Лекція 8. Основи розрахунку прогонових будов балочних залізобетонних мостів. МетодИ визначення коефіцієнтів поперечного розташування. ВИЗНАЧЕННЯ зусиль в головних балках

8.1. Основні поняття про конструювання і розрахунок балочних пролітних будов

Метою розрахунку і конструювання залізобетонних пролітних будов є обґрунтування розмірів елементів пролітної будови з урахуванням забезпечення їх міцності, тріщиностійкості, жорсткості і раціонального використання в них бетону, напружуваної і ненапружуваної арматури.

Конструювання і розрахунок елементів пролітних будов складаються з наступних етапів: попереднє призначення їх розмірів, визначення в них зусиль, перевірка їх міцності, тріщиностійкості, жорсткості і коректування їх розмірів.

Попереднє призначення розмірів зазвичай проводиться за даними попереднього проектування або по рекомендаціях, що містяться в підручниках або в спеціальному керівництві.

Зусилля в елементах визначають методами будівельної механіки на основі розрахункових схем, що приймаються, з урахуванням конструктивного рішення і особливостей монтажу. В цілях спрощення розрахунків допускається проводити їх в припущенні пружної роботи матеріалу. Для статично невизначних елементів зусилля бажано визначати з урахуванням повзучості і тріщиноутворення в бетоні. Вельми строго проводити це можливо лише із застосуванням ПК, оскільки ці розрахунки пов'язані з багатокроковими ітераціями.

Існує багато різних способів і методів, що дозволяють з різним ступенем точності визначати зусилля в елементах пролітної будови. Прості з них орієнтовані на ручні методи або застосування калькуляторів, складніші – на застосування ПК. Необхідно мати на увазі, що найскладніші з них лише приблизно відображають дійсну картину зусиль в елементах конструкції; вони не дозволяють точно передбачити зусилля в елементах у зв'язку з тим, що багато чинників, від яких залежать зусилля, статистично мінливі. Порівняно точно можна передбачити лише можливий діапазон значень, в межах якого знаходитиметься дійсне значення зусилля. У зв'язку з цим на первинному етапі навчання і становлення інженера доцільно освоїти прості способи розрахунку, що дозволяють при невеликих витратах праці визначити зусилля з прийнятною для практики точністю і відчути роботу елементів, технологію розрахунку і фізичний сенс кожного його кроку.

Далі будуть приведені в основному такі способи розрахунку. Строгіші методи приводяться в повних курсах проектування залізобетонних мостів і в спеціальній літературі. З ними можна ознайомитися в міру необхідності в процесі практичної роботи. Проектні організації зазвичай мають бібліотеку програм для виконання строгіших розрахунків із застосуванням сучасних ПК.

Перевірку міцності нормальних перетинів елементів можна проводити по першому граничному стану відповідно до третьої стадії напружено-деформованого їх стану. Граничну здатність перетинів елементів, що несе, в цьому випадку слід визначати виходячи з таких допущень:

• опір бетону при розтягуванні приймають рівним нулю;

• опір бетону стиску умовно рахують рівними Rb і рівномірно розподіленим в межах умовної стиснутої зони х бетону;

• розтягуюче напруження в арматурі обмежується розрахунковими опорами розтягуванню в ненапружуваній Rs і напружуваній арматурі Rр;

• стискуюче напруження в ненапружуваній арматурі обмежується розрахунковими опорами стиску Rsc, а в напружуваній – найбільшою стискуючою напругою σ_рс, що приймаються по умові граничного стиску бетону не більше 500 МПа.

Перевірку міцності нормальних перетинів і деформації в перетині, нормальному до подовжньої осі елементу, можна визначати і на основі нелінійної деформаційної моделі, що використовує рівняння рівноваги зовнішніх сил і внутрішніх зусиль в перетині елементу, а також наступні положення:

• розподіл відносних деформацій бетону і арматури по висоті перетину елементу приймають по лінійному закону (гіпотеза плоских перетинів);

• зв'язок між осьовою напругою і відносними деформаціями бетону і арматури приймається по встановлюваних діаграмах;

• опір бетону розтягнутої зони можна враховувати, якщо в елементах не допускаються тріщини.

Реалізація цих положень нелінійної деформаційної моделі проводиться за допомогою процедури чисельної інтеграції напруги по нормальному перетину.

Розрахунки тріщиностійкості елементів передбачають перевірки освіти, розкриття і закриття тріщин. Вони відносяться до розрахунків по другій групі граничних станів і засновані на розгляді першої і другої стадій напружено-деформованого стану елементів. Розрахунки жорсткості проводять в цілях запобігання великим загальним деформаціям пролітних будов від тимчасового навантаження, що проходить.

В процесі виконання вказаних перевірок виявляється можливість зменшення або необхідність збільшення заздалегідь прийнятих розмірів перетину, діаметрів стрижнів арматури, кроку їх розстановки і так далі На цій підставі проводять коректування розмірів на наступному кроці послідовного наближення до оптимальних розмірів.

При розрахунку і конструюванні пролітної будови із застосуванням ПК можна визначати зусилля і коректувати розміри відразу для всіх елементів пролітної будови і в ході послідовного наближення швидко отримувати оптимальні розміри цих елементів.

При ручних розрахунках традиційною є наступна послідовність розгляду елементів пролітної будови: плита проїзної частини, балки пролітної будови, опорні частини. При такій послідовності в процесі розрахунку і конструювання поступово накопичуються дані, необхідні для подальших стадій розрахунку.

8.2. Визначення зусиль в плиті проїзної частини

Плита проїзної частини ребристих пролітних будов знаходиться в складному напруженому стані: у ній мають місце силові чинники і напруження в подовжньому (уздовж осі моста) і поперечному напрямах.

У складі головних балок пролітної будови плита, будучи їх стислою зоною, працює на стиску в подовжньому напрямі від загальної дії всіх видів навантаження. Крім того, плита проїзної частини зазвичай працює на згин в поперечному напрямі при сприйнятті місцевої дії тимчасового навантаження. У бездіафрагмових пролітних будовах вона додатково згинається в поперечному напрямі при роботі по розподілу тимчасового навантаження між головними балками.

Згин плити в поперечному напрямі визначає необхідність постановки в ній в поперечному напрямі робочої арматури. Робота плити в подовжньому напрямі не вимагає постановки робочої арматури, вона забезпечується хорошою роботою бетону на стиску.

Робота плити в поперечному напрямі залежить від конструктивної схеми пролітних будов. У бездіафрагмових пролітних будовах, де плити сусідніх балок замонолічені, плиту слід розглядати як багатопролітну на опорах, що пружно осідають, якими є головні балки. У пролітних будовах з діафрагмами, де плити сусідніх балок не об'єднані, плити слід розглядати як консольні або як плити, три сторони яких защемлено по стінці головної балки і діафрагмам, а одна сторона не має опори.

Плита на місцеву дію навантаження найчастіше працює в поперечному напрямі по відношенню до осі моста. Її розраховують на дію постійних і тимчасових навантажень. Постійне навантаження складається з ваги самої плити і її одягу: вирівнюючого, ізоляційного і захисного шарів, покриття. Як тимчасові навантаження розглядають навантаження від АК і НК-100.

При виборі схеми завантаження плити зазвичай виходять з того, що зусилля З від колеса розподіляється на поверхні покриття проїзної частини по прямокутному майданчику з умовними розмірами: а2 – уздовж осі моста і b2 – упоперек осі моста, а надалі це зусилля розподіляється по вертикалі під кутом 45° одягом проїзної частини, що має товщину Н (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Схема розподілу зусилля від колеса за площею плити

Рис. 8.2. Визначення робочої ширини плити:

а – від одного колеса; б – від двох коліс, що зближують

C врахуванням того, що відстань в осях між суміжними смугами АК складає 3 м, при прольоті плити більше 3 м розрахунковим є випадок завантаження її двома візками, що зближують (рис. 8.2, б). Робочу ширину плити в цьому випадку приймають по зовнішніх межах розподіли крайніх вантажів.

При розрахунку плити зазвичай розглядають її смугу шириною 1 м. Цю смугу завантажують навантаженням від її власної ваги і навантаженням від АК або НК-100. Розрахункові силові чинники в плиті слід визначати з урахуванням пружного затискання плити в ребрах балок або в стінках коробки. В цілях спрощення розрахунку згинальні моменти, допускається обчислювати наближеним способом, в якому вплив пружного затискання плити над ребрами і податливість ребер враховуються за допомогою числових коефіцієнтів, що вводяться. Відповідно до цього способу величини моментів, що згинають, в середині прольоту плити і на затисненій опорі обчислюються як деяка частина моменту М у вільно опертій однопролітній плиті.

Рис. 8.3. Визначення робочої ширини плити у її опори і схема завантаження плити на максимальне значення поперечної сили

Загальний вираз для моменту, що згинає, має вигляд

Мрозр = kM₀.

Рис. 8.4. Схеми для визначення моменту, що згинає, в середині прольоту плити:

а – при завантаженні плити тільки одним колесом (проліт плити менше 2,5 м); б – при завантаженні двома візками, що зближують (проліт плити більше 2,5 м)

8.3. Розрахунок плити на міцність, тріщиностійкість і витривалість

По набутих розрахункових значень підбирають арматуру для плити і потім проводять перевірку її міцності і тріщиностійкості, як для залізобетонного елементу прямокутного перетину, що згинається. Приведемо послідовність виконання цих розрахункових операцій.

1. Обчислюється робоча висота плити

h0 = h - 0,5 d - а,

де h – товщина плити, що приймається рівною 1/20... 1/25 прольоту, але не менше 15 см; d – діаметр арматури, що приймається в першому наближенні 16 мм; а – товщина захисного шару бетону для робочої арматури, що приймається рівною 3 см.

2. Приймаються в першому наближенні плече внутрішньої пари

z = 0,925 h₀.

3. Обчислюється необхідна площа арматури для середини прольоту по формулі

Анеобх = Мрозр /(zRs).

4. По таблицях сортаменту арматурної сталі підбирається необхідна кількість стрижнів арматури на 1 пог. м ширини плити з умови

Апр > = Анеобх

де Апр – прийнята площа арматури.

5. Проводиться розстановка стрижнів в нижній зоні плити в середині прольоту відповідно до рекомендацій п. 3.121, 3.122 СНиП 2.05.03-84*.

6. При прийнятих кількості арматури Апр і розрахункових опорах бетону Rb і арматури Rs для плити шириною b = 1 м визначається висота стиснутої зони по формулі

x = Rs Апр / Rb b

і значення відносної висоти стиснутої зони ѓ = x / h0.

7. Обчислюється за формулою (53) п. 3.61* СНиП 2.05.03-84* граничне значення відносної висоти стиснутої зони.

Якщо ѓ < ѓ_R, то здатність перетину плити, що несе, при прийнятій кількості арматури перевіряється по п. 3.62 СНиП 2.05.03-84*. Інакше необхідно збільшити товщину плити і повернутися до п. 4. цих рекомендацій. Умова міцності повинна задовольнятися із запасом не більше ніж на 10 %.

8. Проводиться розрахунок плити на міцність при дії поперечної сили з формул (94) і (101) СНиП 2.05.03-84*.

9. Проводиться розрахунок по розкриттю тріщин по формулі (124) СНиП 2.05.03-84* з урахуванням того, що плита армується ненапружуваною арматурою і відноситься до категорії 3в вимог по тріщиностійкості.

10. У відповідності с п. 3.91* СНиП 2.05.03-84* проводиться розрахунок плити на витривалість.

8.4. Визначення зусиль в балках

Моменти М, що згинають, і поперечні сили Q в перетинах головних балок обчислюють на стадії проектування (для обгрунтування їх розмірів) і на стадії експлуатації моста (для визначення їх вантажопідйомності). Визначення зусиль проводять з урахуванням сумісної дії постійного і тимчасового навантажень. Розрізняють першу і другу частини постійного навантаження. До першої частини відносять вагу елементів пролітної будови (балок, плит), що несуть, до другої – вага мостового полотна, що влаштовується після завершення монтажу і об'єднання елементів, що несуть.

Для визначення зусиль в головних балках пролітних будов від тимчасового навантаження заздалегідь будують їх лінії впливу. Для зусиль в розрізних балках їх будувати легко, для нерозрізних балок лінії впливу будують за допомогою таблиць, в яких даны їх ординати для характерних перетинів. Проліт балки при цьому зазвичай ділять на шість – вісім інтервалів. Отримані лінії впливу завантажують тимчасовим навантаженням три рази: двічі навантаженням АК і один – одиночним колісним або гусеничним навантаженням. Двократне завантаження навантаженням АК повинне відповідати двом випадкам її дії, передбаченим п. 2.12 СНиП 2.05.03-84*.

Перший випадок передбачає невигідне розміщення на проїжджій частині розрахункового числа смуг навантаження АК разом з навантаженням від натовпу на тротуарах, другого, – невигідне розміщення на їздовому полотні двох смуг цього навантаження (одній на односмугових мостах) при незавантажених тротуарах. При цьому осі крайніх смуг навантаження АК повинні бути розташовані не ближче 1,5 м від кромки проїзної частини – в першому випадку і від огорожі їздового полотна – в другому випадку. Відстані між осями суміжних смуг навантаження АК повинні бути не менше 3 м.

Якщо на проїжджій частині встановлюється декілька смуг навантаження АК, то найсприятливішу з них приймають повністю, а для решти смуг вводиться зменшуючий коефіцієнт S1 = 0,6 до рівномірно розподіленого навантаження. Він враховує вірогідність одночасного повного завантаження автомобілями всіх смуг. Навантаження на візки при цьому залишається без зміни.

Зусилля від тимчасового навантаження в перетинах головних балок пролітних будов визначають з урахуванням їх просторової роботи. Для розрахунку пролітних будов залізобетонних мостів застосовують також методи, розроблені д-рами техн. наук Б. Е.Уліцьким, А. В.Александровим, М. Е. Гібшманом і канд. техн. наук В.Г.Донченко.

При наближеному розрахунку просторова робота пролітної будови враховується за допомогою коефіцієнтів поперечної установки, обчислюваних при завантаженні ліній впливу навантаження, що враховують жорсткість поперечних зв'язків між головними балками

При двох балках в поперечному перетині пролітної будови незалежно від жорсткості поперечних зв'язків поперечна лінія впливу навантаження визначається за правилом важеля і має вид трикутника (рис. 8.7, а).

Рис. 8.7. Поперечні лінії впливу дії на головну балку при визначенні коефіцієнта поперечної установки способом важеля для різних типів (а – в) поперечних перетинів пролітних будов

При однокоробчатій пролітній будові, жорсткість при крученні якого вельми велика, поперечна лінія впливу має вид прямокутника (рис. 8.7, б) з ординатою, рівній одиниці, що свідчить про те, що незалежно від місця положення навантаження на поперечному перетині, вона сприймається як центрально прикладена; при дво- або багатокоробчатих поперечних перетинах пролітних будов (рис. 8.7, в) – в межах коробки – прямокутник, а в межах плити проїзної частини, що сполучає їх, – трикутник.

Рис. 8.8. Вид лінії впливу навантаження, побудованого згідно із законом позацентрового стиску

При трьох і більше балках, з’єднаних вельми жорсткими поперечними зв'язками (діафрагмові пролітні будови), лінія впливу визначається по методу позацентрового стиску і має вид трикутника (рис. 8.8). Ординати цієї лінії впливу обчислюються за способом позацентрового стиску.

При трьох і головніших балках, з’єднаних поперечними зв'язками з невисокою (кінцевою) жорсткістю (бездіафрагмові пролітні будови), криволінійний вид поперечної лінії впливу визначається на основі розгляду роботи плити як балки на балках пролітної будови, що пружно осідають (по методу пружних опор). Лінії впливу навантаження на елементи, що несуть, в цьому випадку (рис. 8.9) будуються по готових таблицях залежно від кількості балок в поперечному перетині пролітної будови і параметра пружного розподілу б, обчислюваного за формулою

де b₀ – відстань між головними балками (проліт поперечної балки); L – проліт головної балки;– відношення жорсткостей при згині головної балки і плити шириною 1 м.

Рис. 8.9. Вид лінії впливу навантаження, побудованого по методу пружних опор:

1 – балка 1 і відповідна нею лінія впливу навантаження; 2 – балка 2 і відповідна нею лінія впливу навантаження

Зусилля від постійного навантаження в перетинах розрізних і консольних балок отримують завантаженням всієї довжини лінії впливу першою і другою частиною постійного навантаження. У перетинах нерозрізних балок зусилля від першої частини постійного навантаження визначають з урахуванням послідовності монтажу і їх конструктивного рішення по розрахункових схемах, що приймаються для моменту передачі навантаження. Зусилля в них від другої частини постійного навантаження визначають по лініях впливи.

При проектуванні головних балок залізобетонних пролітних будов необхідні огинаючі епюри позитивних (максимальних) і негативних (мінімальних) значень моментів М, що згинають, і поперечних сил Q (рис. 8.10). Їх будують за даними обчислення значень М і Q в декількох перетинах балки при найбільш невигідному для цих перетинів розташуванні тимчасових навантажень. Для балок розрізних і температурно-нерозрізних пролітних будов будують огинаючі епюри тільки максимальних значень М (рис. 8.10, а). Максимальне і мінімальне значення зусиль для нерозрізних балок отримують на основі завантаження тимчасовим навантаженням окремо кожної з однозначних ділянок ліній впливу, завантажуючи при цьому другою частиною постійного навантаження всю лінію впливу.

На рис. 8.10, би приведена огинаюча епюра моментів, що згинають, для нерозрізної двопролітної балки. Вона має ділянки І, на яких виникають тільки позитивні моменти, ділянка ІІ – тільки негативні моменти – і ділянки ІІІ, на яких виникають моменти обох знаків. Відповідно до цієї епюри на ділянках І ставлять робочу арматуру в нижній зоні, на ділянці ІІ – у верхній зоні, на ділянках ІІІ – у верхній і нижній зонах.

Рис. 8.10. Огинаючі епюри М і Q для розрізної (а) і нерозрізної (б)балок

Загальні вирази для максимальних і мінімальних значень моментів, що згинають, і поперечних сил в будь-якому перетині, визначуваних за допомогою лінії впливу, при розрахунку на АК мають вигляд

і при розрахунку на НК-100

На рис. 8.11 приведені схеми для визначення з при першому випадку дії АК (рис. 8.11, а) і для НК-100 (рис. 8.11, б).

Рис. 8.11. Схема завантаження поперечної лінії впливу навантаження для обчислення коефіцієнтів поперечної установки від навантаження АК (а) і НК-100 (б)

Навантаження прийняте тільки на один тротуар, оскільки завантаження іншого тротуару сприяло б зменшенню розрахункового силового чинника для даної крайньої балки.

Від рівномірно розподіленого навантаження АК

від візків АК

від одиночного навантаження типу НК-100

8.5. Розрахунок балок на міцність по нормальних перетинах

Завдання розрахунку полягає в обґрунтуванні форми і розмірів поперечного перетину балок пролітної будови, площі перетину арматури і її розміщення в поперечному перетині. Зазвичай форму і основні розміри поперечного перетину пролітної будови: її висоту, товщину і ширину плити проїзної частини, товщину стінок, розміри нижнього поясу – призначають на основі досвіду або аналізу аналогічних раніше побудованих конструкцій. При цьому ширина плити bf, що вводиться в розрахунок, приймається за умовами:

де hf – товщина плити; з – ширина вута, якщо він має ухил 1:3 і більш; b – товщина стінки; b0 – відстань в осях між сусідніми балками.

При змінній товщині плити, а також при вуті з ухилом менше 1:3 в першій формулі з = 0, а товщина плити приймається середньої з урахуванням площі плити і вута.

Розрахунок перетину в цих умовах зводиться до перевірки правильності прийнятих розмірів і визначення необхідної площі робочої арматури. Уточнюються також розміри і форми поясу, в якому розміщується арматура, з урахуванням дотримання відстаней між пучками, стрижнями арматури і розмірів захисного шару.

Необхідну площу робочої арматури Ар заздалегідь визначають по формулі

з умови, що розрахунковий момент М, що згинає, від постійного і тимчасового навантажень буде сприйнятий парою сил з плечем

де Rp – розрахунковий опір напружуваної арматури; h0 – робоча висота балки; hf – розрахункова товщина плити в стислій зоні.

При цьому передбачається, що товщина стиснутої зони х буде приблизно рівна товщині плити hf.

По знайденому значенню Ар визначають необхідне число арматурних пучків або стрижнів і розміщують їх в нижньому поясі з дотриманням норм на розмір захисного шару бетону і на відстані в світлу між арматурними елементами. Після цього перевіряють підібраний перетин на міцність.

У загальному випадку міцність перетину з вертикальною віссю симетрії, напружуваної нижньої Ар і верхньої Ap, що не напружується нижніми As і верхньою арматурою A' перевіряють зіставленням моменту зовнішніх сил з моментом всіх граничних зусиль в бетоні і арматурі перетину щодо центру ваги напружуваної арматури. Розрахунок міцності перетинів проводиться з використанням третьої стадії напружено-деформованого стану.

Рис. 8.12. Розрахункова схема внутрішніх сил (в) при розрахунках на згин перетину, нормального до подовжньої осі елементу при різній висоті стиснутої зони (а, б)

Умови міцності перетину по моменту, що згинає, при цьому мають вигляд (рис. 8.12):

1) для випадку, коли x < hf (рис. 8.12, а, в):

де висота x стиснутої зони визначається по умові

2) для випадку, коли x > hf (рис. 8.12, би, в):

де висота x стиснутої зони визначається по умові

де Rb – розрахунковий опір бетону стиску; σ_pc – напруження у верхній переднапруженій арматурі.

Висота стиснутої зони х визначається з рівності нулю проекцій всіх зусиль в перетині на вісь елементу (див. рис. 8.12, в).

Відносна висота стиснутої зони про = x/h0 не повинна перевищувати граничного її значення при якому граничний стан бетону стиснутої зони наступає не раніше досягнення в розтягнутій арматурі напруги, рівної розрахунковому опору Rs або Rp.

Значення визначають по формулі

8.6. Розрахунок балок на міцність по похилих перетинах

Нормами проектування мостових конструкцій передбачаються розрахунки похилих перетинів:

• на дію поперечної сили між похилими тріщинами по п. 3.77 СНиП 2.05.03-84*и по похилій тріщині по п. 3.78 СНиП 2.05.03-84*;

• на дію моменту, що згинає, з похилої тріщини для елементів з поперечною арматурою по п. 3.83 СНиП 2.05.0384*.

Бетон в ребрі між похилими тріщинами знаходиться в умовах плоского напруженого стану, випробовуючи дію похилих стискаючих сил P уздовж бетонної смуги і розтягуючих зусиль N від поперечної арматури (рис. 8.13).

Руйнування бетону в цьому випадку відбувається при досягненні головною стискуючою напругою граничної стискуючої напруги, що відповідає критерію міцності бетону при плоскому напруженому стані, який визначається опорами Rb і Rbt і залежить від головної розтягуючої напруги в бетоні.

Розрахунок похилих перетинів елементів з поперечною арматурою на дію поперечної сили (рис. 8.15) проводиться з умов:

Рис. 8.14. Схема для обчислення коефіцієнта армування стінки

Рис. 8.15. Схема зусиль в перетині, похилому до подовжньої осі залізобетонного елементу, при розрахунку його на дію поперечної сили з ненапружуваною (а) і напружуваною (б) арматурою

для елементів з ненапружуваною арматурою (рис. 8.15, а)

(8.18)

для елементів з напружуваною арматурою за наявності ненапружуваних хомутів (рис. 8.15, б)

(8.19)

Центр стиснутої зони

Розрахунок похилих перетинів на дію моменту (рис. 8.16), що згинає, відповідно до п. 3.83 СНиП 2.05.03-84* проводиться за наступними умовами:

для елементів з ненапружуваною арматурою (рис. 8.16, а)

для елементів з напружуваною арматурою (рис. 8.16, б) за наявності ненапружуваних хомутів

де М – момент, що згинає, щодо осі, що проходить через центр стиснутої зони похилого перетину, від розрахункових навантажень, розташованих по одну сторону від стислого кінця перетину;

– відстані від зусиль в ненапружуваній і напружуваній арматурі до точки додатку рівнодіючою зусиль в стислій зоні бетону в перетині, для якого визначається момент, що згинає.

Рис. 8.16. Схема зусиль в перетині, похилому до подовжньої осі залізобетонного елементу, при розрахунку його на дію моменту, що згинає, з ненапружуваною (о) і напружуваною (б) арматурою

Положення невигідного похилого перетину слід визначати шляхом порівняльних розрахунків по перетинах, що проводяться в місцях різкої зміни перетину. Для похилих перетинів, що перетинають розтягнуту грань елементу на ділянках, забезпечених від утворення нормальних тріщин від нормативного навантаження (при!_bt < Rbt), розрахунок на дію моменту, що згинає, допускається не проводити.

8.7. Перевірка тріщиностійкості балок пролітних будов

Категорії вимог по тріщиностійкості елементів. У пролітних будовах залізобетонних мостів при дії навантажень можуть з'являтися тріщини. Їх довготривале розкриття може привести до корозії арматури і втрати здатності пролітної будови, що несе. Розрахунки на тріщиностійкість мають на меті запобігти небезпечному утворенню тріщин, забезпеченню корозійної стійкості арматури і довговічності пролітної будови.

Тріщиностійкість залізобетонних мостів – їх здатність чинити опір утворенню тріщин в бетоні в першій стадії напружено-деформованого стану або опір розкриттю тріщин в другій стадії напружено-деформованого стану.

Тріщини в бетоні можуть виникати від надмірних в нім розтягуючої і стискаючої напруги.

Опір утворенню тріщин в бетоні забезпечується обмеженням в нім розтягуючої і стискаючої напруги. Розкриття тріщин обмежується їх граничною величиною залежно від категорії тріщиностійкості конструкції.

Розтягуюче напруження може викликати в розтягнутому поясі балки тріщини, перпендикулярні осі балки, так звані поперечні тріщини. Стискуюче напруження може викликати в стислому поясі подовжні тріщини, подібні тим, які виникають при осьовому стисненні кубиків, якщо усунути вплив сил тертя мастилом контактних поверхонь. Головне напруження при сумісній дії викликає похилі тріщини в стінках балок.

Розрахунками на тріщиностійкість передбачається контроль утворення тріщин, їх розміру і закриття. Розрахунки відносяться до розрахунків по другій групі граничних станів і тому проводяться на дію нормативних навантажень. Вони виконуються для стадій виготовлення, транспортування, зведення і експлуатації споруди.

Розрізняють три категорії вимог по тріщиностійкості, яким повинні задовольняти елементи мостів залежно від їх призначення і виду армування.

Категорія 1. У елементах конструкцій не допускається розтягуюча напруження, що забезпечує їх повну тріщиностійкість. Цій категорії вимог повинні задовольняти складені по довжині заздалегідь напружені пролітні будови, в клейових стиках яких розтягуюче напруження не допускається.

Категорія 2. Включає дві їх різновиди: 2а і 2б. У елементах конструкцій, що задовольняють вимогам категорії 2а, не допускаються тріщини, що розтягують напругу в бетоні обмежуються значенням 0,4R_bt,ser . Цій категорії повинні задовольняти елементи пролітних будов автодорожніх і міських мостів, окрім стінок балок, армовані напружуваним дротом діаметром 3 мм, арматурними канатами класу К-7 діаметром 9 мм.

У елементах конструкцій, відповідних вимогам категорії 2б, допускається розтягуюче напруження до 1,4R_bt,ser , а також тріщини з шириною розкриття до 0,15 мм за умови, що вони закриваються за відсутності тимчасового навантаження. Цій категорії повинні задовольняти ті ж елементи, що і для категорії 2а, але армовані дротом діаметром 4 мм і більш і канатами діаметром 12 і 15 мм.

Категорія 3. Включає три їх різновиди: 3а, 3б і 3в. До елементів конструкцій, що задовольняють вимогам категорії 3а, відносяться стінки (ребра) балок заздалегідь напружених пролітних будов. У них обмежується головна розтягуюче напруження і допускаються тріщини з шириною розкриття до 0,15 мм.

Елементи автодорожніх і міських мостів, армовані напружуваною стрижньовою арматурою, відносяться до категорії 3б, а ненапружуваною – до категорії 3в вимог по тріщиностійкості. Розтягуюче напруження в бетоні для них не контролюється, ширина розкриття тріщин обмежується 0,2 мм для категорії 3б і 0,3 мм для категорії 3в.

8.8. Визначення деформацій балочних пролітних будов

Визначення деформацій балочних пролітних будов проводиться в цілях забезпечення плавності руху транспортних засобів шляхом обмеження пружних прогинів пролітних будов від рухомого тимчасового вертикального навантаження і призначення потрібного для цього подовжнього профілю проїзної частини.

Для автодорожніх мостів максимальні прогини від тимчасового навантаження не повинні перевищувати 1/400 розрахункового прольоту. Кути перелому подовжнього профілю залізобетонних пролітних будов в місцях з’єдна ння пролітних будов між собою і з підходами при завантаженні моста рухомим тимчасовим навантаженням не повинні перевищувати 24 ‰ для навантаження АК і 13 ‰ для навантажень НК-100.

Дата добавления: 2013-12-14