Руководство по определению грузоподъемности железобетонных продлетных строений железнодорожных мостов (приложения 8-11)
Содержание материала
- Руководство по определению грузоподъемности железобетонных продлетных строений железнодорожных мостов (приложения 8-11)
- Пример определения грузоподъемности пролетного строения с ненапрягаемой арматурой
- Расчет главной балки
- Учет влияния дефектов пролетного строения в расчетах на выносливость
- Учет наклонных трещин
- Предельная поперечная сила по выносливости арматурного стержня
- Учет поперечных трещин в бетоне пролетных строений с напрягаемой арматурой
- Коэффициенты асимметрии цикла напряжений
- Учет трещин, отделяющих плиту от стенки
- Учет раковин и сколов бетона
- Класс нагрузки для расчета плиты балластного корыта
- Все страницы
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
ДИНАМИЧЕСКИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПО СТАРЫМ НОРМАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ С НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ НА ОСНОВЕ СОПОСТАВЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ НОРМ
Определим грузоподъемность двухребристого пролетного строения проектировки Гипротранса в 1931 г. под нагрузку H7 с расчетным пролетом l=10,8 м, построенного в 1933 г. Расчет этого пролетного строения по опалубочным и арматурным чертежам дан в приложении 6, где приведены также результаты его обследования.
Поскольку пролетное строение запроектировано в 1931 г., принято, что расчет его выполнялся в соответствии с техническими условиями 1931 г.
1. Расчет плиты балластного корыта.
Коэффициент
где Rs=190 Мпа – расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры; Ra=130 МПа – допускаемое напряжение для арматуры по нормам 1931 г.; i=1 – относительное изменение площади сечения арматуры.
Допускаемая временная нагрузка для монолитного участка плиты между ребрами
где Kн=7 – класс временной нагрузки, на которую рассчитывалось пролетное строение в единицах эталонной нагрузки H7; - динамический коэффициент при 5 м<l20 м – по нормам 1931 г. (см. приложение 8); кН/м – постоянная нагрузка на монолитный участок плиты между ребрами.
Остальные величины приведены в приложении 6.
Класс по прочности для монолитного участка плиты между ребрами:
Допускаемая временная нагрузка для сечения III-III.
где Mp=12,71 кНм – изгибающий момент от постоянных нагрузок для сечения III-III при расчете на прочность (см. приложение 6): м – длина шпалы, принятая при проектировании; м – толщина слоя балласта под шпалами, принятая при проектировании; p1=4,66+8,17=12,83 кНм – постоянная нагрузка на консоли плиты; кН – нагрузка от веса перил вдоль оси моста. Остальные величины приведены в приложении 6.
Класс по прочности консоли плиты в сечении III-III
2. Расчет главной балки.
Допускаемая временная нагрузка для сечения А-А.
где m=2 – число балок, воспринимающих нагрузку с одного пути; - постоянная нагрузка на балку.
Остальные величины приведены в приложении 6.
Класс по прочности главной балки в сечении А-А.
Сечение Б-Б. Относительное изменение площади сечения рабочей арматуры:
где n=14- число стержней рабочей арматуры в элементе; n1=4 – число стержней, поврежденных коррозией; n2=0 – число стержней, выключенных из работы; м2 – площадь сечения стержня, не поврежденного коррозией; м2 – площадь ослабления сечения i-го стержня коррозией.
Допускаемая временная нагрузка:
Класс по прочности главной балки в сечении Б-Б
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ В РАСЧЕТАХ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ.
1. Учет трещин в сжатой зоне. Учет влияния трещин, заходящих в сжатую зону бетона, при расчетах на выносливость производят следующим образом. Если высота сжатой зоны бетона (см. п. 6.4) больше, чем величина , вычисленная в соответствии с указаниями пп. 4.10, 4.11, то допускаемую временную нагрузку на выносливость бетона и арматуры определяют по формулам раздела 4.
Если высота сжатой зоны меньше , то допускаемая временная нагрузка по выносливости бетона для расчетного сечения главной балки
где - предельный изгибающий момент, определяемый по формулам:
а) для прямоугольного сечения, а также для таврового сечения при
- коэффициент уменьшения динамического воздействия временной нагрузки, принимаемый по приложению 4.
Изгибающий момент от постоянной нагрузки Mp определяют по формуле (4.22) при . Остальные величины см. в п. 4.6.
Расчет сечений по выносливости арматуры с учетом трещин, заходящих в сжатую зону, не производят.
2. Учет наклонных трещин. Если при обследовании пролетного строения обнаружены наклонные трещины в стенке главной балки, то следует определить классы пролетного строения по выносливости хомутов и отгибов, пересеченных трещиной.
Для расчета выбирают хомут или отгиб в месте, где трещина имеет наибольшую ширину. Производят испытание пролетного строения, при котором должны быть получены следующие данные:
- изменение раскрытия трещины в месте пересечения её хомутом или отгибом под испытательной нагрузкой, измеренное перпендикулярно трещине;
- сдвиг кромок трещины в том же месте и под той же нагрузки;
Q – поперечная сила от испытательной нагрузки в сечении у конца трещины в сжатой зоне, приходящейся на рассчитываемый элемент (одну балку).
Напряжения в хомуте или отгибе от испытательной нагрузки определяют по формуле:
где - угол направлением трещины и стержнем; Es – модуль упругости арматуры, кгс/см2; d – диаметр стержня, см; Ia – момент инерции сечения стержня, см4; R – марка бетона, кгс/см2; ap – условная длина арматурного стержня, принимаемая равной 9 диаметрам для арматуры периодического профиля и 13 диаметрам для гладкой арматуры;
Предельная поперечная сила по выносливости арматурного стержня в месте пересечения его трещиной определяется по формулам:
а) для пролетного строения с ненапрягаемой арматурой
б) для пролетного строения с напрягаемой арматурой (без преднапряженных хомутов)
где - условная площадь; Sred, Ired – статический момент полусечения и момент приведенного сечения балки; b – толщина ребра; - предварительное напряжение в бетоне стенки на уровне нейтральной оси сечения; - предварительное напряжение в арматуре и площадь ее поперечного сечений; Ared – приведенная площадь поперечного сечения балки.
Допускаемую временную нагрузку по выносливости определяют по формуле
где Qp – поперечная сила от постоянных нагрузок, определяемая по формуле (4.27) при ; - коэффициент, определяемый по приложению 4; - доля временной нагрузки, определяемая по пп. 3.7-3.8; - площадь линии влияния поперечной силы, определяемая по формуле (4.26).
3. Учет поперечных трещин в бетоне пролетных строений с напрягаемой арматурой. Сначала определяют предварительное напряжение в арматуре , действующее при приложении к пролетному строению нагрузки, снижающей до нуля предварительное напряжение в нижней фибре бетона. Величину , устанавливаемую на основании результатов испытания пролетного строения, при которой измеряют относительные деформации бетона в сечении с трещиной и определяют высоту сжатой зоны, находят по формуле
где M – изгибающий момент в сечении с трещиной, для которого производились измерения, от постоянной и временной испытательной нагрузки; , здесь Ap – площадь сечения рабочей арматуры, b – толщина ребра; , здесь bf – ширина плиты; , здесь x – высота сжатой зоны бетона, полученная при испытании; h0 – рабочая высота сечения; , здесь hf – толщина плиты; n1=Ep/Eb – отношение модулей упругости арматуры и бетона.
В расчеты на выносливость вводят величину , где коэффициент условий работы m2=0,8 при расчете по выносливости арматуры. Далее определяют относительную высоту сжатой зоны бетона в предельном состоянии и из уравнений:
по выносливости бетона
по выносливости арматуры
где Rbf , Rpf – расчетные сопротивления бетона и напрягаемой арматуры при расчете элементов на выносливость.
Коэффициенты асимметрии цикла напряжений для расчетов по выносливости бетона и арматуры разрешается принимать соответственно ; , где Rp – расчетное сопротивление напрягаемой арматуры при расчете на прочность (см. табл. 2.2).
Предельный изгибающий момент при расчете:
по выносливости бетона
по выносливости арматуры
Допускаемая временная нагрузка по выносливости
где M – наименьший изгибающий момент из и ; Mp – изгибающий момент от постоянной нагрузки, определяемый по формуле (4.22) при ; - коэффициент, определяемый по приложению 4.
Остальные величины см. в п. 4.6.
4. Учет трещин, отделяющих плиту от стенки. При наличии в главной балке горизонтальной трещины, отделяющей плиту от стенки, следует определить класс пролетного строения по выносливости хомутов, пересекающих трещину.
Для расчета выбирают хомут, пересекающий трещину в месте наибольшего ее раскрытия. Должно быть испытано пролетное строение (см. п. 8.10) и получены следующие данные:
- изменение раскрытия трещины в месте пересечения ее с хомутом или отгибом под испытательной нагрузкой, измеренное перпендикулярно трещине;
- сдвиг кромок трещины в том же месте и под той же нагрузкой;
q – равномерно распределенная нагрузка на плиту в месте измерения перемещения кромки трещины, определяемая по формуле q=k0/l0, где k0 и l0 определяют по формулам (7.2) и (4.6);
- равномерно распределенная эквивалентная нагрузка от испытательного поезда по длине загружения, соответствующей загружаемому участку линии влияния поперечной силы для сечения у места измерений и при .
Допускаемая временная нагрузка по выносливости
где Rsf – расчетное сопротивление арматуры; - доля временной нагрузки, определяемая согласно указаниям пп. 3.7-3.9; , - площади линии влияния поперечной силы для сечения у места измерений, загружаемые соответственно временной и постоянной нагрузками;
- отношение эталонной эквивалентной нагрузки на плиту к эталонной нагрузке при загружении площади линии влияния ; b – толщина ребра в месте измерения перемещения кромок трещины, см.
Остальные величины см. в п. 2.
5. Учет раковин и сколов бетона. Положение нейтральной оси определяют по формулам:
для прямоугольного сечения
для таврового сечения
Момент инерции приведенного (к бетону) сечения, ослабленного раковиной или сколом,
где Ired – приведенный момент инерции, определяемый по формуле (4.40) или (4.44) с заменой на .
Предельные изгибающие моменты определяют по формулам:
по выносливости бетона
по выносливости арматуры
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
КЛАССЫ ПОЕЗДНЫХ НАГРУЗОК ДЛЯ РАСЧЕТА ПЛИТЫ БАЛЛАСТНОГО КОРЫТА ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ.
Класс нагрузки для расчета плиты балластного корыта
где P – наибольшее давление на ось классифицируемого подвижного состава, кН; - класс нагрузки (P=10 кН), принимаемый по таблице.
Классы нагрузки с нагрузкой на ось P=10 кН
Примечания.
1. Для промежуточных значений ak и hb класс определяют по интерполяции.
2. Значения приведенные в таблице, следует умножить на 1,1 для пути на песчаном балласте и на 0,9 для пути на железобетонных шпалах.