CC BY
42
УДК 624.271
П. М. КОВАЛЬ, А. е. ФАЛЬ (ДерждорНД1 iM. М. П. Шульгина, Кшв), А. П. ВЕРЬОВКА (НТУ, Кшв)
ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРНО1 НЕРОЗР1ЗНОСТ1 НА ЖОРСТК1СН1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГОНОВИХ БУДОВ
Описано результаты випробовування юнуючих температурно-нерозр1зних прогонових будов. Проаналь зовано даш, як1 були отримаш шд час випробувань та теоретичних розрахуншв, визначено конструктивний коефщент. Проведено пор1вняння теоретичних розрахуншв просторових моделей в ПК «Шлра».
Описаны результаты испытания существующих температурно-неразрезных пролетных строений. Проанализированы данные, которые были получены в ходе испытаний и теоретических расчетов, определен конструктивный коэффициент. Проведено сравнение теоретических расчетов пространственных моделей в ПК «Лира».
Natural tests of existing temperature-unsplit spans are described. The data obtained during test and theoretical computations are analyzed; the constructive factor is determined. The comparison of theoretical computations of spatial models in the LIRA SOFTWARE is carried out.
Постановка проблеми
У зв'язку iз збшьшенням швидкостей i шд-вищенням вимог до умов руху, а саме комфортности i безпеки, при будiвництвi моспв, а та-кож при 1х реконструкцii рацiональнiше всього використовувати конструкцii з мiнiмальною кiлькiстю деформацiйних швiв [1]. Починаючи з 1972 р. (за кордоном з 1966 р.), в СРСР почали використовувати конструкцп прогонових будов, що монтуються з розрiзних балок, якi в надопорних перерiзах в рiвнi плити про1зно1 частини тим або шшим способом об'eднанi в безперервнi ланцюги рiзних довжин. Такi про-гоновi будови отримали назву «температурно-нерозрiзш».
Використання автодорожнiх мостiв зi змен-шеною кiлькiстю деформацiйних швiв е еконо-мiчно обгрунтованим. Пiд час будiвництва моста вартiсть деформацшних швiв становить 1,5... 2 % вщ загально1 вартостi споруди. Дов-говiчнiсть деформацiйних швiв 5... 15 рокiв значно менша вiд проектно1 довговiчностi ос-новних несучих конструкцiй мостiв - 100 роюв. Тому пiд час експлуатацп через негерметичнi деформацiйнi шви значно швидше виходять з ладу таю конструкцп, як балки, ригелi опор та опорш частини. Про1зд по температурно-нерозрiзних прогонових будовах комфортш-ший, а довговiчнiсть конструкцш споруди дов-ша. В 1972 рощ на основi дослiджень та досвщу будiвництва були розробленi методичш реко-мендацii [2] для температурно-нерозрiзних прогонових будов мостiв.
Дослщження та публжацп по проблемi
В 1972 рощ в СРСР при будiвництвi моста через р. Оку з метою скорочення кшькосп деформацшних швiв розрiзнi балочнi прогоновi будови над промiжними опорами об'еднали в температурно-нерозрiзнi секцii довжиною до 260 м. Для цього мiж торцями сумiжних прогонових будов в рiвнi плити про1зно1 частини вклали вставки iз монолiтного ненапруженого бетону. Товщина з'еднувальних плит 8 см, до-вжина 30 см.
На даний час в Роси розроблеш методичнi рекомендацii [3], в яких врахованi новi розроб-ки та досвщ експлуатацii температурно-нерозрiзних мостiв.
Типовим прикладом температурно-нерозрiзноi прогоново1 будови за кордоном е вiадук Пон де Уш (Францiя). В ньому плита про!зно! частини товщиною 0,2 метри виконана безперервною в межах восьми прогошв з одного боку моста i шести з шшого. На основi до-слiджень, яю показали, що в з'еднувальнiй пли-тi з'являються трiщини, для И армування вико-ристали оцинковану сталь [1].
В 1977 рощ в Югослава побудований мiст iз температурно-нерозрiзними збiрними прогоно-вими будовами. Прогоновi будови складалися iз двотаврових складених по довжинi клеених балок довжиною 39 м, об'еднаних по плит зб> рно1 конструкцii про!зно! частини товщиною 20 см в температурно-нерозрiзнi секцii довжиною до 450 м [1].
В Укра!ш у 80-90 х роках ХХ столотя було побудовано ряд температурно-нерозрiзних мос-
© Коваль П. М., Фаль А. е., Верьовка А. П., 2010
пв за типовими проектами Ки!всько! фшп Со-юздорпроекту (серiя 3.503.1-58 вип. 0-4, ч. I, 1982 р.) для прогонових будов вщ 12 до 33 м та Укрдшродору (серiя 5.106-76) для прогонових будов iз пустотних плит довжиною 12 i 18 м.
Узагальнення досвщу проектування та буд> вництва температурно-нерозрiзних мостiв в Укра!ш знайшло вщображення в рекомендацiях [4]. В цьому документ приведенi основнi конс-труктивш рiшення влаштування температурно! нерозрiзностi прогошв та пропозицiй з !х роз-рахунку. Але в цих розрахунках не розгляда-еться вплив температурно! нерозрiзностi на су-мiсну роботу об'еднаних прогонових будов.
Мета дослщжень
Метою дослiджень е визначення впливу температурно! нерозрiзностi на сумюну роботу прогонових будов автодорожнiх моспв.
До сьогоднiшнього дня iснуе твердження, що об'еднання розрiзних прогонових будов в температурний ланцюг не змшюе характеру !х роботи на вертикальш навантаження, що тiльки при ди горизонтальних сил i змiнах температу-ри об'еднанi прогоновi будови працюють як нерозрiзнi [2]. Вважаеться, що плита, висота яко! становить 1/5 висоти балки, не впливае на загальний характер роботи балок прогоново! будови.
Бшьш детальш оцiнки просторово! роботи температурно-нерозрiзних систем можна отри-мати за результатами натурних випробувань юнуючих мостiв.
Пiд час будiвництва автодороги Ки!в - Оде-са для транспортних споруд використовувались удосконаленi ушфшоваш збiрнi попередньо-напруженi балки з недобетонованою плитою, якi встановлювали в проектне положення, шсля монтажу балок зверху бетонувалась монолiтна плита про!зно! частини (рис. 1).
Рис. 1. Поперечний перер1з шляхопроводу на км 261+441
З метою уникнення влаштування велико! ю-лькост деформацiйних швiв прогоновi будови влаштовували температурно-нерозрiзними.
У зв'язку з тим, що даний тип конструкци був новим для Укра!ни, проводились детальш дослщження характеру роботи таких конструк-цiй.
Середш прогони шляхопроводу складалися з попередньо напружених балок довжиною 24 м. Для отримання максимального згинально-го моменту в прольот були використанi для завантаження три автомобш КрАЗ вагою 24 т кожен та один автомобшь КамАЗ вагою 22 т (рис. 2). Загальна вага випробувального наван-таження становила 94 т.
В результат випробування шляхопроводу в Юровоградськш областi на км 261+441 (рис. 1) отримали даш, по яким були побудованi епюри прогинiв, якi свiдчать про забезпечешсть поперечно! жорсткостi прогоново! будови (рис. 3).
При статичних випробуваннях шляхопрово-ду було зафшсовано максимальний прогин /е = = 6,86 мм в балщ Б3. Зпдно теоретичного роз-рахунку величина прогину балки Б3 вiд випробувального навантаження становить = = 21,5 мм. Таким чином, конструктивний кое-фщент становить К = 6,86/21,5 = 0,32. Зпдно вимог нормативного документу [5], конструк-тивний коефщент повинен знаходитись у межах 0,5 < К < 0,7.
Рис. 2. Випробування шляхопроводу на км 261+441
и
| Кр АЗ | с 1 К
I -г1 I
—: "л к Б1 & // У ^ Б2 ^ - £ ^Б4 £ 1 //у/// \ Б5
прогини мм
3 7
со
Рис. 3. Епюра прогишв балок в1д завантаження прогоново!' будови за схемою 3
Максимальний прогин при данш схемi е значно меншим за допустимий прогин, що ста-новить 60 мм. Це становить 1/3498 прогону, що в 8,7 разу менше нормовано! величини - 1/400 прогону. Тобто, експериментальний прогин суттево менший вщ теоретичного. Це свщчить, що розрахунок не враховуе яюсь додатковi впливи на реальну роботу балок прогоново! будови.
Для визначення додаткових впливiв на роботу балок температурно-нерозрiзно! прогоно-во! будови проводились розрахунки моста в програмному комплексi «Лiра». Для порiвняння результатiв були змодельованi одно- та двопро-
гонова температурно-нерозрiзнi будови шляхопроводу (рис. 4).
Як несучi елементи для побудови моделi були використаш балки типу 3 Ве1>90 довжи-ною 24 м. Товщина плити та температурно-нерозрiзно! плити 0,23 м, асфальтобетону -0,12 м. Для балок було задано жорстюсш характеристики бетону В40, для плити - В30. Тим-часове навантаження на прогонову будову при-йняте А15 з врахуванням вщповщних коефще-Ш1в.
В результат розрахунку були побудоваш епюри прогинiв, якi вiдображають характер просторово! роботи прогоново! будови (рис. 5).
Рис. 4. Модель однопрогоново! будови
1855
1100
Т-1
Рис. 5. Епюра прогишв балок однопрогоново1 будови
Максимальний прогин = 18,6 мм був отри-маний у крайнш балцi. Максимальний прогин при данш схемi е меншим за допустимий прогин, що становить 60 мм. Це становить 1/1280 прогону, що в 3,2 разу менше нормовано^' вели-чини - 1/400 прогону.
шляхопроводу в1д тимчасового навантаження А15
Аналопчне завантаження було реалiзоване для двопрогоново! будови, балки яко! над про-мiжною опорою об'еднанi температурною плитою.
За результатами розрахунку двопрогшно! температурно-нерозрiзноi прогоново! будови отримали наступну епюру прогишв (рис. 6).
т. мм
1855 . .1100
и Л Р / ч / 20% ]
1 г" у— Ж Ж УУ/Л гЛ м с Т К УУУУ гп ]'( У/УЛ ГН —^ у^ У/УУ 1
т. мм
Рис. 6. Епюра прогишв балок двопрогоново1 будови шляхопроводу ввд тимчасового навантаження А15
Максимальний прогин був отриманий у крайнш балщ f = 16,2 мм. Максимальний прогин при данш схемi е меншим за допустимий прогин, що становить 60 мм. Це становить 1/1480 прогону, що в 3,7 разу менше нормова-но! величини - 1/400 прогону.
Порiвняння результатiв двох розрахункiв показують рiзницю величин максимальних прогинiв f = 2,4 мм, що становить 14,8 %. Це показуе, що розрiзна та температурно-нерозрiзна прогонова будова мають рiзну де-форматившсть, тобто температурно-нерозрiзна плита впливае на характер роботи балок i роз-вантажуе ïx за рахунок перерозподшу напру-жень на сумiснi прогони.
Висновки
1. Результати натурних випробувань ю-нуючих споруд та теоретичних розрахунюв показують, що величина конструктивного коеф> цiента температурно-нерозрiзниx прогонових будов менша 0,5. Згiдно вимог нормативного документу [5], якщо коефщент К < 0,5, це вка-зуе на наявнiсть в елементах моста резервiв не-сучоï здатност.
2. Розрахунки моделей прогонових будов показують рiзнi значення прогинiв при однако-вих схемах тимчасового навантаження. Темпе-ратурно-нерозрiзна прогонова будова мае мен-шi прогини, нiж аналопчна розрiзна. Тобто однiею з причин отримання малих величин конструктивних коефщентв е температурна нерозрiзнiсть прогоновоï будови. Плита, яка з'еднуе два сумiжнi прогони, включае в сумiсну роботу прогоновоï будови на сприйняття тим-часового навантаження.
3. Для бшьш детального аналiзу роботи температурно-нерозрiзних прогонових будов доцшьно провести теоретичнi розрахунки та експериментальш дослiдження таких натурних об'ектiв, щоб встановити степiнь впливу температурно! нерозрiзностi на напружено-дефор-мований стан балок мосту.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Захаров, Л. В. Сборные неразрезные железобетонные пролетные строения мостов [Текст] / Л. В. Захаров, Н. М. Колоколов, А. Л. Цейтлин. - М.: Транспорт, 1983. - 232 с.
2. Захаров, Л. В. Сборные неразрезные железобетонные пролетные строения мостов [Текст]: Методические рекомендации по проектированию и строительству температурно-неразрезных пролетных строений мостов на автомобильных дорогах / Л. В. Захаров. - М.: Союздорнии, 1977. -74 с.
3. Методические рекомендации по применению конструкций температурно-неразрезных пролетных строений [Текст]. - М.: Росавтодор, 2003. -60 с.
4. Методичш рекомендацп з проектування та за-стосування конструкци температурно-нерозр1з-них прольотних будов [Текст]. - К.: Укравтодор, 2008. - 107 с.
5. ДБН В.2.3-6-2002 Мости та труби. Обстеження та випробування. [Текст]: Затв.: Наказ Держбуду Укра!ни в1д 10.01.2002. - К.: Держбуд Укра!ни, 2002. - 29 с.
6. Мости: конструкци та надшшсть [Текст] / за ред. В. В. Панасюка 1 Й. Й. Лучка. - Льв1в: Ка-меняр, 2005. - 989 с.
Надшшла до редколегп 15.03.2010. Прийнята до друку 24.03.2010.
