочной жидкости определяется следующим образом: путем деления объема закачанного в НКТ цементного раствора (в литрах) на объем одного метра эксплуатационной колонны (в литрах) определяют высоту столба, которую займет цементный раствор в колонне. 
Затем эту величину вычитают из общей длины спущенной в скважину НКТ. 

Полученную величину умножают на объем 1 м НКТ и определяют объем продавочной жидкости.

Башмак НКТ поднимают до верхней границы устанавливаемого моста и излишки цементного раствора вымывают. 

Затем НКТ поднимают на 20-30 м, скважину заполняют и ожидают затвердевание цемента.  

По истечении времени ОЗЦ проверяют глубину расположения моста и его прочность посадкой НКТ, а герметичность моста - опрессовкой.

Перед установкой цементных мостов в поглощающих скважинах (приемистость более 7 м3/(чМПа)) должны быть приняты меры по ограничению поглотительной способности пластов. 

Для этого используют измельченные, закупоривающие материалы с размерами частиц 5-10 мм (древесные опилки, волокно и т.д.). 

В качестве жидкости-носителя применяют глинистый раствор, водоцементная суспензия и водоглинистая суспензия. 

Закачивание закупоривающего материала продолжают до восстановления полной циркуляции. 

После этого сразу устанавливают цементный мост.

Последние новости

Цементный мост - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Цементные мосты устанавливаются с целью получения в скважине устойчивого водогазонефтенепроницаемого цементного стакана определенной прочности для перехода на вышележащий объект, забурива-ния нового ствола, ликвидации поглощений, укрепления неустойчивой кавернозной части скважины, испытания горизонта, капитального ремонта, консервации или ликвидации скважины.  [1]

Цементный мост встретили на глубине 3750 м и разбурили до 3883 м, ниже инструмент пошел свободно. Таким образом, с помощью потайной колонны и применения цементирования методом снижения давления на поглощающий пласт успешно произвели разобщение нижнемайкопских и верхнемеловых отложений.  [2]

Цементные мосты, устанавливаемые в кавернозной части ствола, как правило, бывают плохого качества. Это отчетливо обнаруживается при забуривании вторых стволов, когда из-за недостаточной прочности и немонолитности камня мосты легко разрушаются.  [3]

Цементные мосты устанавливают с целью перехода на вышележащий пласт, для ухода в сторону в случае невозможности извлечения аварийного инструмента, при ликвидации скважины и т.п. В каждом случае предъявляются определенные требования к мостам, к качеству цементного камня моста по прочности, проницаемости. При движении по бурильной колонне и стволу скважины тампонажный раствор смешивается с жидкостями, следующими перед к после пего, что отрицательно влияет на свойства образующегося цементного камня и жидкостей.  [4]

Цементные мосты устанавливают с целью получения в скважине устойчивого водогазонефтенепроницаемого цементного стакана определенной прочности для перехода на вышележащий объект, забуривания нового ствола, ликвидации проявлений и поглощений, укрепления неустойчивой кавернозной части ствола, консервации или ликвидации скважины.  [5]

Цементные мосты должны быть прочными.  [6]

Цементный мост установили в интервале 3967 - 3700 м, использовав тампонажный раствор на основе ШПЦС-120 ( статическая температура в интервале установки моста составляла 157 С), обработанный 0 6 % КССБ и 0 3 % хромпика. На глубине 3700 м срезали кровлю моста и частично вымыли цементный раствор.  [7]

Схема цементного моста.| Схема клапанного устройства.  [8]

Цементный мост ( рис. 24) предназначен для разделения внутренней полости колонны на нижнюю и верхнюю части и удержания давления воздуха в нижней части колонны. При спуске колонны на элеваторах вместо проушин и секторов к отрезку трубы 2 приваривают опорные кольца. На внутренней поверхности трубы / и наружной трубы 4 делают наплавки 6 электродом или приваривают кольца для лучшего сцепления цементного камня с металлом. Площадь наплавок и высоту цементного камня рассчитывают в зависимости от нагрузки на мост и прочности цементного камня в возрасте 7 сут. Цементный раствор ( бетон) заливают при температуре не ниже 10 С не менее чем за 15 сут до спуска колонны.  [9]

Цементный мост представляет собой цементный стакан в стволе высотой в несколько десятков метров, достаточной для создания надежной и непроницаемой изоляции.  [10]

Цементные мосты устанавливают в процессе проведения буровых работ, например, если необходимо изменить направление скважины, а также при освоении скважин. Во время освоения скважин цементные мосты устанавливают для того, чтобы отделить пространство скважины, которое не имеет выхода на продуктивные пласты, исследовать новые верхние нефтегазовые горизонты, изолировать зоны водопроявлений и создать искусственные опоры для испытателей пластов на трубах.  [11]

Цементные мосты под давлением могут выполняться по нескольким технологическим схемам. При осуществлении одной из них проводят следующие работы: спускают в скважину НКТ в интервал перфорации и промывают скважину; при открытом затрубном пространстве в ПКТ закачивают воду, цементный раствор, снова воду и продавочную жидкость в объеме, обеспечивающем поднятие цементного раствора в затрубном пространстве до расчетной высоты цементного стакана. Закрывают затрубное пространство и задавливают в пласт цементный раствор, оставляя часть его в трубах; приподнимают трубы на 50 - 100 м, делают обратную промывку; закрывают трубы, создают в скважине некоторое избыточное давление; ожидают затвердение цемента.  [12]

Цементные мосты должны быть достаточно прочными. Практика работ показывает, что если при испытании на прочность мост не разрушается при создании на него удельной осевой нагрузки 3 0 - 6 0 МПа и одновременной промывки, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забурива-ния нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя пластов.  [13]

Испытать цементный мост на герметичность согласно ЕТП.  [14]

Когда цементный мост как инженерное сооружение испытывает действие очень больших вертикальных нагрузок, он должен обладать высокой несущей способностью, которая зависит от прочности цементного камня и характера его контакта с горными породами или с трубами. Наибольшее сопротивление цементного моста сдвигу возможно в тех случаях, когда между соприкасающимися материалами возникает физико-химическое сцепление, обусловленное созданием промежуточного кристаллического слоя.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Техасский проект моста из высокопрочного бетона

Введение

Высокопрочный бетон является одним из наиболее важных новых материалов, доступных федеральным, государственным и местным дорожным агентствам для восстановления разрушающейся инфраструктуры страны. Высокопрочный бетон, как определено в этой статье, имеет указанную расчетную прочность 55,2 мегапаскаля (8000 фунтов на квадратный дюйм) или выше. Обладая улучшенной водонепроницаемостью, долговечностью и ускоренным набором прочности по сравнению с бетоном нормальной прочности, высокопрочный бетон должен повысить производительность и стать идеальным материалом для решения широко распространенной проблемы износа мостовых конструкций.

В дополнение к лучшим долгосрочным характеристикам, использование высокопрочного бетона позволяет использовать более длинные пролеты с меньшим количеством точек опоры или с меньшим количеством балок для заданной длины пролета. Это приводит к экономии из-за снижения затрат на изготовление, транспортировку и монтаж, а также к снижению требований к основанию из-за более легкой надстройки. Чистый результат должен быть сопоставим, если не уменьшен, по затратам по сравнению с обычным строительством.

В этой статье описываются детали проектирования и строительства путепровода Луэтта-Роуд, двух смежных мостов на шоссе штата 249.в Хьюстоне, штат Техас. Эти конструкции демонстрируют использование высокопрочного бетона и являются первыми мостами в Соединенных Штатах, в которых полностью используется высокопрочный бетон во всех аспектах проектирования и строительства. Несколько инноваций делают эти конструкции уникальными в использовании высокопрочного бетона. Они также первыми в Соединенных Штатах использовали предварительно напряженные пряди диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма) в предварительно напряженном бетоне и с шагом сетки 50 мм (1,97 дюйма).

Существует ряд различий между мостами Луэтта и мостом Брейкер-лейн, построенным в Остине, штат Техас, в 1990. Мост Брейкер-Лейн представляет собой обычный мост с предварительно напряженными бетонными балками, за исключением того, что его I-образные балки имеют расчетную прочность 66,2 МПа (9600 фунтов силы/дюйм 2 ). Фактическая прочность бетона варьировалась от 75,8 МПа (11 000 фунтов силы/дюйм 2 ) до 96,5 МПа (14 000 фунтов силы/дюйм 2 ) через 28 дней.

Конструкции путепровода Луэтта-Роуд, контракт на строительство которых был заключен в феврале 1994 года, представляют собой однопролетные предварительно напряженные бетонные балки с настилами из композитного сборного/монолитного бетона с использованием строительных материалов с применением новейших технологий. Все компоненты этих конструкций строятся из высокопрочного бетона. Балки представляют собой предварительно натянутые бетонные U-образные балки — недавнюю разработку Министерства транспорта Техаса (TxDOT), в которой эстетика сочеталась с обычными соображениями безопасности, экономичности и долговечности, чтобы сформировать основные движущие силы дизайна. Вместо использования типичной расчетной прочности предварительно напряженного бетона в традиционных условиях от 34,5 до 41,4 МПа (от 5000 до 6000 фунтов силы/дюйм 9)0011 2 ), балки в этих конструкциях полностью используют прочность бетона в диапазоне от 69 до 89,6 МПа (от 10 000 до 13 000 фунтов силы/дюйм 2 ).

Высокопрочные балки в сочетании с высокопрочным бетонным перекрытием в одной из конструкций образуют абсолютно высокопрочную бетонную надстройку. Надстройки опираются на высокопрочные бетонные сегменты опор с пост-напряжением — еще одно новое применение в традиционном строительстве мостов. Кульминацией этого являются первые мостовые конструкции в Соединенных Штатах, в которых полностью используется высокопрочный бетон в сочетании с эстетикой и экономичностью в общем пакете, который обеспечивает долгосрочную высокую производительность при затратах, которые, как ожидается, будут конкурентоспособными по сравнению с обычными конструкциями. Ожидается, что информация, полученная в результате этого проекта, поможет в разработке высокоэффективных и экономичных структур по всей стране в ближайшем будущем и на долгие годы вперед.

Прочие мосты из высокопрочного бетона*

1980

Вантовый мост через реку Ред-Ривер
Гуанси, Китай
60 МПа (8700 фунт-сил/дюйм) 2 )

1985

Вантовый мост Ист-Хантингтон
Ист-Хантингтон, Западная Вирджиния
55 МПа (8000 фунтов силы/дюйм) 2 )

1986

Вантовый мост Аннасис
Ванкувер, Британская Колумбия, Канада
55 МПа (8000 фунтов силы/дюйм) 2 )

1989

Мост Жуаньи
Жуаньи, Франция
60 МПа (8700 фунт-сил/дюйм) 2 )

1990

Мост Брейкер Лейн
Остин, Техас
66 МПа (9600 фунтов силы/дюйм) 2 )

1990

Мост через реку Ляншуй
Шоссе Пекин-Тяньцзинь, Китай
60 МПа (8700 фунт-сил/дюйм) 2 )

1993

Нормандский мост
Нормандия, Франция
60 МПа (8700 фунт-сил/дюйм) 2 )

1993

Мост Портнеф
Квебек, Канада
60 МПа (8700 фунт-сил/дюйм) 2 )

Соглашение о сотрудничестве

В июле 1993 года между FHWA и TxDOT совместно с Центром транспортных исследований (CTR) Техасского университета в Остине было заключено соглашение о сотрудничестве для проведения исследований в области проектирования и строительство мостов из сверхпрочного бетона. Соглашение касается эстакады Луэтта-Роуд с указанными расчетными прочностными характеристиками в 69- до 89,6 МПа (от 10 000 до 13 000 фунтов силы/дюйм 2 ) для предварительно напряженных балок и 69 МПа (10 000 фунтов силы/дюйм 2 ) для постнапряженных подконструкций. Этот исследовательский проект является первым этапом более крупной общей работы по проектированию и строительству мостов с заданной прочностью в диапазоне от 103,4 до 117,2 МПа (от 15 000 до 17 000 фунтов силы/дюйм 2 ). Акцент делается на сборе данных по всем аспектам строительства мостов из высокопрочного бетона, чтобы заложить основу для проектирования и строительства мостов из сверхпрочного бетона с минимальными отклонениями от традиционных методов строительства мостов. Ожидается также соглашение о сотрудничестве между FHWA и TxDOT для разработки и представления материалов для передачи технологий в связи с проектированием и строительством путепровода Луэтта-Роуд.

Louetta Structures

Существующий S.H. 249 представляет собой четырехполосную дорогу с асфальтовым покрытием, которая классифицируется как крупная сельская/городская артерия. После реконструкции магистраль, известная как Aggie Freeway, будет представлять собой автостраду с контролируемым доступом, состоящую из шести-восьми полос, разделенную автострадой с пандусами на подъездные дороги и с них, а также с несколькими путепроводами на основных полосах, включая Луэтта-роуд. Среднесуточный трафик в 1992 году для S.H. 249 было 32 700 автомобилей, из них 5,8 процента - примерно 1900 транспортных средств -- грузовики. На 2022 год прогнозируется минимальное среднесуточное количество транспортных средств в размере 144 200 автомобилей, причем 5,8% — 8400 автомобилей — будут приходиться на грузовики. Поэтапность строительства позволяет реализовать проект с минимальными неудобствами для автомобилистов.

Последовательность работ была изменена, чтобы позволить строительство эстакады Луэтта-Роуд в начале этого проекта. Поэтому предполагается, что строительство начнется весной 1994 года и будет завершено осенью 1994 года.94. Согласно действующему плану, сооружения будут открыты для движения в 1995 году.

 

На рис. 1 показан вид в плане сооружений Луэтта. Каждый трехпролетный блок состоит из пролета 37 м (121,5 фута), пролета 41,3 м (135,5 фута) и пролета 40,8 м (134 фута), каждый из которых имеет различную ширину проезжей части. Эти длины больше максимальных пролетов, используемых в типичных мостах с U-образными балками, которые имеют большие расстояния между балками, которые ограничивают длину пролетов приблизительно до 35,1 м (115 футов).

Таким образом, мосты Луэтта идеально подходят для высокопрочного бетона. Более длинные пролеты в сочетании с более широким расстоянием между U-образными балками обеспечивают более структурно эффективный, эстетичный и обтекаемый внешний вид, чем можно было бы достичь при типовой расчетной прочности бетона менее 55,2 МПа (8000 фунтов силы/дюйм 9). 0011 2 ). Шесть U-образных балок охватывают полосы движения на юг, а пять U-образных балок охватывают более узкие полосы движения на север. Средние расстояния между балками варьируются от 3,57 до 4,82 м (от 11,7 до 15,8 футов), как показано в таблице 1. В результате расстояние между балками в свету составляет от 1,13 до 2,38 м (от 3,7 до 7,8 футов).

Таблица 1. Средние расстояния между балками и прочность бетона

Категория

Блок

Южное направление

В северном направлении

Ср. Расстояние между балками ~ Пролет #1

футов 15,8 13,0

Ср. Расстояние между балками ~ Пролет #2

футов 13,7 12,4

Ср. Расстояние между балками ~ Пролет #3

футов 11,7 11,7

f'c ~ U-образные балки [3 варианта исполнения]

фунтов на квадратный дюйм от 6 900 до 8 800 от 6 900 до 8 800

f'c ~ U-образные балки [3 варианта исполнения]

фунтов на квадратный дюйм от 9 800 до 13 100 от 9 800 до 13 100

f'c ~ опоры с пост-натяжением

фунтов на квадратный дюйм 10 000 10 000

1 фут = 0,3048 м

1 psi (lbf/in) 2  = 6,89 кПа

с расчетной прочностью на отрыв от 47,6 до 60,7 МПа (от 6900 до 8800 фунтов силы/дюйм 2 ) и с расчетной прочностью на 56 дней от 67,6 до 90,3 МПа (от 9 800 до 13 100 фунтов силы/дюйм 2 ). Сегменты бетонной опоры с пост-напряжением рассчитаны на 69 МПа (10 000 фунтов-силы/дюйм 2 ), указанную прочность в течение 28 дней. Расчетная прочность U-образных балок была указана на уровне 56 дней, что является проектным стандартом для высокопрочного бетона. Стандарт составляет 56 дней по сравнению с 28-дневным стандартом для бетона нормальной прочности, чтобы учесть заметное увеличение прочности со временем, которое происходит в высокопрочном бетоне через 28 дней. Однако бетонные сегменты с пост-напряжением были указаны через 28 дней, поскольку предварительные результаты 69-дневной-МПа (10 000 фунтов-силы/дюйм 2 ) конструкции смеси показали, что прочность может быть достигнута за 28 дней.

U-образная балка

Конструкции Louetta были разработаны с использованием новой формы балки, недавно разработанной TxDOT. Эта балка, получившая название «U-образная балка», представляет собой балку трапециевидной формы с открытым верхом из предварительно напряженного бетона, которая была разработана как экономичная и эстетичная альтернатива двутавровым балкам. Для конструкций, спроектированных с использованием U-образных балок, обычно требуется от половины до двух третей количества балок, чем для конструкций, спроектированных с использованием двутавровых балок.

 

 

Уменьшение как количества балок на пролет, так и количества визуальных горизонтальных изломов на балку способствует обтекаемому внешнему виду моста с U-образной балкой. Это можно увидеть на рис. 2, на котором показано, что семь балок типа IV Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) — двутавровые балки из предварительно напряженного бетона глубиной 1,37 м (54 дюйма) — на типовом профиле 17,1 Проезжая часть шириной м (56 футов) может быть заменена четырьмя U-образными балками шириной 1,37 м (54 дюйма), которые называются балками U54. Мосты Луэтта, спроектированные с использованием высокопрочных бетонных балок U54, будут иметь аналогичное уменьшение количества балок.

 

 

U-образная балка была разработана в метрических размерах, предвосхищая требование о том, чтобы все строительные проекты, финансируемые из федерального бюджета, были указаны в метрических единицах (СИ) с сентября 1996 года. На рис. 3 показаны размеры поперечного сечения и расположение предварительно натянутых прядей. для балки У54. Эта балка имеет глубину 1372 мм (54 дюйма), что позволяет использовать ее в качестве альтернативы 1372-мм (54 дюйма) балке типа IV AASHTO, наиболее распространенной двутавровой балке, используемой в строительстве мостов в Техасе. Общая ширина верхнего фланца 2440 мм (8,01 фута) включает два компрессионных фланца шириной 400 мм (15,75 дюйма). Два или три слоя предварительно напряженных прядей, максимум 27 прядей в ряду, могут поместиться в нижнюю полку шириной 1400 мм (5 футов), как показано на рис. каждая из перемычек шириной 126 мм (5 дюймов).

Высокопрочный бетон

Экономичное использование высокопрочного бетона зависит от местных поставок приемлемого заполнителя, а также от других соображений, таких как качество доступного цемента, совместимость добавок и наличие минеральных добавок. Поскольку эта конструкция находится в незамерзающей зоне, не было необходимости использовать вовлечение воздуха, которое обычно приносит жертву в прочности.

Одним из наиболее важных аспектов этого проекта было понимание роли заполнителя в характеристиках бетона. Оптимизация физических характеристик заполнителя привела к снижению потребности в воде для затворения при сохранении адекватной удобоукладываемости, более высокой прочности, более высокого модуля упругости и более высокой прочности на изгиб. Для тех же материалов и пропорций смеси заполнитель дал до 24,1 МПа (3500 фунтов силы/дюйм 9).0011 2 ) разница в прочности и разница в модуле упругости до 20 процентов. Большое значение для оптимизации прочности бетона на изгиб имели характеристики поверхности, размер и состав заполнителя, а также количество, используемое в бетоне.

На характеристики набора прочности бетона в значительной степени влияли тип и дозировка добавки-замедлителя, а также совместимость между добавкой-замедлителем и добавкой, снижающей водопоглощение. Критичным для характеристик бетона также было время добавления каждой добавки, а также минимально допустимое содержание воды затворения в бетоне. Было обнаружено, что содержание цемента неэффективно выше примерно 29От 4,84 до 317,52 кг (от 650 до 700 фунтов) цемента на 0,765 кубических метра (один кубический ярд). Вместо этого было установлено, что использование высококачественной летучей золы ASTM класса C необходимо для получения адекватной удобоукладываемости, удобоукладываемости и прочности бетона в раннем возрасте. Было оценено содержание летучей золы до 40-процентной замены цемента.

Использование прядей диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма)

Чтобы в полной мере использовать преимущества высокопрочного бетона, требуется более высокое усилие предварительного напряжения, чем обычно достигается при использовании прядей диаметром 12,7 мм (0,5 дюйма). в-) диаметр пряди предварительного напряжения. Поэтому балки путепровода Луэтта-Роуд имеют предварительно напряженные пряди диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма). Также пряди находятся на тех же 50-мм (1,9Шаг решетки 7 дюймов, используемый для стандартных прядей диаметром 12,7 мм (0,5 дюйма), чтобы максимизировать эффект от более крупной пряди и позволить использовать существующее оборудование на заводах по производству сборных железобетонных изделий. Это расстояние сетки приводит к четкому промежутку между нитями, который меньше, чем в настоящее время разрешено в стандартных спецификациях AASHTO. Несмотря на то, что FHWA имеет мораторий на использование прядей диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма) для предварительного натяжения, от FHWA было запрошено и получено специальное разрешение на основании результатов испытаний, проведенных в этом проекте, которые показали отсутствие проблем с конфигурацией прядей.

Увеличение предварительного напряжения на 42% связано с использованием пряди диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма). Это увеличение силы предварительного напряжения позволило в полной мере использовать прочность бетона выше 69 МПа (10 000 фунтов силы/дюйм 2 ) в конструкциях U-образных балок. Преимущество этой комбинации быстро стало очевидным при проектировании U-образных балок для структур Louetta. Внутренние балки в пролете 37 м (121,5 фута) основных магистралей, идущих на север, были единственными балками, которые можно было спроектировать с предварительно напряженными прядями диаметром 12,7 мм (0,5 дюйма). Для всех остальных балок требовались пряди диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма) в сочетании с высокопрочным бетоном, чтобы соответствовать проектным критериям.

Использование большей силы 195,5 кН (43 950 фунтов силы) на прядь на шаге сетки 50 мм (1,97 дюйма) вызвало опасения по поводу концентрации напряжений и возможного расщепления бетона в концевых областях балок, а также по поводу требований к длине разработки. Чтобы получить полевые данные и проверить правильность работы, в сентябре 1993 г. были отлиты два полномасштабных образца U-образных балок. предварительное напряжение. Расщепление концов из-за силы предварительного напряжения не наблюдалось, и предварительные результаты измерений деформации указывают на достаточную длину переноса. Выпуск был постепенным (выпуск нескольких потоков), как того требует TxDOT для проектов моста.

Также вызывает беспокойство длина развертывания нити диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма). Две прямоугольные балки шириной 355,6 мм (14 дюймов) и глубиной 1066,8 мм (42 дюйма) были отлиты в декабре 1993 года. Каждая была предварительно натянута одним слоем из шести прядей диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма) на шаг сетки в мм (2 дюйма) на высоте 50,8 мм (2 дюйма) от нижнего волокна. Эти балки будут испытаны на отказ в лаборатории CTR для получения измерений длины разработки.

Конструкция балки

Конструкции балки имеют различные расчетные параметры бетона из-за использования высокопрочного бетона. Допустимые коэффициенты растяжения были увеличены с 7,5 до 10 для выпуска и с 6 до 8 для окончательного, чтобы соответствовать предыдущим экспериментальным исследованиям высокопрочного бетона. Испытания на разрыв, проведенные на конструкциях смесей, использованных в полевых испытаниях, показывают допустимый коэффициент растяжения при высвобождении 9.6.

Модуль упругости, используемый в конструкции, составлял 41 370 МПа (6 миллионов фунтов силы/дюйм 2 ) за семь дней. В ходе полевых испытаний был получен средний модуль упругости 45 507 МПа (6,6 млн фунтов силы/дюйм 2 ) за семь дней.

Дозирование бетонной смеси

При дозировании высокопрочного бетона особое внимание следует уделить взаимодействию между компонентами, используемыми при приготовлении бетона, а также качеству и характеристикам каждого компонента. Выбор материалов должен основываться на следующих четырех соображениях:

  • Вклад в удобоукладываемость, удобоукладываемость и отделку свежего бетона.
  • Влияние на потребность в воде для затворения свежего бетона для адекватной удобоукладываемости.
  • Влияние на прочность сцепления раствора с заполнителем в затвердевшем бетоне.
  • Вклад материала в любые специальные спецификации или эксплуатационные требования к бетону, такие как долговечность, модуль упругости или прочность на изгиб.

Особые требования к U-образным балкам Louetta включают высокий модуль упругости, 41 370 МПа (6 миллионов фунтов силы/дюйм 2 ) минимум в раннем возрасте для контроля прогибов, а также более высокую на 33% прочность на изгиб. прочность, указанная с помощью теста на модуль разрыва. Этот повышенный спрос на способность бетона к изгибу был необходим для предотвращения растрескивания при выпуске. Другие характеристики включают прочность бетона на сжатие до 60,7 МПа (8 800 фунтов силы/дюйм 2 ) при выпуске, который обычно составляет от 18 до 24 часов после заливки и до 90,3 МПа (13 100 фунтов силы / дюйм 2 ) через 56 дней.

Бетон также должен обладать отличной удобоукладываемостью, чтобы его можно было укладывать с одной стенки U-образной балки. Бетон должен течь через нижнюю полку шириной 1400 мм (4,59 фута) без расслоения, проходя два слоя прядей на глубине 158 мм (6,22 дюйма) или три слоя прядей на глубине 208 мм (8,19 дюйма). -дюйм) в глубину, а затем перетекает в нижнюю часть дальней стенки, после чего бетон заливается в дальнюю стенку для заполнения всего поперечного сечения.

Микрокремнезем не использовался ни в одной из смесей в этом исследовании.

Программа полевых испытаний партии была проведена для оценки восьми смесей, разработанных в лаборатории. Результаты программы пробной партии подробно описаны ниже. В полевых испытаниях ускоренное отверждение не применялось.

Таким образом, использование высокопрочного бетона в значительной степени зависит от оптимизации и проектирования бетона и его компонентов. Для высокопрочной бетонной конструкции прочность на сжатие, прочность на изгиб, модуль упругости, ползучесть и усадку должны быть предсказуемыми рабочими характеристиками бетона. Очевидно, что будущие достижения в строительстве будут в значительной степени зависеть от достижений в технологии бетона.

СВЕЖИЙ БЕТОН  

Осадка после высокого уровня воды
редуктор (HRWR):

от 177,8 до 241,3 мм (от 7,0 до 9,5 дюймов)

Температура бетона:

от 35,6° до 38,9° C (от 96° до 102° F)

Вес единицы:

от 66,77 до 69,67 кг/м³ (от 147,2 до 153,6 фунта/фут³ [фунт-фут])
ЗАКАЛЕННЫЙ БЕТОН  

Прочность на сжатие
через 40 часов:

от 56,677 до 66,054 МПа (от 8 220 до 9 580 фунтов силы/дюйм²)

Прочность на сжатие
через 56 дней:

от 90,118 до 110,32 МПа (от 13 070 до 16 000 фунтов силы/дюйм²)

Модуль упругости
через 7 дней:

от 41 370 до 48 270 МПа (от 6 до 7 миллионов фунтов силы/кв. дюйм)

 

Конструкция опоры

Подконструкции Louetta в местах внутреннего изгиба спроектированы как отдельные опоры с пост-напряжением, как показано на рис. -мм (9-дюймовые) шлепки по углам. Две поперечные стенки имеют толщину 101,6 мм (4 дюйма). Две продольные стенки имеют толщину 190,5 мм (7,5 дюйма), каждая из которых содержит три стержня диаметром 34,93 мм (1,375 дюйма) с постнапряжением. Постнатяжные стержни рассчитаны на коэффициент качания 0,0, набор креплений 1,59.мм (0,0625 дюйма), максимальное среднее напряжение стержня после анкеровки 70-процентного гарантированного предела прочности на растяжение и допустимые коэффициенты конечного напряжения бетона 3 для растяжения и 0,4 для сжатия.

Этот инновационный каркас был выбран по нескольким причинам. Во-первых, мосты классифицируются как хорошо видимые, и поэтому требовалось эстетическое основание, а также надстройка. Индивидуальные простенки, лишенные обычного соединительного колпака, многими воспринимаются как более эстетичные. Во-вторых, требовались относительно тонкостенные полые сегменты бетонных опор с пост-напряжением, чтобы в полной мере использовать высокую прочность бетона при проектировании, а также иметь практичный и экономичный метод строительства. Кроме того, использование сборных сегментов полых пирсов позволяет привнести архитектурный творческий подход в будущие проекты. В-третьих, экономия времени, присущая сборному железобетонному строительству, должна привести к снижению затрат. Сразу после завершения строительства пирса можно монтировать U-образные балки и начинать строительство настила. Это значительно экономит время строительства, поскольку основание не требует обычного семидневного минимума для достижения расчетной прочности бетона.

 

Конструкция настила

На рис. 5 показан типичный частичный поперечный разрез главных полос движения на юг эстакады Луэтта-Роуд. Монолитный железобетон на палубе был рассчитан на прочность 55,16 МПа (8000 фунтов силы/дюйм 2 ) бетона на магистральных дорогах, идущих на юг, и в соответствии со стандартом Техаса 27,6 МПа (4000 фунтов силы/дюйм ). 2 ) бетон на магистралях северного направления. Обе конструкции имеют давление 55,2 МПа (8000 фунтов силы/дюйм) 2 ) предварительно напряженные бетонные панели, хотя в качестве опции допускаются несъемные металлические опалубки. Бетон с пределом прочности 55,2 МПа (8000 фунтов силы/дюйм 2 ) на магистралях, идущих на юг, был определен таким образом, чтобы можно было провести наблюдения, чтобы определить, оправдываются ли увеличение стоимости и сложности укладки и отверждения более высокопрочного бетона увеличением в долгосрочной производительности.

 

 

Настил был спроектирован для основного армирования перпендикулярно движению транспорта, что является стандартным методом, используемым в Техасе. Поперечные стержни № 5 на расстоянии 152,4 мм (6 дюймов) были удвоены на выступе. Это позволило 2,29м (7,5 фута) свеса от осевой линии внешней U-образной балки до края плиты по сравнению с 2,06 м (6,75 фута) свеса, используемого в стандартной конструкции моста с U-образной балкой. Более широкие свесы способствуют более эстетичному общему виду.

Перспектива завершенных магистралей в южном направлении показана на рис. 6, а художественное изображение обеих конструкций показано на рисунке 7.

 

Программа контроля/обеспечения качества

Наиболее важным для успешного завершения проекта по производству высокопрочного бетона является создание всеобъемлющей программы контроля/обеспечения качества (КК/ОК). Кроме того, если программа КК/ОК должна работать, как задумано, она должна быть разработана при полном сотрудничестве и одобрении всех сторон, вовлеченных в процесс строительства, включая FHWA, Департамент транспорта штата, генерального подрядчика и его субподрядчиков, таких как испытательная лаборатория и поставщик бетона.

Разработка и внедрение программы КК/ОК будет динамичным процессом, требующим постоянного обновления посредством регулярно запланированных совещаний для учета результатов испытаний и выводов во время фактического строительства. Программа КК/ОК должна охватывать все аспекты процесса бетонирования на строительной площадке, от выбора материалов до производства бетона, отверждения, испытаний, укладки, устранения неполадок и оценки производительности. Эта программа должна включать некоторые из более традиционных аспектов контроля качества, такие как частота испытаний, отбор проб, размер образцов для испытаний, испытательные машины, подготовка образцов и другие, а также строгий контроль температуры свежего бетона, ограничения на повышение температуры из-за к гидратации цемента, вибрации, температуре поверхности в момент снятия опалубки и др.

Ключевыми элементами программы КК/ОК являются осведомленность вовлеченных сторон о цели каждого из элементов программы КК/ОК и их готовность общаться и сотрудничать в решении любых проблем. Проект Луэтта предоставит всем отдельным сторонам возможность внести свой вклад в общий план обеспечения качества и обеспечения качества и обеспечить успех этого сложного и уникального мостового проекта.

Усилия по передаче технологии

Предпринимаются усилия по документированию всех аспектов проекта высокопрочного бетона эстакады Луэтта-Роуд. Были сняты видеозаписи и слайды двух отливок исследовательских балок, выполненных на заводе сборных железобетонных изделий, которые запланированы для подготовки к строительству и последующих совещаний, изготовления U-образной балки и сегмента опоры, строительства моста, а также любой загрузки или мониторинга завершенных конструкций. .

Видеокассеты со сценарием будут смонтированы в 10-15-минутную постановку, документирующую весь проект. Слайды используются в презентациях на различных технических конференциях и встречах по всей стране.

Текущие усилия включают разработку брошюр о начальной и конечной фазах этого проекта по производству высокопрочного бетона и разработку двух или трех многодневных семинаров по высокопрочному бетону, которые будут проводиться по всей стране, в том числе запланированный в Хьюстоне во время строительства моста.

Будущие исследования

Будущие исследования, связанные с бетоном, спонсируемые FHWA, будут сосредоточены на разработке:

  • Высокопрочный бетон.
  • Прочный морозостойкий бетон для холодных условий.
  • Пряди с более высокой несущей способностью для уменьшения скопления стали.
  • Развитие технических деталей для обработки и подключения этих элементов с большей пропускной способностью.

Заключение

Эстакада на Луэтта-Роуд стала первой в Соединенных Штатах, в которой полностью используется высокопрочный бетон во всех аспектах проектирования и строительства. Они также являются первыми в Соединенных Штатах, которые используют пряди диаметром 15,24 мм (0,6 дюйма) в предварительно натянутом бетоне и на 50 мм (1,9 дюйма).шаг сетки 7 дюймов. Этот проект закладывает основу для проектирования и строительства мостов из сверхвысокопрочного бетона с минимальными отклонениями от традиционных методов строительства мостов.

В рамках этого проекта определяются, документируются и проверяются преимущества высокопрочного бетона для транспортной системы. Разрабатываются методы оптимизации всех аспектов проектирования и строительства, формулируются спецификации и конструкторская документация для будущих проектов высокопрочных бетонов. Результаты этого проекта должны помочь инженерам и строителям в стабильном производстве высокопрочных, высокопроизводительных мостов из предварительно напряженного железобетона по конкурентоспособным ценам.

Мэри Лу Роллс , PE, главный инженер-проектировщик в отделе мостов отдела проектирования Департамента транспорта Техаса. Она является техническим руководителем исследовательского проекта Луэтта и координатором разработки U-образной балки. Она получила степень бакалавра наук в области гражданского строительства и степень магистра наук в области инженерии Техасского университета в Остине и является зарегистрированным профессиональным инженером в штате Техас.

Рамон Карраскильо , доктор философии, педагог, профессор гражданского строительства Техасского университета в Остине. Он также является заместителем директора Центра совокупных исследований и координатором программы для выпускников строительных материалов. Он очень активен в профессиональных организациях, таких как Американский институт бетона и Американское общество испытаний и материалов. С 1976 года высокопрочный бетон был основной темой его исследовательской программы.

NCDOT: Стрингерные мосты из предварительно напряженного бетона

JavaScript Требуется JavaScript должен быть включен, чтобы использовать некоторые функции этого сайта.
Для получения дополнительной помощи позвоните нам по телефону 1-877-DOT-4YOU ( 1-877-368-4968). По вопросам DMV звоните по телефону 919-715-7000. Наш почтовый адрес: 1501 Mail Service Center, Raleigh NC 27699-1501.


Выполните одно из следующих действий:

Перезагрузить страницу

Посмотреть карту сайта

Предварительно напряженная бетонная балка покидает завод в Дареме на специально разработанном грузовике с прицепом для строящегося моста через реку Кейп-Фир в Элизабеттауне (мост округа Бладен 17) в 1957 году (источник: North Carolina Roadways, март-апрель 1957 года).

​После пробных работ с мостами из блочных плит и швеллерных балок Департамент автомобильных дорог штата был готов расширить использование предварительно напряженного бетона для различных типов мостов, включая стрингеры.

В 1957 году департамент построил свой первый крупный мост из предварительно напряженного бетона, по которому проходили мосты U.S. 701/N.C. 41 над рекой Кейп-Фир в Элизабеттауне (мост округа Бладен 17). Мост состоит из 98 предварительно напряженных железобетонных двутавровых балок, каждая длиной 110 футов и весом 11 тонн, отлитых на заводе в Дареме корпорации North Carolina Concrete Products Corporation.

Каждая балка содержала 26 стальных тросов, прочность которых примерно в пять раз превышает прочность обычной арматурной стали. Бетон был залит в стальные формы вокруг кабелей, которые были натянуты на 34 дюйма домкратами с усилием 243 тонны. Кабели сжались, когда напряжение было снято путем разрезания их на обоих концах балки, плотно сжимая бетон и, таким образом, предотвращая вероятность того, что балка треснет или провиснет.

Балки, несмотря на то, что они были изготовлены в соответствии с национальными стандартами, по-прежнему имели внушительные размеры для первого масштабного проекта штата. Их перевезли из Дарема в Элизабеттаун на специально разработанном грузовике с прицепом.

Департамент быстро внедрил технологию стрингеров из предварительно напряженного бетона, используя ее на мостах на быстро развивающейся системе автомагистралей между штатами. К 1960 году мосты со стрингерами из предварительно напряженного бетона были на пути к тому, чтобы стать одним из доминирующих стандартных типов мостов в штате.

В инвентаризации исторических мостов было выявлено около 80 примеров с датами постройки с 1957 по 1960 год. Главный инженер штата по мостам Т. Б. Гюнтер-младший сообщил, что мосты с предварительно напряженными бетонными стрингерами сделали монолитный мост с тавровой балкой практически устаревшим. Предварительно напряженный бетон позволил «максимально использовать стандартизацию в конструкции балок и деталей» как с точки зрения инженера-проектировщика, так и с точки зрения литейной компании.


Learn more