Файл: Толмачев, К. Х. Регулирование напряжений в металлических пролетных строениях мостов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 61

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

в

нижнем поясе

 

 

 

°нр —

Л4Р.

(58)

 

Гн’

 

 

 

в

верхнем поясе

 

 

®вр

(59)

 

W,

Соответствующие напряжения в металлической балке от изги­ бающего момента М\, возникающего от первой части постоянной

нагрузки:

 

®н! •= Гн ’

(60)

ов1=-^.

(61)

гв

 

Напряжения от усилий Л4б по уравнению

(51), Л1ст по (52) и

N'y по уравнению (53), возникающих от усадки

бетона с учетом

действия усилий от ползучести бетона

М"т и Afn:

а

__

___Ny. р.

.

(62)

 

УН

^ст

'

Гн

 

о

_ Nn

 

_ Л4СТ — Мст

(63)

Зув ~

Лст

 

гв

 

 

=

Гб

 

Гб

(64)

 

 

 

 

Напряжения в объединенной балке от второй части постоянной и от временной нагрузок:

где Гн и WB ■— моменты сопротивления объединенного сечения

для нижнего и верхнего поясов;

Гб —момент сопротивления для крайней зоны бетона; т —отношение модулей упругости стали и бетона.

86


Полные расчетные напряжения в сечениях объединенной балки:

°н ~ °нр °н! стн11 СГун)

®в — Звр

ОВ1

®вН

°ув Z

(68)

абв = абН + °бв

 

)

 

Из выражения (68) видно,

что

применением регулирования

можно добиться большого эффекта

в отношении уменьшения

на­

пряжений, возникающих в сечении объединенной балки.

 

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

 

ОБЪЕДИНЕННЫХ РАЗРЕЗНЫХ БАЛКАХ СО СПЛОШНОЙ СТЕНКОЙ

Регулирование напряжений в объединенных балках, как видно из изложенного выше, достигается приданием металлической части объединенного сечения предварительного изгибающего момента. Таким образом, приемы регулирования напряжений в объединен­ ных балках будут отличаться друг от друга в зависимости от мето­ дов придания балкам предварительных моментов.

Прежде всего следует заметить, что улучшения напряженного состояния объединенных балок можно достигнуть бетонированием плиты проезжей части при положении пролетного строения на под­ мостях. В этом случае работа балки из двухстадийной превращает­

ся в одностадийную, т. е. изгибающий момент от полной постоян­ ной и от временной нагрузок будет восприниматься объединенным сечением. Таким образом, может быть достигнут выигрыш в сече­ нии, а значит может быть получена и экономия в металле. Однако

этот выигрыш достигается ценой больших затрат материальных и денежных ресурсов. К тому же в балке не будут вызваны предва­ рительные изгибающие моменты, противодействующие моментам от эксплуатационной нагрузки.

Большого технико-экономического эффекта можно добиться

применением регулирования напряжений, которое прежде всего

сводится к искусственному приложению изгибающих моментов в металлической части. Эти моменты можно получить приложением к балке временных сил, направленных нормально к ее оси, и введе­ нием в систему дополнительных элементов, вызывающих предвари­ тельное напряжение балки.

Принципиальным отличием этих путей регулирования является

не только направление действующих усилий, но и то, что в первом случае принудительная сила является временной, а во втором слу­

чае постоянно действующей.

На рис. 49 приведены возможные приемы создания изгибаю­ щих моментов приложением к балке временных сил, направленных

нормально к ее оси. В результате применения этих приемов дости­

гается возникновение в сечениях балки изгибающих моментов, об­ ратных тем, которые будут возникать в эксплуатационных усло­

виях.

Отрицательный изгибающий момент в середине пролета метал-

87


лической балки АВ (см. рис. 49) можно получить бетонированием плиты при наличии временной опоры С. В этом случае однопролет­ ная балка временно превращена в двухпролетную неразрезную с соответствующим распределением изгибающих моментов по ее длине. Существенным недостатком этого приема является не толь­

По Н

По ли

По Н По ЛЛ

Рис. 49. Схема регу­ лирования напряже­ ний в однопролетной объединенной балке:

1 — временная опора

ко то, что в сечениях возникают положительные моменты, по знаку совпадающие с моментами от второй части постоянной и времен­ ной нагрузок, но и ограниченность возможностей этого приема ре­ гулирования. Наибольшее возможное значение отрицательного из-

гибающего момента в середине пролета равно ——-, что не всегда

может удовлетворить требованиям проектирования.

Большей величины отрицательных моментов на всем протяже­ нии балки, а значит и лучшего напряженного состояния в объеди­

ненном сечении можно добиться применением

приемов,

приведен­

ных на рис. 49, б, в и г. Возникновение отрицательных

моментов

может быть

вызвано

приложением в

середине

пролета

(см. рис. 49,6)

силы Nc,

направленной снизу вверх. Если первая

часть постоянной нагрузки равна q т/м, то изгибающий момент в середине пролета будет:

8 4

88


Изменением величины силы Nc можно получить предварительный

изгибающий момент нужной величины. Наибольший эффект будет при Ус =ql.

В этом случае предварительный изгибающий момент

 

ql*

<У2

max М — -------ч - --. —i— .

8

4

8

Этот момент соответствует положению, при

котором А = В = 0.

Такого же эффекта можно достигнуть применением приема ре­

гулирования по схеме, представленной на рис. 49, в. Величина отри­ цательного момента в балке в этом случае будет определяться- f — величиной опускания опор А и В.

При величине

J 128Е/’

соответствующей прогибу консоли, равной полупролету и нагружен­ ной равномерно распределенной нагрузкой q, будем иметь наиболь­

шую величину М. После достижения бетоном надлежащей прочно­

сти временная опора в обоих случаях убирается. Действие изгибаю­

щего момента М при этом распространяется на все объединенное сечение. Часть изгибающего момента передается на плиту, сжимая

и изгибая ее. Но все же значительная часть от М. сохраняется в; балке, вызывая в ней предварительные напряжения, которые будут

противодействовать напряжениям от второй части постоянной и от временной нагрузок.

Большой величины М, а значит и большего эффекта регулиро­ вания можно достичь увеличением вертикального перемещения опор- А и В. С этой целью концы балок в опорных зонах загружаются дополнительной нагрузкой (см. рис. 49, а). В этом случае, применяя поддомкрачивание средней опоры С или опуская опоры А и В, мы: достигнем изгибающего момента:

который будет больше изгибающих моментов, полученных в иреды лущих приемах регулирования

Метод регулирования напряжений в объединенных балках с

применением временной промежуточной опоры впервые был изло­ жен в статье инж. Е. Hautena1 в 1948 г. С того времени этот метол,

получил теоретическое развитие и широкое практическое приме­ нение.

В нашей стране наибольшее практическое применение с поста новкой исследований этот метод нашел на Украине. Первый опыт­ ный мост с применением предварительного напряжения балок, име­ ющих пролеты по 23,5 м, был построен Главдорупром УССР

1 Е. Hautena. Biucken in Verbundbauweise. VD1 Zeitschlift des Vereine»

deutscher ingenieure. Band 90 (Neue Falge). Mai 1948,

5.

 

8&*


в 1950 г. Согласно расчету мост с регулированием по схеме, изоб­ раженной ла рис. 49, б, должен был пропускать автомобильную нагрузку Н-18.

Пролетное строение с теми же балками, но без предварительно­ го напряжения допускало пропуск нагрузки Н-13. Таким образом, применение регулирования напряжений (см. рис. 49,6) дало воз­ можность при одной и той же затрате материалов значительно уве­ личить грузоподъемность моста. Естественно, что, преследуя цель

создать мост под одну и ту же нагрузку, оказалось бы возможным путем применения регулиро­ вания достичь значительной экономии стали. По данным

инж. А. А. Дронова, регули­

 

 

рованием напряжений путем

 

 

приложения

к

металличе-

 

 

кой части объединенного се­

 

 

чения моментов

 

обратных

 

 

знаков можно получить эко­

 

 

номию стали до 30% при

 

 

одновременном

уменьшении

 

 

строительной

высоты при­

 

 

мерно в тех же пределах.

 

 

Интересным

примером

Рис. 50. Регулирование напряжений

с

применения

регулирования

напряжений

путем

поддом­

применением треугольных ферм

 

 

 

крачивания балок

на время

бетонирования плиты и твердения бетона является постройка мотта во Франкфурте-на-Майне1. Этот мост, построенный с исполь­

зованием опор старого моста, имеет пять речных пролетов (31,265+ + 32,35 + 31,88 + 32,35 + 31,265). Пролетное строение состоит из 10 стальных балок, из которых 8 — широкополочные двутавры высотой 100 см. Бортовые балки имеют несколько большую высоту. В работу главных балок включены железобетонные плиты толщи­ ной 18 см с развитыми вутами над продольными и поперечными

балками.

Для получения в главных балках надлежащих усилий при за-

гружении их весом плиты средние пролеты были поддомкрачены. С этой целью под балки каждого пролета подводились треуголь­ ные фермы (рис. 50, а). Гидравлическим домкратом, установленным в середине пролета, развивали силу Nc, которая вызывает в балке отрицательные изгибающие моменты. Эти моменты, суммируясь с моментами от веса бетона плиты, дают эпюру моментов, изобра­ женную на рис. 50, б.

После приобретения бетоном плиты необходимой прочности

домкраты устраняли, и балка вступала в работу как свободно ле­

жащая

на опорах А и В. При этом на эпюру моментов АД

(см.

рис. 50,6) будет накладываться эпюра <pAlq (рис. 50, в), т. е.

1

Dor

Batiingenieur. 1952, № 6.

•чо