Железобетонных пролетных строений

 

а. Пролетное строение в общем случае находится под воздействием трех
видов нагрузок:

- постоянной нагрузки от собственного веса, - временной подвижной нагрузки, -усилий в напрягаемой арматуре.

б. Жесткость сечений пролетного строения может изменяться по длине
пролетного строения.

в. Жесткость сечений пролетного строения, в связи с проявлением ползучести бетона, зависит и от продолжительности воздействия нагрузки.

Интеграл Мора позволяет учитывать эти особенности, поскольку жесткость под интегралом может быть представлена в функции координаты X, кроме того, знак суммы позволяет интегрировать воздействие различных сил при различной жесткости отдельно.

 

Расчетные формулы СНиП для определения прогибов и углов поворота

 

Прогиб f или угол поворота α, вызванный изгибом пролетного строения рекомендуется определять по формуле

(2)

M(Х)- момент при определении прогиба

f- функция изгибающего момента от единичной силы, приложенной по направлению искомого прогиба f, при определении угла поворота

α -функция изгибающего момента, приложенного по направлению искомого угла поворота.

-кривизна пролетного строения в том же сечении от заданной

действительной нагрузки.

 

В формуле (2) суммирование производится по всем участкам по длине

пролета, различающимся законами изменения величин М(Х) .

Вычисление допускается производить численными приемами, используя выражение

 

(2)

в котором М(Х) и -средние величины момента и кривизны на

отдельных участках длиной Δх, где изменение указанных параметров имеет плавный характер.

Кривизну предварительно напряженных элементов, в которых пояса отнесены к категориям требований по трещиностойкости 2а, 2б и 3б допускается определять как для сплошного сечения по формуле

 

где- М_р, M_g. М_v- моменты в рассматриваемом сечении, создаваемые соответственно усилием в напрягаемой арматуре, постоянной и временной

нагрузками,

Bg*,Bp* - жесткости сечения при длительном воздействии соответственно

усилия в напрягаемой арматуре и постоянной нагрузки,

 

В- жесткость сплошного сечения при кратковременном действии нагрузок.

 

Значения жесткости Bg*,Bp* и B определяется по обязательному

приложению 13 СНиП 2.05.03-84

 

Общий вид этих формул можно представить следующим образом

где к- коэффициент, учитывающий влияние неупругих деформаций бетона при кратковременном приложении нагрузки и принимаемый равным 0.85.

( -приведенная величина предельной характеристики ползучести бетона, определяемая по п.2-3. приложения 13 к СНиП 2.05.03-84*

 

№46. Расчет на местное сжатие железобетонных элементов мостов. В местах расположения опорных частей бетон пролетных строений и опор необходимо рассчитывать на местное сжатие (смятие)(рис.2)

Рис.20.1. Схемы расположения расчетных площадей A_d в зависимости от положения площадей смятия A_loc

 

При расчете на смятие элементов из бетона, не имеющего косвенного армирования должно выполняться условие

где N - продольная сжимающая сила;

φ_loc - коэффициент, принимаемый равным 1 при равномерном

распределении местной нагрузки на площади смятия;-0.75 при неравномерном распределении; A_loc - площадь смятия;

R_b,loc- сопротивление бетона смятию, определяемое по формулам

R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению;

A_d - расчетная площадь, симметричная по отношению к площади смятия,

принимаемая по схемам ниже приведенного рисунка.

 

При расчете на смятие элементов с косвенным армированием в виде сварных

поперечных сеток должно удовлетворяться условие

где

A_lос - площадь смятия;

R_b,red приведенная прочность бетона сжатию, определяемая по формуле

где R_b,R_s – в МПа

φ,μ - соответственно коэффициент эффективности косвенного армирования и коэффициент армирования сечения сетками или спиралями, вычисляемые по формулам 83,84 и 87 СНиП 2.05.03-84*.

A_ef -площадь бетона, заключенного внутри контура сеток косвенного армирования, считая по их крайним стержням, при этом должно удовлетворяться условие A_loc<A_ef<A_d

 

№47 Расчет местных напряжений в зоне передачи усилий предварительного напряжения.

 

В предварительно напряженных железобетонных конструкциях в зонах передачи на бетон усилий предварительного натяжения от анкеров возникает сложное напряженное состояние, местные напряжения.

На рис.За схематично показаны траектории главных напряжений при расположении анкеров на торце (натяжение арматуры на бетон) а на рис.б - в теле балки (натяжение арматуры на упоры).

Рис.20.1.Линии главных напряжений в теле балки: а- при расположении анкера на торце балки; б- при расположении анкера в теле балки: в- эпюра нормальных и касательных напряжений по сечениям 1 -1 и 2-2.

 

Главные растягивающие напряжения могут быть больше сопротивления бетона растяжению, что приводит к образованию и раскрытию трещин, если не принять необходимых конструктивных мер.

Трещины раскрываются перпендикулярно траекториям главных растягивающих напряжений, возможное их положение показано на рис.3, штриховой линией.

Местные напряжения проявляются на сравнительно небольшом участке от места приложения усилия. Установлено, что на расстоянии от анкеров, превышающем высоту сечения h нормальные и касательные напряжения

распределяются по вертикальному сечению по законам сопротивления упругих материалов(рис.Зв).

На участках вблизи анкеров напряжения могут быть определены численными методами с использованием положений теории упругости. Эти расчеты сложны и не обеспечивают высокой точности, так как исходят из условий упругой работы бетона. В связи с этим при расчете мостовых конструкций получил приближенный способ, в основу которого положены условия равновесия участков элементов, выделяемых вблизи анкеров вертикальными и горизонтальными сечениями.

Рис.20.2.Идеология определения напряжений по продольным сечениям концевого блока

 

Местные напряжения на участке балки между её торцом и сечением АВ, удаленном от торца балки на расстояние h, в соответствии с этим способом определяются в следующем порядке:

- в сечении АВ по формулам сопротивления материалов определяют эпюры
нормальных и касательных напряжений от изгибающего момента и
поперечной силы, действующих в этом сечении;

- горизонтальным сечением LK выделяют блок LCKA и из условия его
равновесия определяют внутренние усилия Р, М и G, приложенные к
середине сечения LK, на расстоянии 0.5 h от торца балки.

- находят напряжения σ_by,τ_bxy, σ_bx по сечению LK по формулам (при прямоугольной форме сечения LK:

 

где q_x и q_xy - нормальные и касательные напряжения в точке L горизонтального сечения LK в случае, когда сечение пересекает анкер; в противном случае они равны нулю;

σ_bx(k),τ_bxy(k), -Нормальные и касательные напряжения в точке К горизонтального сечения LK, определяемые по эпюрам напряжений в сечении А-В.

Значение коэффициентов k₁ - K₇ для разных схем приложения усилий бетона приведены в монографии Гибшман Е.Е., Гибшман М.Е. «Теория и расчет предварительно напряженных железобетонных мостов» 1963г Они зависят от положения точки на сечении, для которой вычисляются напряжения.

По данным вычисления могут быть построены эпюры нормальных и касательных напряжений и вычислены главные растягивающие напряжения. Приемы определения местных напряжений для более сложных случаев имеются в специальной литературе.(Е.Е. Гибшман, М.Е. Гибшман. Теория и расчет предварительно напряженных железобетонных мостов. 1963 г)

Рис.20.3. Армирование бетона в зоне размещения анкера.

В результате действия местных напряжений в бетоне могут появиться трещины Для их предотвращения можно рекомендовать установку специальной арматуры: напрягаемой или ненапрягаемой(рис.З).

рис. 20.3 Армирование бетона в зоне размещения анкера

 

№50 Схемы и виды рамных железобетонных мостов. Особенности рамных

Мостов.

 

В рамных мостах пролетные строения (ригели) жестко соединены с опорами (стойками). Над стойкой в ригеле возникает отрицательный изгибающий момент, что благоприятно для работы ригеля в середине его пролета. Ригель рамного моста в связи с этим может иметь меньшую высоту, чем у балки неразрезного пролетного строения с тем же пролетом.

Стойки рамных мостов работают более интенсивно, чем опоры в неразрезных балочных мостах. Они воспринимают не только вертикальные усилия, но и значительные изгибающие моменты. В связи с этим требуется их соответствующее армирование.

Рамные мосты возводят монолитными и сборными в области малых (15-30 м) и больших (до 300м) пролетов из ненапряженного и напряженного железобетона. Рамные мосты малых пролетов возводят, в основном, монолитными из ненапрягаемого железобетона.

В мостах на автомобильных дорогах нашли применение следующие виды рамных мостов малых пролетов:

-однопролетные бесшарнирные с жесткими ребристыми стойками- устоями (рис.21.1). Закрепление опор у фундамента обеспечивается массой грунта, заполняющего пазухи устоя.

 

- однопролетные консольно-рамные бесшарнирные с гибкими стойками (рис.21.3). Консоли в этой конструкции разгружают центральный пролет и упрощают сопряжение моста с насыпью.

 

 

- многопролетные с жестким или шарнирным креплением стоек к фундаментам. Для предотвращения значительных горизонтальных усилий от температурных деформаций в многопролетных рамных мостах через 50-70 м устраивают деформационные швы с применением подвесных пролетных строений между рамами длиной li =(0.3-0.5) пролета 1 (рис.21.4)

Рис21.4.

или устройством сближенных опор между соседними пролетными строениями

(рис.21.5).

 

Рис21.5.

Опоры монолитных рамных мостов имеют стойки обычно под каждым ригелем (рис.21.6,а). В монолитных рамных эстакадах опоры устраивают с двумя (рис.21.6,6) или одной(рис.21.6,в) стойками, чтобы не загромождать под ними пространство.

Рис21..6

Рамные мосты средних (60-80м) и больших пролетов (до 300м) (рис.21.7) могут быть монолитными или сборными, возводят их навесным бетонированием или навесной сборкой. Обычно основой таких мостов служат Г-образные рамы с жесткой заделкой опоры в основание. Они позволяют создать рамно-неразрезные системы при жестком соединении консолей (рис 21.7.а), или рамно-консольные системы при шарнирном

соединении консолей, а также рамно-балочную систему при использовании подвесных пролетов (рис.21.7 б)