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
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 |
|
|