CC BY
122
УДК 642.072.2.042
О РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ, ВЫПОЛНЕННОГО ПО ТИПОВОМУ ПРОЕКТУ ВТП-16
В.П. Кожушко, профессор, д.т.н., Е.Е. Лоновенко, студент, ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрен вопрос о распределительной способности железобетонного пролетного строения при различном количестве диафрагм. Исследование выполнено на основе разработанного В.П. Кожушко метода расчета пролетных строений.
Ключевые слова: диафрагменное пролетное строение, испытательная нагрузка, коэффициент поперечной установки, линии влияния усилий на главные балки, метод упругих опор, прогибы главных балок, разрыв диафрагм.
Введение
На автомобильных дорогах Украины распространены железобетонные мосты, пролетные строения которых выполнены из предварительно напряженных диафрагменных балок, разработанных Укргипродортрансом (типовой проект ВТП-16). Балки армированы отдельными тонкими проволоками из высокопрочной стали, в связи с чем такие железобетонные элементы названы струнобетонными.
Анализ пролетных строений из струнобетонных балок
Основная задача, которая была поставлена проектировщиками при разработке типового проекта ВТП-16, заключалась в создании железобетонных балок небольшой массы, монтаж которых возможен кранами небольшой грузоподъемности, например, автокранами. Это привело к тому, что при строительстве мостов даже небольшой ширины приходилось устанавливать значительное количество главных балок, т.к. расстояние между главными балками в поперечном направлении составляло всего 85 см.
Для создания жесткого в поперечном направлении пролетного строения были предусмотрены диафрагмы, количество которых тоже было значительным. Таким образом, была разработана многодельная конструкция, не-
экономичная по расходу материалов, однако по причине небольшой массы элементов такие пролетные строения возводились в массовом порядке на дорогах любых категорий, любыми строительными организациями, поскольку для монтажа главных балок требовались краны небольшой грузоподъемности.
При проектировании этих балок не проводились исследования о влиянии на распределительную способность пролетного строения количества диафрагм. Эти исследования важны, т.к. по причине невысокого качества работ по объединению главных балок в единую пространственную систему (в пролетное строение) часто в процессе эксплуатации мостов наблюдаются разрывы стыков диафрагм, поэтому важно иметь информацию об изменении распределительной способности пролетного строения при отказе какого-то количества диафрагм.
Таким образом, вопрос исследования несущей способности пролетных строений при выходе из строя ряда диафрагм в процессе длительной эксплуатации сооружений является актуальной задачей.
Цель и постановка задачи
Для определения распределительной способности рассматриваемых пролетных строений необходимо применить такой пространственный метод их расчета, который бы давал ре-
альную картинку о напряженно-деформированном состоянии (НДС) системы. Нами предлагается для этой цели использовать метод расчета, предложенный В.П. Кожушко [1 - 3]. Для подтверждения использования этого метода расчета для определения НДС пролетного строения из железобетонных балок, выполненных по типовому проекту ВТП-16, нами произведены теоретические расчеты по определению прогибов главных балок пролетного строения моста через р. Ворсклу в с. Климентово (рис. 1), испытание которого проводилось путем загружения грузовыми автомобилями «Татра». Симметричная и несимметричная схемы загружения приведены на рис. 2.
Основные характеристики пролетного строения: длина главных балок L = 16,76 м, расчетный пролет 1р = 16,20 м; в поперечном направлении пролетного строения установлено 10 балок. Главные балки объединены в единую пространственную систему с помощью диафрагм, количество которых в пределах длины балок составляет 7 (2 опорные и 5 промежуточных диафрагм, рис. 3). Прогибы главных балок при испытании главных балок замерялись прогибомерами Макарова. За данными испытаний и теоретических расчетов построены линии прогибов главных балок (рис. 4).
Анализ этих кривых показывает практически полное их совпадение как по характеру кривых, так и по значениям прогибов. Это гово-
Рис. 1. Общий вид моста
Рис. 2. Схема загружения железобетонного пролетного строения
Рис. 3. Конструкция железобетонных пролетных строений длиной L = 16,76 м
-----прогибы, полученные в ходе эксперимента;
— — теоретические прогибы
Рис. 4. Графики прогибов
рит о том, что предложенный метод расчета правильно описывает реальную работу пролетного строения при загружении его временными нагрузками. Это положение
подтверждает и анализ значений экспериментально и теоретически полученных коэффициентов поперечной установки (КПУ), сведенных в табл. 1. Разница между теоретическими и экспериментальными значениями КПУ составляет 0,1 - 3 %.
Используя предложенный метод расчета, была определена распределительная способность пролетного строения при загружении его временными нагрузками Н-13 и НГ-60, при количестве промежуточных диафрагм, равном пяти (типовое решение), трем и одной.
Этот вопрос был исследован по причине того, что в процессе эксплуатации сооружений возможны разрывы диафрагм. Анализ данных расчетов показал, что распределительная способность пролетных строений при выходе из строя даже значительного количества диафрагм, расположенных в одной вертикальной поперечной плоскости, практически не изменится. Поэтому наиболее нагруженной будет крайняя балка, а максимальные величины изгибающих моментов в наиболее нагруженной главной балке составляют: при пяти промежуточных диафрагмах
- М = 85,5 кНм, при трех - М = 84,9 кНм, при одной - М = 83,9 кНм, т.е. максимальное значение изгибающих моментов отличается от предельного на 0,9 - 0,2%, что находится в области разрешаемых нормами отклонений
(5 %).
балки№ КПУ КПУ КПУ КПУ
теоретическое экспериментальное теоретическое экспериментальное
Схема «а» Схема «а» Схема «б» Схема «б»
1 -0,0298 -0,0277 0,1957 0,1989
2 -0,0011 0,0008 0,1976 0,2004
3 0,0272 0,0286 0,1986 0,2008
4 0,0469 0,0521 0,1906 0,1963
5 0,0861 0,0872 0,2014 0,2028
6 0,1153 0,1160 0,2017 0,2025
7 0,1442 0,1445 0,2019 0,2021
8 0,1725 0,1724 0,2001 0,1996
9 0,2003 0,1997 0,1999 0,1988
10 0,2276 0,2266 0,1996 0,1979
Выводы
1. Разрыв всех диафрагм, расположенных в одной вертикальной поперечной плоскости, не приводит к существенному нарушению распределительной способности пролетного строения данной конструкции.
2. Разрыв же всех диафрагм, расположенных в одной вертикальной продольной плоскости, вызывает значительное изменение НДС системы и значительное увеличение изгибающих моментов, существенно превышающих значение предельного изгибающего момента, что, конечно же, вызовет разрушение всего пролетного строения.
3. При разработке типового проекта можно было бы уменьшить количество промежуточных диафрагм до одной, что привело бы к упрощению изготовления балок, экономии бетона и арматуры, а также значительному сокращению работ по объединению главных балок в единую пространственную систему.
Литература
1. Кожушко В.П. Расчет пролетных строений
балочных мостов разрезной системы // Сопротивление материалов и теории сооружений. - К.: Бущвельник. - 1980. -Вып. 36. - С. 118 - 122.
2. Кожушко В.П. Расчет неразрезных балоч-
ных мостов регулярной и нерегулярной систем на временную нагрузку // Известия вузов. Строительство и архитектура.
- 1980. - №5. - С. 118 - 121.
3. Кожушко В.П. До розрахунку балочно-
консольних прол^них будов на тимча-сове навантаження // Автомобшьш дороги i дорожне бущвництво. - К.: Бущ-вельник. -1985. - Вип. 37. - С. 56 - 60.
Рецензент: В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 15 мая 2008 г.
