Ефективні системи розширення і підсилення залізобетонних балкових прольотних будов автодорожніх мостів
Ефективні способи розширення і підсилення існуючих балкових залізобетонних прольотних будов автодорожніх мостів. Просторова робота розширених різними способами залізобетонних балкових прольотних будов та їх балок на великорозмірних залізобетонних моделях.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 22.06.2014 |
| Размер файла | 79,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
|
s = 0,27 + м ( 0,33 + 0,4 м ) + 0,7 p2 ( 1 - 0,7 ) / Rpn. |
(18) |
Згідно численних досліджень коефіцієнт асиметрії циклу напружень в бетоні b можна приймати рівним м.
При відомих значеннях s і b за рекомендаціями СНіП 2.03.01-84* або СНіП 2.05.03-84 визначають коефіцієнт умов роботи арматури і бетону s3 і b1 та перевіряють умови витривалості нормального перерізу за арматурою і бетоном:
Мmax s3 Rs Аs z*; Мmax b1 Rb * h0 * z*. (19)
Оскільки викладена методика розрахунку витривалості згинаних елементів основана на визначенні фактичних кінцевих параметрів напруженого стану перерізу, то їх у подальшому використовують для розрахунку за другою групою граничних станів і таким чином забезпечують одну розрахункову схему для обох груп граничних станів.
Деформації у поздовжній розтягнутій арматурі і верхніх фібрах бетону стиснутої зони, кривину і прогини згинаних елементів після 2 млн. циклів навантажень визначають за відомими в теорії залізобетону залежностями, використовуючи визначені раніше величини *, z* і *.
Середні деформації арматури:
|
*sm = [ Mmax - P02 ( z* - ep )] s / (Es z* ) . |
(20) |
Середні деформації верхніх фібр бетону:
|
*bm = Mmax b / [(f + * ) b h0 * E?b z* ] . |
(21) |
Кривина:
|
( 1 / r )* = (*sm + *bm ) / h0. |
(22) |
При розрахунку на багаторазові навантаження за даними дослідів коефіцієнти s =b =1,0. В інших випадках (короткочасні, малоциклові, тривалі навантаження) їх визначають за рекомендаціями норм або за уточненими формулами, які відображають дійсний взаємозв'язок бетону і арматури в розтягнутій зоні згинаних залізобетонних елементів.
Маючи кривину, жорсткість і прогини визначають відомими методами.
Для уніфікації розрахунку на утворення тріщин при багаторазових та статичних навантаженнях запропоновано втомну тріщиностійкість визначати за методом ядрових моментів:
|
M*crc = Rbt,ser Wpl + P-02 ( eр + r ) . |
(23) |
Величини, що входять у цю формулу визначають за СНіП 2.03.01-84*.
Ширину розкриття тріщин при дії багаторазових навантажень визначають за формулу (144) СНіП 2.03.01-84* з урахуванням збільшення напружень в арматурі за формулою (15) і іншого значення коефіцієнта l:
|
l* = 2 - 2 м + м2. |
(24) |
Перевірка даної методики розрахунку здійснена за результатами випробувань 38 звичайних і 45 попередньо напружених балок із важкого, щільного силікатного і легкого бетону, армованих стержневою, дротяною і канатною арматурою (досліди Самбора Ю.В., Селюкова В.М., Терехової Г.Б., Острат Л.І., Мусатова С.А., Кваші В.Г. і Левчича В.В., Піневича С.С., Давидовича О.О., Кваші В.Г. і Мельника І.В.). За основними показниками витривалості для порівнюваних дослідних даних розбіжність між результатами розрахунку та досліду не перевищує 10 %, причому середнє відхилення теоретичних даних від дослідних складає - 1,5 % для звичайних і +2,4 % для попередньо напружених балок.
Розрахунок міцності нормальних перерізів балок, об'єднаних з накладною плитою проводять за новою висотою складеного перерізу на сумісну дію тимчасових та першої і другої частин постійного навантажень. При цьому за висоту стиснутої зони, згідно даних випробувань балок, об'єднаних з накладною плитою, приймають товщину полиці накладної плити. В цьому випадку умова міцності має вид:
М Rs As z1, (25)
де z1=h0- - 0,5hf1 ( hf1 - товщина полиці накладної плити).
Експериментальна перевірка придатності формули (25) для розрахунку міцності нормальних перерізів складених балок проведена при випробуваннях до руйнування моделей і натурних балок за ТП вип.56. Для моделей балок дослідні і розраховані руйнівні моменти практично збігаються, а для натурних різниця між ними знаходиться у межах до 7,3 %, що є цілком допустимим.
Міцність похилих перерізів складених балок також розраховують за рекомендаціями чинних норм проектування мостів. Причому розрахунок на поперечну силу проводять за висотою існуючої балки, а на згинальний момент - за повною висотою складеного перерізу.
Розрахунок балок складеного перерізу за граничними станами 2-ї групи, як і збірно-монолітних конструкцій, виконують з урахуванням постадійного прикладання навантажень в процесі улаштування накладної плити, включення її в роботу і створення складеного перерізу.
Одним з розповсюджених типів залізобетонних мостових балок існуючих прольотних будов є балки, армовані плоскими зварними каркасами з розташуванням поздовжніх розтягнутих стержнів великих діаметрів у 4...6 рядів без зазорів по вертикалі і через певні проміжки вздовж прольоту з'єднаних між собою зварними швами. У відповідних перерізах поздовжня арматура відгинається у стінку балки для сприйняття поперечних сил.
Проведені натурні випробування прольотних будов з таких балок і окремих балок показали, що розрахунки їх за 2-ю групою граничних станів за чинними нормами проектування не дають задовільної збіжності з результатами експериментальних досліджень. Потреба більш точного їх розрахунку виникає як при перерахунку існуючих прольотних будов на нові експлуатаційні навантаження, так і при проектуванні їх розширення накладною плитою. Це і спричинило до розробки уточненої методики їх розрахунку за 2-ю групою граничних станів.
У прийнятій розрахунковій схемі для балки таврового профілю з багаторядовою арматурою As без накладної плити (рис. 5,А) або з нею (рис. 5,Б) розглядають напружений стан нормального перерізу з тріщиною (рис.5,б), а також умовний середній переріз, для якого приймають справедливою гіпотезу плоских перерізів (рис.5,в), при співвідношенні висоти стиснутої зони х=хm (=1- 0,7/(100+1); коефіцієнт армування перерізу балки).
Вплив на напружено-деформований стан розтягнутої зони нерівномірного розподілу напружень (деформацій) по висоті пакету нижньої робочої арматури, відігнутої і конструктивної арматури в ребрі балки, а також роботу розтягнутого бетону над тріщинами ураховують коефіцієнтом s, для визначення якого нами запропонована емпірична формула:
s = 0.6 + 0.2 M / Mser , (26)
де = ( 0.005 + s ) / s - ураховує коефіцієнт армування балки s=As/(bh0 ); М згинальний момент від діючих навантажень; Mser згинальний момент, що сприймає переріз при нормативних характеристиках матеріалів.
Для існуючої балки і при сумісній її роботі з накладною плитою середню відносну висоту стиснутої зони (рис.5,в) визначають з квадратного рівняння, одержаного з розгляду умов рівноваги перерізу з тріщиною у стадії експлуатації і гіпотези плоских перерізів для умовного середнього перерізу балки:
m 2 + b m - c = 0. (27)
m = - b / 2 + (b2 / 4+ c )1/2; xm = m h01. (28)
У рівняння (27) входять величини:
Для існуючої балки:
|
b = f f / ' + (' s' + s ) c = (' a' 's / h01 + s ), |
(29) |
де f = (b'f - b) h'f / (b h01 ); 's = A's / (b h01 ); s = As / (b h01 );
'=; = / ( ' ); ' =в /'s= 1,0; =b/s; =Es/Eb; b=s' =0.9; (30)
=0,5; f=0,75 - коефіцієнт повноти епюри ребра і звісів полиці балки.
Для балки з накладною плитою
|
b = [f 1 / (b ' ') - f ( 1 + 1 / ) + f f / ' + (' + / ' )] , c = [f (f f / ' - f / f ) + (' h'f + a' 's +h01Ms / ' )/ b'h01], |
331) |
||
|
де m= хm/h01 ; f 1=bf1 /bh01; f=(bf- - b)hf /bh01; f =hf /h01 b=Eb /1Eb1; 'b = b1 /b; =; =1 /b1; 1=Es /Eb1; s =As /bh01; s =As /bh01; b = b1 /s ; = b1 /s ; |
(32) |
де b1=1,0; b='s=0,9 - коефіцієнт нерівномірності розподілу деформацій в бетоні полиці накладної плити, полиці існуючої балки і в стиснутій арматурі на ділянці між тріщинами;
; Eb; 1; Eb1; - коефіцієнти пружності і початковий модуль деформацій відповідно бетону існуючої балки і накладної плити ( =0,9 1=0,8).
Інші величини з формул (33), а позначення з рис.5,Б.
При відомому m і хm визначають плече внутрішньої пари сил для середнього перерізу:
Для існуючої балки (рис.6,А)
|
z m = h01 - xm + ym ym = 2 [ b'f x3m - ( b'f - b ) ( xm - h'f ) 3 ] / [ 3 ( b'f x2m - ( b'f - b)(xm - h'f) 2)] |
(33) |
Для балки з накладною плитою
1. При xm hf; zm = h01 - 0.5 h'f1 . (34)
2. При xm > hf; zm=h01- 0.2 hf , (35)
hf - висота ребристої накладної плити.
Середні напруження і середні деформації в арматурі визначають з умов рівноваги і гіпотези плоских перерізів:
s = М / Wsm ; bm = sm / Es (36)
де момент опору середнього перерізу відносно розтягнутої зони:
Wsm = As zm + A's ( zs - zm ) ( xm - a') / (h01 - xm ). (37)
Середні деформації верхнього волокна стиснутої зони знаходять з гіпотези плоских перерізів (рис.6,А,б):
bm = sm xm / ( h01 - xm ) . (38)
В перерізі з тріщиною:
s = sm / s ; s = sm / s ; b = bm Eb / b . (39)
Для балки з накладною плитою (рис.6.Б).
ms = M / (As zm ); sm = sm / Es. (40)
Середні деформації бетону верхнього стиснутого волокна полиці накладної плити знаходять з гіпотези плоских перерізів (рис.6.Б,б,г) за формулою (38), використовуючи умовну середню висоту стиснутої зони хm.
Кривину і жорсткість перерізів на ділянках з тріщинами для обох розглянутих типів балок знаходимо за формулами:
1/r = (sm + bm ) / h01; B = As zm Es ( h01 - xm ) / s . (41)
Ширину розкриття тріщин на рівні осі нижнього ряду стержнів розтягнутої арматури при відомих напруженнях s визначаємо за відомими формулами чинних норм.
Перевірку розробленої методики розрахунку існуючих балок без і при сумісній роботі з накладною плитою проводили за результатами випробувань натурних балок довжиною 14,06 м за ТП вип.56. Порівняння експериментальних і розрахованих прогинів показує задовільну їх збіжність до навантажень 0,7...0,75 від руйнівних, що відповідає верхній границі справедливості гіпотези плоских перерізів для середніх деформацій бетону і арматури, а також практичним потребам розрахунків таких балок на експлуатаційні навантаження.
У третьому розділі представлені також запропоновані методики розрахунку зсуваючих зусиль в дискретних зв'язках об'єднання накладної плити з існуючими балками і розрахунку міцності і витривалості бетонних і армованих шпоночних з'єднань накладної плити з існуючими балками. Ці методики описані в чинному нормативному документі ВСН 51-88 і тому в авторефераті не подаються.
В четвертому розділі описані експериментальні дослідження існуючих та розширених приставними елементами і різними типами накладної плити великорозмірних залізобетонних моделей прольотних будов, а також виконаний аналіз їх результатів. Метою їх було вивчення просторової роботи існуючих і розширених різними способами залізобетонних балкових прольотних будов у стадії експлуатаційних навантажень, при навантаженнях, близьких до руйнівних і в граничному стані за міцністю, установлення ефективності різних конструктивно-технологічних рішень розширення, а також перевірка існуючих і пропонованих методик розрахунку у пружній і пружно-пластичній стадіях роботи прольотних будов і розрахунків їх елементів за 1-ю і 2-ю групами граничних станів.
Випробували три групи дослідних конструкцій залізобетонних моделей прольотних будов: існуючих різної ширини з монолітними діафрагмами (ДК-1...ДК-3) і зібрані з двох блоків на податливому (ДК-4) і шарнірному (ДК-5) стиках, а також бездіафрагмових (ДК-6, ДК-7), балки яких об'єднані замоноліченим стиком у межах полиці на арматурних випусках (рис.7,в); розширених симетрично (ДК8...ДК-12) або односторонньо (ДК-13...ДК-17) добудованими елементами різної початкової жорсткості, об'єднаними з існуючими балками податливими і шарнірними стиками на металевих накладках; розширених різними типами накладної плити: збірно-монолітною плоскою (ДК-18) і ребристою (ДК-19), а також плоскою монолітною з заміною крайніх існуючих балок (ДК20). Випробовували також окремі балки існуючих (базових) моделей (ДК0-0) і елементів розширення (ДК0-1, ДК0-2). Для розширення моделей за базові використовували раніше випробувані моделі існуючих прольотних будов, що імітувало попередній період їх експлуатації при наявності тріщин в балках і дефектів (наприклад, розрив накладок) стиків діафрагм.
В розширених моделях імітували в масштабі 1:4 розширення з габариту Г-7+2 х 0,75 м до габариту Г-11,5 + 2 х 1,5 м. Їх проектували за принципом геометричної подібності до реальної прольотної будови за ТП вип.56 або 56д розрахунковим прольотом 16,2 м.
Всі моделі прольотних будов випробовували за однією методикою на спеціально обладнаному силовому стенді. Їх навантажували ступенями, зосередженою силою, прикладеною почергово в вузлах перетину поздовжніх і поперечних балок до максимального навантаження 0,65...0,7 від передбачуваного руйнівного. Моделі ДК-18 і ДК-19 після вивчення характеру їх просторової роботи випробовували до руйнування за згинальним моментом і поперечною силою схемами невигідного розміщення моделі нормованого навантаження Н-30 і АК. Вимірювали вертикальні переміщення вузлових точок моделей, що дало змогу оцінити їх просторову роботу і ступінь навантаженості балок при різних схемах прикладання зовнішнього навантаження. Новою методичною особливістю експериментального визначення розподілу між балками зовнішнього навантаження, а також згинальних моментів і поперечних сил в поздовжніх балках моделей було порівняння прогинів окремих (еталонних) балок і аналогічних балок у складі моделей. Не дивлячись на приблизність даного способу загальна його точність є вищою від визначення розподілу традиційним способом пропорційно прогинам і початковим жорсткостям балок в допущенні їх пружної роботи після утворення тріщин.
Аналіз експериментальних прогинів і згинальних моментів в балках випробуваних моделей дозволяє зробити такі висновки:
в залежності від місцеположення зовнішнього навантаження, співвідношення жорсткості балок і жорсткості зв'язків між ними ступінь навантаженості окремих балок є різним, тому частина більше навантажених працює у пружно-пластичній стадії, а друга менше навантажених - у пружній. Тобто прольотна будова має дві, якісно відмінні в роботі зони: пружно-пластичної і пружної роботи.
при навантаженні прольотної будови вузловою зосередженою силою епюри згинальних моментів в найбільше навантажених балках, які працюють в пружно-пластичній стадії, є криволінійними з додатньою кривиною. Це свідчить про те, що частина зовнішньої сили, яка припадає на них розподілюється уздовж прольоту у вузли, суміжні з навантаженим і є наслідком її перерозподілу через істотне зменшення жорсткості навантаженої балки і суміжних з нею та включенні в роботу поперечних балок;
ефект сумісної роботи балок збільшується при забезпеченні жорсткого об'єднання елементів у поперечнику прольотної будови. В бездіафрагмових моделях при гнучкому поперечному в розподілі зовнішньої сили істотну участь приймають лише балки, суміжні з навантаженою, а інші мало впливають на характер просторової роботи, тому, з точки зору просторового розподілу зусиль вони є менш ефективні, порівняно з діафрагмовими. Це потрібно ураховувати при аналізі стану існуючих бездіафрагмових прольотних будов, а при проектуванні нових - віддати перевагу діафрагмовим;
симетричне розширення розвантажує балки існуючої прольотної будови. Одностороннє розширення підсилює їх тільки зі сторони приєднуваних, тому замість нього слід приймати двохстороннє несиметричне, додаючи з протилежної від розширення сторони хоча б одну нову балку більшої жорсткості і несучої здатності. Це, як і при односторонньому розширенні, дозволить проводити роботи без улаштування об'їзду і одночасно значно покращить умови роботи існуючої балки, яка б в односторонньо розширеній прольотній будові залишалася крайньою.
після включення в роботу накладної плити не тільки істотно зменшуються прогини балок, але і якісно змінюється характер їх епюр поперек прольоту з явно криволінійного до майже лінійного, що свідчить про збільшення загальної поперечної жорсткості розширених накладною плитою прольотних будов, особливо при застосуванні ребристої накладної плити, збірно-монолітні ребра якої, розміщені поперек прольоту створюють додаткові діафрагми. Це особливо важливо для бездіафрагмових прольотних будов, у яких балки, об'єднані тільки верхньою плитою, слабо включаються у сумісну роботу. Розширення прольотних будов цього типу ребристою накладною плитою значно покращує умови їх просторової роботи.
в стадії близькій до руйнування, проходить інтенсивний перерозподіл навантаження між балками, тому фактична несуча здатність прольотних будов є значно більшою від розрахованої за пружною стадією роботи. Наприклад, для моделі ДК-18 теоретичний руйнівний згинальний момент на крайню балку становив 32 кНм, що при розрахунку за пружною стадією відповідає навантаженняю 47 кН. Фактично нормальний переріз крайньої балки зруйнувався при навантаженні 102,5 кН, що у 2,18 рази більше теоретичного. Для моделі ДК-19 ця різниця становила 1,93 рази. Розраховане за запропонованою в розділі 3 методикою просторового розрахунку залізобетонних перехресно-ребристих систем при фізичній нелінійності деформування залізобетону теоретичне руйнівне навантаження на крайню балку для моделі ДК-18 становить 89,7 кН. Різниця складає лише 12,5 %, що, ураховуючи складність установлення моменту руйнування крайньої балки в перехресно-ребристій системі, можна вважати цілком задовільною збіжністю;
консольна частина накладної плити працює як просторова плитна ребриста система, в якій при навантаженні консолі в просторовому розподілі зусиль приймають участь усі її ребра уздовж прольоту. Тому розрахунок зусиль в ребрах консолі накладної плити потрібно проводити з урахуванням просторової роботи, що дасть можливість збільшити діапазон застосування на практиці методу розширення прольотних будов залізобетонною накладною плитою.
Експериментальні згинальні моменти і прогини порівнювали з розрахунком за запропонованою методикою просторового розрахунку, а також за пружною версією розрахункового комплексу “Міраж” та програмою ЦНДІ Мінтрансбуду (м. Москва) “Spika”. Максимальна розбіжність експериментальних і розрахованих за запропонованою методикою згинальних моментів знаходяться в межах 5...8 %, що узгоджується з точністю проведення експериментів. Розраховані за програмами “Міраж” і “Spika” у припущенні пружної роботи моделей згинальні моменти для найбільше навантажених балок до 25 % більші від експериментальних, що є недопустимим, і підтверджує, що урахування пружно-пластичної роботи частини балок перехресно ребристої системи дозволяє підвищити достовірність і точність розрахунків зусиль в існуючих і розширених різними способами прольотних будовах.
П'ятий розділ містить результати і аналіз експериментального дослідження просторової роботи і несучої здатності за згинальним моментом і поперечною силою натурної збірної залізобетонної діафрагмової прольотної будови, зібраної з балок за ТП вип.56 (рис. 8), до та після розширення залізобетонною збірно-монолітною ребристою накладною плитою. Прямим порівнянням результатів випробувань існуючої і розширеної прольотних будов визначали вплив включення в роботу накладної плити на досліджувані параметри.
Прольотні будови навантажували за декількома схемами: І - для вивчення просторової роботи і розподілу навантажень між балками - послідовно у вузлах перетину головних балок і діафрагм (максимальне навантаження 800 кН для існуючої і 1200 кН для розширеної прольотних будов); ІІ - для визначення несучої здатності за поперечною силою крайню балку над крайніми прольотними діафрагмами; ІІІ - для визначення несучої здатності за згинальним моментом - дві крайні балки з протилежної сторони, кожну двома силами над середніми діафрагмами; IV - для вивчення роботи консольної ділянки накладної плити - середні і крайні ребра консолі силами з її краю і всередині. Навантаження здійснювали гідравлічними домкратами і передавали його на прольотну будову за допомогою випробувального стенду, який складався з двох жорстких металевих ферм довжиною 15,0 м і висотою 2,5 м, що сприймали навантаження від домкратів і через поперечну балку та систему опорних траверс і тяжів передавали його на насадки існуючих опор.
Вимірювали прогини балок у вузлах перетину з діафрагмами, а також у тих же перерізах деформації арматури і бетону стиснутої зони існуючих балок і накладної плити, деформації відігнутої арматури на приопорних ділянках крайніх балок і деформації зсуву накладної плити відносно існуючих балок. Всі вимірювання проводили на базах 220...250 мм стаціонарно установленими приладами.
Визначення експериментальних згинальних моментів і поперечних сил в досліджуваних перерізах балок проводили новим способом, основаним на прямому порівнянні деформацій арматури і бетону в заданих перерізах окремо випробуваної (еталонної) балки з такими ж деформаціями для аналогічних перерізів балок, працюючих в складі прольотних будов.
Отримані такі основні результати випробувань:
характер деформування різних балок свідчить, що у складі одного поперечника прольотної будови частина їх працює у пружно-пластичній стадії, а частина пружно. Жорсткість найбільше навантажених балок, визначена за деформаціями арматури і бетону та експериментальними згинальними моментами, зменшуються більше ніж у два рази порівняно з початковою;
після включення в роботу з існуючими балками накладної плити епюри прогинів поперек прольоту з криволінійних стали майже лінійними, а їх величина зменшилась більше ніж у 2,4...3,5 рази. Відповідно, зменшились деформації арматури і бетону. Це свідчить як про істотне збільшення жорсткості балок складеного перерізу, так і збільшення загальної поперечної жорсткості прольотної будови;
як для існуючої, так і розширеної прольотної будови експериментальні згинальні моменти, визначені за графіками деформацій арматури і бетону еталонної балки на 20...40 % менші, ніж визначені у допущенні пружного їх розподілу пропорційно прогинам балок. При прикладанні до балок вузлового зосередженого навантаження у найбільше навантажених з них епюри згинальних моментів криволінійні з додатньою кривиною. Це свідчить про просторовий розподіл зосередженої сили при роботі балок у пружно-пластичній стадії;
несуча здатність балок, працюючих разом з накладною плитою, на згинальний момент, порівняно з існуючими балками, зростає більше ніж у два рази, а на поперечну силу - на 40...50 %, чого цілком достатньо для розширення існуючих прольотних будов з шести балок за ТП вип.56 до габариту Г-11,5+2х1,5 м.
консольна ділянка ребристої накладної плити працює як просторова конструкція з розподілом тимчасового навантаження між поперечними ребрами. Прийнята їх конструкція забезпечує несучу здатність, необхідну для сприйняття нормованих тимчасових навантажень при їх розташуванні на консолі з максимальним наближенням до бар'єру безпеки;
співставлення результатів розрахунків згинальних моментів і прогинів за запропонованою методикою просторового розрахунку при пружно-пластичній роботі частини балок з експериментальними даними показало їх задовільну збіжність. Різниця між ними знаходиться в межах 2...12 %, що відповідає межам точності експерименту.
В шостому розділі висвітлений досвід практичного застосування розроблених конструктивних рішень при розширенні існуючих мостів, показані основні етапи впровадження результатів досліджень в Україні і країнах СНД, а також представлений аналіз результатів статичних і динамічних випробувань прольотних будов до та після розширення.
За результатами теоретичних і експериментальних досліджень виконана реконструкція з розширенням габариту ребристою накладною плитою 42-х мостів різних типів і конструктивних схем на автодорогах України, Білорусі, Росії, Казахстану: монолітних масивних і тонкостінних переважно довоєнної побудови; збірних перехресно- і плитно-ребристих за ТП вип.56 і 56д; попередньо напружених струнобетонних та армованих пучковою арматурою з високоміцного дроту в заін'єктованих каналах. Усі реконструйовані об'єкти з габариу 4,5...8,0 м розширені до Г-11,5+2х1,5 м і Г-10+2х1,0...1,5 м під нормовані тимчасові навантаження А11 і НК-80.
Натурні випробування прольотних будов до та після розширення підтвердили ефективність включення накладної плити в сумісну роботу з існуючими балками. Досягнута необхідна їх несуча здатність після розширення, у декілька разів зменшились прогини, а також збільшилась поперечна жорсткість прольотних будов. Покращились динамічні характеристики, особливо у бездіафрагмових прольотних будовах за ТП вип.56д і попередньо напружених струнобетонних, динамічні коефіцієнти яких більше ніж у два рази перевищували розраховані за СНіП 2.05.03-84. Після включення в роботу накладної плити завдяки збільшенню маси і жорсткості амплітуда вимушених коливань зменшилась у 2...3 рази, а динамічні коефіцієнти стали близькими до розрахованих.
Більшість реконструйованих мостів розширяли накладною плитою без улаштування об'їздів, пропускаючи рух вільними смугами існуючої проїзної частини або частиною з улаштованою накладною плитою. Цим виключений один з основних недоліків способу розширення накладною плитою.
Підтверджена також техніко-економічна ефективність розширення прольотних будов залізобетонною ребристою накладною плитою. На 11-ти об'єктах експериментальної реконструкції загальною довжиною 528 м порівняно з розширенням приставними елементами зекономлено 117,4 т арматурної сталі і 2580 м3 товарного бетону, в основному, за рахунок відсутності необхідності розширення опор. Значно скорочені терміни реконструкції, що в умовах ринкової економіки має вирішальне значення.
ОСНОВНІ ВИСНОВКИ
Реконструкція транспортних споруд, насамперед розширення і збільшення вантажопідйомності, є вельми актуальною для нормального функціонування мережі автодоріг України і має важливе народногосподарське значення. Способи реконструкції повинні комплексно вирішувати модифікацію споруди: розширення з одночасним підсиленням несучих конструкцій, покращання комфортності і безпеки руху, а також надання споруді сучасного архітектурного вигляду.
Запропоновані в роботі нові конструктивні рішення розширення прольотних будов залізобетонною монолітною, збірно-монолітною і збірною накладною плитою з консолями забезпечують розширення існуючих мостів за нормативами доріг ІІ-ї і ІІІ-ї технічних категорій на діючі нормовані тимчасові навантаження А11 і НК-80.
Розроблена в роботі теорія розрахунку існуючих і розширених різними способами залізобетонних балкових прольотних будов включала визначення зусиль в перехресно-ребристих системах у пружній і пружно-пластичній стадіях роботи, а також розрахунок їх елементів і вузлів з'єднань за 1-ю і 2-ю групами граничних станів з урахуванням дійсних закономірностей деформування залізобетону, стадійності і багаторазовості дії навантажень та інших специфічних особливостей їх роботи.
Розроблені в роботі методики розрахунку експериментально перевірені на випробуваних великорозмірних залізобетонних моделях існуючих і розширених прольотних будов, а також випробуваної до руйнування існуючої і розширеної залізобетонною збірно-монолітною ребристою накладною плитою натурних прольотних будов, зібраних з типових балок за ТП вип. 56. Максимальна розбіжність знаходиться у межах 5...8 %, що узгоджується з точністю експериментів.
У результаті експериментальних досліджень просторової роботи і граничних станів великорозмірних залізобетонних моделей існуючих і розширених приставними елементами і залізобетонною накладною плитою прольотних будов одержані нові експериментальні дані про характер розподілу зусиль між їх елементами в залежності від таких факторів як співвідношення жорсткостей, тип приєднаних елементів, спосіб їх об'єднання з існуючими, тип накладної плити, розташування та величина зовнішнього навантаження.
Новою методичною особливістю аналізу експериментальних досліджень було визначення експериментальних згинальних моментів у різних перерізах балок моделей і натурної прольотних будов за допомогою еталонних графіків прогинів або деформацій арматури і бетону в досліджуваних перерізах, одержаних з випробувань окремих балок, ідентичних за конструкцією балкам прольотних будов.
Порівняно з розрахунками за умовною пружною стадією роботи експериментальні згинальні моменти у найбільше навантажених і працюючих у пружно-пластичній стадії балках є меншими на 25…30%. Цю різницю і можна вважати невикористаним резервом несучої здатності більшості існуючих прольотних будов, які при проектуванні розраховували за пружною стадією роботи і приблизними методами визначення зусиль.
Випробування натурної прольотної будови за ТП вип. 56 до руйнування за згинальним моментом і поперечною силою показали, що, незважаючи на тривалий період експлуатації, вона має достатні запаси несучої здатності і при відсутності істотних дефектів в стиках діафрагм може без підсилення сприймати діючі нормовані СНіП 2.05.03-84 тимчасові навантаження А11 і НК-80.
Включення ребристої накладної плити у сумісну роботу з існуючими балками є ефективним засобом збільшення їх жорсткості і поперечної жорсткості прольотної будови. Несуча здатність балок, що працюють разом з накладною плитою, в залежності від її типу зростає в 1,65…2 рази за згинальним моментом і на 40…50 % за поперечною силою. У цілому підсилення балок є цілком достатнім для сприйняття прольотною будовою, розширеною до габариту Г-11,5+21,5м, нормованих тимчасових навантажень А11 і НК-80.
10. Запропоновані в роботі, теоретично і експериментально досліджені конструктивні рішення розширення і одночасного підсилення прольотних будов увійшли складовою частиною в чинний нормативний документ: “Инструкцию по уширению автодорожных мостов и путепроводов” ВСН 51-88, а також використані при реконструкції 42-х мостів в Україні, Білорусії, Росії, Казахстані. По всіх реконструйованих обєктах порівняно з розширенням приставними елементами економія арматури і бетону досягає 15…30%, а трудомісткість і вартість робіт зменшується до 20…50 %. Значно скорочені терміни і досягнута комплексність в модернізації споруд і доведенні їх експлуатаційних показників до рівня нових сучасних автодорожніх мостів.
ПУБЛІКАЦІЇ
Кваша В.Г. Уширение железобетонных балочных мостов накладной плитой // Новые материалы и технологии в промышленном и дорожном строительстве: Учебное пособие. К.: Вища школа, 1990. с. 109165
Кваша В.Г. Експериментальні дослідження залізобетонних моделей прольотних будов, розширених приставними елементами // Будівельні конструкції. Вип. 50. К.: НДІБК, 1999, С. 8794
Кваша В.Г. Розширення прольотних будов автодорожніх мостів монолітною залізобетонною накладною плитою // Вісн. Рівн. держ. техн. ун-ту. 1999. Вип.3: Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. С. 140145.
Кваша В.Г. Реконструкція аварійного моста з розширенням прольотної будови, підсиленням струнобетонних балок та ригелів проміжних опор // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Український міжгалузевий семінар “Сучасні проблеми проектування, будівництва та експлуатації споруд на шляхах сполучення”. К.: Вид-во Українського трансп. ун-ту, 2000. С. 6469.
АНОТАЦІЯ
Кваша В.Г. Ефективні системи розширення і підсилення залізобетонних балкових прольотних будов автодорожніх мостів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.01 будівельні конструкції, будівлі та споруди. Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2002.
Дисертація присвячена розробці, теоретичному та експериментальному обгрунтуванню ефективних способів розширення і одночасного підсилення існуючих залізобетонних балкових прольотних будов новими конструкціями монолітної, збірно-монолітної і збірної залізобетонної накладної плити з довжиною консолей до 4…4,5 м. Новизна розробок захищена 8-ма авторськими свідоцтвами, 4-ма патентами України і патентом Росії. Розроблені методики просторового розрахунку існуючих і розширених приставними елементами і залізобетонною накладною плитою прольотних будов у пружній і фізично-нелінійній стадії їх роботи, а також нові пропозиції з розрахунку несучих елементів та вузлів з'єднань існуючих і розширених залізобетонних прольотних будов за 1-ю і 2-ю групами граничних станів на статичні та багаторазові навантаження. Випробування великорозмірних залізобетонних моделей існуючих і розширених приставними елементами та накладною плитою прольотних будов, а також збірної натурної прольотної будови з балок за ТП вип. 56 довжиною 14,06 м до та після розширення ребристою збірно-монолітною накладною плитою підтвердили задовільну збіжність розрахованих і експериментальних згинальних моментів і прогинів у балках прольотних будов. Запропоновані конструкції залізобетонної накладної плити застосовані для розширення 42-х мостів з прольотними будовами різних конструктивних схем в Україні, Росії, Білорусі, Казахстані і увійшли складовою частиною в “Инструкцию по уширению автодорожных мостов и путепроводов” ВСН 51-88.
Ключові слова: залізобетонні балкові прольотні будови, розширення прольотних будов, залізобетонна накладна плита, просторовий розрахунок, дискретна модель, напружено-деформований стан і міцність перерізів, перерозподіл зусиль, експериментальні дослідження існуючих і розширених прольотних будов, реконструкція мостів.
АННОТАЦИЯ
Кваша В.Г. Эффективные системы уширения и усиления железобетонных балочных пролетных строений автодорожных мостов. Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 строительные конструкции, здания и сооружения. Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 2002.
Диссертация посвящена разработке, теоретическому и экспериментальному обоснованию эффективных способов уширения и одновременного усиления существующих железобетонных балочных пролетных строений различными конструкциями железобетонной накладной плиты с выступающими консолями без уширения опор.
В предисловии обоснована актуальность, научная новизна, практическое значение работы, представлена ее апробация и дана общая характеристика.
В первом разделе изложен обзор и анализ различных аспектов проблемы реконструкции, уширения и усиления пролетных строений автодорожных мостов. Показано формирование парка мостов во времени и нормирования их основных технических и эксплуатационных параметров - грузоподъемности и габарита проезжей части. Критически проанализированы конструктивные решения базовых способов уширения и усиления железобетонных балочных пролетных строений, их экспериментальные исследования на моделях и опытных натурных образцах. Показано, что экспериментальных исследований проведено мало, а для расчетов в основном использованы методы расчета вновь проектируемых мостов. На основе анализа выполненных исследований сформулированы цели и задачи диссертации.
Во втором разделе представлены новые конструктивные решения уширения и усиления железобетонных балочных пролетных строений монолитной, сборно-монолитной и сборной железобетонной накладной плитой с длиной консолей до 4,0…4,5 м, конструкции узлов объединения накладной плиты с существующими балками и блоков накладной плиты между собой. Они позволяют расширять существующие пролетные строения до габаритов по нормативам дорог II-й и III-й технических категорий (Г-11,5+2х1,5 м и Г-10+2х1…1,5 м) при обеспечении грузоподъемности на действующие нормируемые временные нагрузки А11 и НК-80. Новизна разработок защищена 8-ю авторскими свидетельствами, 4-мя патентами Украины и патентом России.
В третьем разделе представлены разработанные в диссертации методики пространственных расчетов существующих и уширенных приставными элементами и железобетонной накладной плитой пролетных строений в упругой и физически нелинейной стадиях их работы с учетом предыдущего периода эксплуатации, локальных неликвидированных дефектов, а также перераспределения внешних нагрузок и усилий. Особенностью их есть использование одной и той же системы линейных уравнений для расчетов на ЭВМ в упругой и упруго-пластической стадиях работы. В последнем случае используется метод последовательных приближений. Разработаны также новые предложения по расчету несущих элементов и узлов объединения, существующих и уширенных накладной плитой железобетонных пролетных строений по 1-й и 2-й группами предельных состояний на статические и многократно повторные нагрузки.
В четвертом разделе дано описание и анализ комплексных экспериментальных исследований пространственной работы и предельных состояний существующих и уширенных приставными элементами и различными конструкциями накладной плиты большеразмерных (в масштабе 1:4 к натурным) железобетонных моделей пролетных строений. Всего испытано 20 моделей. Получены новые экспериментальные данные о пространственной работе и распределении усилий между балками при различных уровнях нагружения вплоть до разрушения, о механизме перераспределения внешних нагрузок и усилий при изменении жесткости балок в процессе увеличения нагрузок, а также о прочности моделей, уширенных накладной плитой, по изгибаемому моменту и поперечной силе. Опытные и рассчитанные по предлагаемой методике изгибающие моменты и прогибы в балках пролетных строений согласуются вполне удовлетворительно. Максимальное расхождение - в пределах 5…8 %, что отвечает точности проведения экспериментов.
...Подобные документы
Виробництво залізобетонних кілець з використанням конвеєрного способу виробництва. Проектування цеху, розрахунок вартості його будівництва. Організаційний план та розрахунок виробничих витрат. Розрахунок фонду оплати праці. Інвестиційний план виробництва.
курсовая работа [53,3 K], добавлен 25.05.2014Виробництво конструкцій з цегли та керамічного каміння; ефективність їх використання у малоповерховому будівництві. Технологія виготовлення багатошарових залізобетонних конструкцій, віброцегляних і стінових панелей; спеціалізовані механізовані установки.
реферат [27,9 K], добавлен 21.12.2010Характеристика бетону і залізобетону. Причини та наслідки пошкодження будівельних залізобетонних конструкцій. Підготовка основи та матеріали для ремонту, обробка стальної арматури та металевих елементів конструкції. Організація праці опоряджувальників.
реферат [2,9 M], добавлен 26.08.2010Бетон - штучний композитний каменеподібний матеріал. Підприємства з виготовлення виробів із щільних силікатних бетонів. Класифікація залізобетонних конструкцій; технологія виготовлення збірних арматурних каркасів, змішаних будівельних розчинів і сумішей.
реферат [41,1 K], добавлен 21.12.2010Розрахунок будівельних конструкцій на впливи за граничними станами, при яких вони перестають задовольняти вимоги, поставлені під час зведення й експлуатації. Нові методи розрахунку бетонних і залізобетонних конструкцій за другою групою граничних станів.
статья [81,3 K], добавлен 11.04.2014Організація та технологія будівельного процесу. Розбивка дому на загарбки та яруси. Чисельно-кваліфікаційний склад бригад робітників. Калькуляція заробітної плати. Графік виконання робіт і графік руху трудових ресурсів. Схема операційного контролю якості.
курсовая работа [537,1 K], добавлен 25.02.2014Конструктивні та планувальні рішення житлового будинку. Теплотехнічний розрахунок огороджуючої конструкції. Розрахунок та конструювання великорозмірних залізобетонних елементів сходової клітки. Визначення складу і об'ємів будівельно-монтажних робіт.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 20.06.2014Генеральний план будівництва зоотехнічної лабораторії у Хмельницькій області. Об’ємно-планувальне та архітектурно-конструктивне рішення будівлі. Відомість опорядження та інженерне обладнання приміщень. Специфікація збірних залізобетонних елементів.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 06.08.2013Характеристика основних властивостей бетону - міцності, водостійкості, теплопровідності. Опис технології виготовлення залізобетонних конструкцій; правила їх монтажу, доставки та збереження. Особливості архітектурного освоєння бетону та залізобетону.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.09.2011Технологія підсилення фундаментів за допомогою збільшення підошви фундаменту способом залізобетонної обойми. Переваги і недоліки застосовуваного методу. Заходи з техніки безпеки при розбиранні будівель і споруд в процесі їх реконструкції або знесення.
контрольная работа [20,6 K], добавлен 05.04.2010Розрахунок та конструювання залізобетонних елементів збірного балочного перекриття цивільної будівлі з неповним каркасом. Збір навантаження на будівельні елементи та стрічковий фундамент, а також розрахунок плити перекриття за нормальним перерізом.
контрольная работа [689,2 K], добавлен 27.06.2013Продуктивність автомобіля-самоскида при транспортуванні цементного розчину із заводу залізобетонних виробів. Зняття рослинного шару ґрунту бульдозером Caterpillar. Улаштування щитової дерев’яної опалубки. Улаштування арматурних каркасів в опалубку опори.
контрольная работа [335,2 K], добавлен 03.12.2010Об’ємно-просторове та архітектурно-планувальне рішення. Характеристика конструктивних елементів споруди. Специфікація елементів заповнення прорізів. Інженерне обладнання будинку. Специфікація бетонних, залізобетонних, металевих конструкцій будівлі.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.05.2014Шляхи підвищення довговічності будівель. Проектування у будинку покриття, даху, підлоги, сходи, вікна та двері. Зовнішнє, внутрішнє та інженерне опорядження. Специфікація збірних залізобетонних елементів. Теплотехнічний розрахунок горищного покриття.
курсовая работа [28,7 K], добавлен 11.06.2015Розрахунок ребристої панелі та поперечного ребра панелі перекриття. Підбір потрібного перерізу поздовжніх ребер, поперечної арматури, середньої колони, фундаменту. Визначення розрахункового навантаження попередньо-напруженої двосхилої балки покриття.
курсовая работа [174,7 K], добавлен 17.09.2011Проектування мостового переходу. Кількість прогонів моста. Стадії напруженого стану залізобетонних елементів. Основне сполучення навантажень. Зусилля в перерізах балки. Підбір перерізу головної балки. Перевірка балки на міцність за згинальним моментом.
курсовая работа [193,1 K], добавлен 04.05.2011Загальна характеристика умов будівництва завода ювелірних виробів в м. Житомир. Генеральний план будівництва та архітектурно-конструктивне рішення. Специфікація збірних залізобетонних елементів. Оздоблення внутрішніх та зовнішніх стін і перегородок.
курсовая работа [283,7 K], добавлен 13.01.2015Технологічна характеристика виробництва і визначення технічних вимог до напірних труб і стінних блоків із збірного залізобетону. Розрахунок потреби арматурної сталі для виробництва стінних блоків. Опис складу цементу, добавок при виробництві блоків.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 07.10.2014Матеріали для ремонту й відновлення бетонних і залізобетонних конструкцій, пошкодження бетонних конструкцій та їх ремонт. Технологія підготовки поверхонь, очищення і згладжування, розшивання дрібних тріщин, ґрунтування. Техніка безпеки під час роботи.
реферат [288,8 K], добавлен 28.08.2010Помилки у фундаментобудуванні. Обстеження фундаментів і їхніх основ. Зміцнення та підсилення основ. Підсилення і реконструкція фундаментів мілкого закладення, пальових фундаментів. Підвищення стійкості будівель і споруд, розташованих на нестійких схилах.
реферат [836,2 K], добавлен 24.03.2009
