Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов (часть 8)

8. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ. РАСЧЕТ УСИЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВЛИЯНИЕ ОСЛАБЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОРРОЗИЕЙ

 

8.1. При наличии в пролетном строении значительной коррозии элементов наряду с расчетом сечений, в которых действуют наибольшие усилия, нужно классифицировать также и другие сечения, ослабленные коррозией.

Влияние коррозии металла учитывается введение в расчетные формулы фактических расчетных геометрических характеристик рассчитываемых сечений с учетом ослабления их коррозией. В каждом таком сечении должны определяться соответствующие геометрические характеристики для оставшегося неповрежденного коррозией сечения (в расчетах изгибаемых элементов эти геометрические характеристики определяются в соответствии с указаниями п. 8.6).

При расчете на выносливость элементов, ослабленных коррозией металла, должен учитываться эффективный коэффициент концентрации напряжений, указанный в приложении 10.

 

ВЛИЯНИЕ ИСКРИВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

8.2. При наличии искривления сжатого элемента со стрелой погнутости f, превышающей 0,0025 l₀ для элементов составного или Н-образного поперечного сечения со сплошным горизонтальным листом и 0,143 для элементов П-образного поперечного сечения (l₀ – свободная длина; - ядровое расстояние сечения), влияние искривления должно учитываться при определении коэффициента продольного изгиба . Коэффициент в этом случае принимается по таблицам приложения 8 в зависимости от гибкости и приведенного относительного эксцентриситета i, который определяется по формуле (2.7).

Если в составном элементе искривление ветви f превышает 0,004 l₀, то в расчетную площадь элемента при расчете вводится только площадь неискривленных ветвей.

Сжатые элементы с местными искривлениями листов или уголков при стреле изгиба, превышающей , рассчитываются без учета этих листов или уголков ( - ядровое расстояние поврежденной части сечения, включая все поврежденные элементы – листы, уголки и т.п., по направлению, противоположному эксцентриситету, см. п. 2.13).

8.3. Составные сжатые элементы с начальными искривлениями, превышающими указанные в п. 8.2, по прочности соединительной решетки рассчитываются в соответствии с указаниями п. 4.9, т.е. как для неискривленного элемента с определением условной расчетной площади соединительной решетки G по формулам:

по сечению решетки

; (8.1)

по прикреплению решетки

; (8.2)

где f – стрела (наибольшая ордината) начального искривления элемента в плоскости соединительной решетки, см; l₀ – свободная длина рассчитываемого элемента главной фермы (см. пп. 4.4 – 4.7); R – расчетное сопротивление металла элемента, МПа (тс/см²), согласно п. 2.1; - Эйлерова сила, кН (тс); E – модуль упругости металла, МПа (тс/см²), согласно п. 2.1; I_бр – момент инерции сечения брутто элемента главной фермы относительно оси, перпендикулярной плоскости соединительной решетки см⁴; остальные обозначения в формулах (8.1) и (8.2) те же, что в формулах (4.14) и (4.15), п. 4.10.

При искривлении сжатой диагонали или распорки соединительной решетки составного элемента влияние искривления должно учитываться при определении коэффициента продольного изгиба этого элемента решетки (п. 4.10, табл. 4.2). Расчетная площадь поперечного сечения элемента решетки находится по формулам п. 4.10 с учетом указаний п. 8.2.

8.4. Составные сжатые элементы с начальными искривлениями, превышающими указанные в п. 8.2, по прочности соединительных планок рассчитываются в соответствии с указаниями п. 4.11, как для неискривленного элемента без предварительного вычисления допускаемой временной нагрузки.

Условные моменты сопротивления планок, см³, по их прочности , по условной прочности заклепок W_УС и сварных швов W_Ш, подставляемые в формулы (4.21), (4.22) и (4.23) для определения классов основного элемента по прочности соединительной планки, вычисляются по формулам:

по сечению

; (8.3)

по прикреплению соединительных планок заклепками или болтами

; (8.4)

по прикреплению соединительных планок сварными швами

. (8.5)

В формулах (8.3), (8.4) и (8.5) значения ; ; ; ; n_з; , a_max; a_з; s; - те же, что в формулах п. 4.11; f; l₀, R и N_Э – те же, что в формулах п. 8.3; - расстояние между планками в плоскости изгиба, см.

8.5. Балки со сплошной стенкой, искривленные в плане между узлами связей, проверяются на общую устойчивость с учетом искривления сжатого пояса.

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути),

, (8.6)

где - коэффициент продольного изгиба для верхнего сжатого пояса из плоскости балки, определяемый по табл. приложения 8 в зависимости от гибкости , при ; f – стрела искривления по длине l₀, см; - ядровое расстояние, определяемое в соответствии с п. 2.13; значение других величин приведены в п. 3.10.

ВЛИЯНИЕ ПРОБОИН, ВМЯТИН И ТРЕЩИН

8.6. Все пробоины, вмятины и трещины, ослабляющие сечение элемента, должны быть учтены при определении расчетных геометрических характеристик рассматриваемого сечения. В каждом ослабленном сечении нужно определять соответствующее положение центра тяжести с учетом дефектов. В расчетную характеристику сечения, ослабленного пробоиной или вмятиной, вводится неповрежденная часть металла, начало которой принимается на расстоянии 3-5 мм от границы погнутых краев пробоины (вмятины).

При наличии трещин с засверленными концами расчетное сечение считают от края отверстия.

При одностороннем ослаблении трещиной или пробоиной сжатого или растянутого стержня с повреждением его края в расчете нужно, кроме ослабления сечения, учитывать эксцентричность передачи усилия на уцелевшую часть сечения. Для этого в формулу (4.1) вводится расчетная площадь, вычисленная для элемента:

сжатого

; (8.7)

растянутого

, (8.8)

где , - площадь, см² и момент сопротивления, см³, уцелевшей части сечения в наиболее ослабленном месте; - расчетная площадь уцелевшей части сечения в наиболее ослабленном месте, см²; - эксцентриситет, равный расстоянию между центрами тяжести полного сечения и уцелевшей части сечения в наиболее ослабленном месте, см; - коэффициент продольного изгиба, определяемый по приложению 8 в зависимости от гибкости элемента (без учета повреждений) и относительного эксцентриситета ( - ядровое расстояние, определяемое без учета повреждения по п. 2.13).

Прочность и выносливость поврежденной балки по нормальным напряжениям в ослабленном сечении проверяется по тем же формулам, что и неповрежденной. В расчет вводится меньшее из значений расчетного момента сопротивления неповрежденной части сечения, подсчитанных дважды, относительно оси, проходящей через центр тяжести:

неповрежденного сечения;

оставшегося после повреждения сечения.

Расчетный момент сопротивления в обоих случаях вычисляется для верхнего и нижнего волокон сечения. Границы неповрежденной части сечения изгибаемой балки устанавливаются так же, как и для элементов сквозных ферм.

Приблизительно допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути), при расчете по касательным напряжениям с учетом повреждения, находящегося в зоне 3,

, (8.9)

где R – основное расчетное сопротивление, МПа (тс/см²); - толщина стенки, см; h – полная высота стенки на опоре, см; - высота повреждения стенки, см; l – расчетный пролет балки, м.

РАСЧЕТ УСИЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

8.7. Грузоподъемность элементов пролетных строений, усиленных добавлением металла, определяется в соответствии с указаниями приложения 20.

8.8. Грузоподъемность сжатых элементов, усиленных деревом, определяется по формуле (4.1) на прочность по площади нетто неповрежденной части элемента , а на устойчивость по расчетной площади , см², где - коэффициент продольного изгиба (см. п. 2.13), определенный по условной гибкости ; - площадь брутто поперечного сечения неповрежденной части элемента, см² (см. п. 8.6).

Условная гибкость

,

где l₀ – свободная длина элемента (см. пп. 4.4 – 4.6); r – радиус инерции, см:

;

- приведенный момент инерции брутто поперечного сечения элемента, см⁴:

;

- момент инерции неповрежденной части поперечного сечения металла элемента относительно собственной оси (для элементов с искривлениями больше допускаемых по п. 8.2 – I_бр=0), см⁴; - сумма моментов инерции деревянных элементов относительно собственных осей, см⁴.