автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Разработка способа усиления железобетонного пролетного строения моста с исследованием продольной трещиностойкости приопорной зоны балок

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

савгзеыадгвгцгшлимяими ЧИЖ.-—-^Х-^^^.-,.!,., Д. ■ ...................■ !■,. — —

УДК 624.012.45

УДК 624.21.012.45.059.3 2 О .' V] Г "7 На правах рукописи

Еллала ©аузи Бея Абделазнз

разработка способа усиления железобетонного пролетного строения моста с исследованием продольной трещиностойкости приопорной зоны балок

05.23.01 - Строительные конструкции, здания а сооружения 05.23.15 - Мосты н тоннели

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1997

Работа выполнена на кафедре "Мосты и тоннели" Белорусской государственной политехнической академии.

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Оппонирующая организация

кандидат технических наук, доцент Зрлотоэ П.В.

доктор технических наук, профессор Овчинников И.Г.

кандидат технических наук, доцент Косарев В.Л.

государственное предприятие "Мостостроя"

Защита состоится "12" мая 1997 г. в I400 часов на заседании совета по залгате диссертация Д 02.05.09 б Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г, Минск, пр-т <5. Скорины, 65, корп. I, ауд. 202, Белорусская государственная политехническая академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической академии.

Автореферат разослан " " 1997 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций, кандидат технических наук,

доцент Сидорович Е.М.

(с) Еллала й., 1997

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тами диссертации. В настоящее время в связи со ложившейся экономической обстановкой и резким снижением финанси-ования капитального строительства вплотную встал вопрос ремонта ушярония существующих мостов, построенных 25-30 лет тому назад.

Большое количество мостов, построенных в 60-70-е года, были опционные, запроектированы свайными ю выпуску 70 Союздорпроекта пролетными строениями длиной II,4 и 14,1 м, по выпуоку 56 Союз-орпроекта и выпуску 7 Волгипродора.

Эти мосты были юстроены без опорных частей, а балки соедине-ц сварными стыка,я по диафрагмам, почти на всех балках произошло азрушенне торцов и разрывы стыков по диафрагмам, поэтому они нуж-аются в капитальном ремонте. Кроме того, в связи с переходом на овые строительные нормы и правила эти мосты нувдаюгся в усилении ушрении.

Разработано несколько методов ремонта и уширения существующих остов:

1. С монолитной плитой (Болталродор).

2. С приставными балками (Белдорнии) и некоторые другие.

Все эти метода требуют ремонта торцов балок и, кроме всех про-ах работ, связанных с ремонтом, - устаяовки пролетного строения а опорные части.

Метод, исследуемый в настоящей диссертации, предлагает изме-эше статической схемы сооруаония, провращая ее в неразрезную си-гему путем обетонирования торцов балок над насадкой опоры. Кроме эго, производится раздвижка балок с расстояния 1,40 м до 2,33 м, го дает существенную экономию. Для соединения сборной накладной гаты с существующими балками предлагаются трубчатые анкеры.

Данный метод исследовался в соответствии с научно-технической змой "Разработка технологии и опособов усиления с восстановлением элговечности балок пролетных строений мостов, изготовленных но ти->вым проектам выпусков 10, II, 56 Союздорпроекга и выпуску 7 Бел-шродора, до восприятия ига современного класса нагрузок (о демон-да>м и ремонтом в стационарных условиях)".-

Он является частью обширного обследования по ремонту и увяре-ш существующих мостов и путепроводов, В диссертации была поставка задача экспериментально исследовать работу существующих балок измененной статической схеме и в наибольшей степени - работу приторных зон, подверженных одновременному действию больших попереч-

пых сил и изгибающих моментов. Кроме этого, необходимо било отработать технологию изготовления блоков накладной плиты и их монтака ,и закрепления на балках. Для экспериментального исследования был подвергнут испытариям фрагмент натурного неразрезного пролетного строения в виде надопорного узла с прилагающими к нему участками пролетных строений.

Связь работы о крупными научными программами, темами. Работа выполнялась как часть научно-исследовательской теш "Разработка технологии и способов усилзшш с восстановлением долговечности балок пролетных строений мостов, изготовленных по типовым проектам выпусков 1и, II, 56 Союэдорпроекта и выпуска 7 Болгипродора, до восприятия ими современного класса нагрузок (с демонтажом и ремонтом в стационарных условиях)", разрабатываемой коллективом отдела искусственных сооружений института "Дорстройтехника".

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование некоторых вопросов эксплуатационной и технологически« надежности рассматриваемого способа реконструкции.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

а) уточнение предложенной автором методики расчета продольной трошиностойкости приопорной зоны ребер балок у надопорных узлов с экспериментальной проверкой;

б) экспериментальная проверка прочности соединения накладной плиты с балками, осуществляемого о помощью трубчато-болтовых анко-ров, размешенных по диафрагмам;

в) обкатка предложенной в техническом решении технологии на этапах переделки демонтированных балок в монтажные элементы, включая и разбуривали а отверстий в диафрагмах под трубчато-<5олтовые анкеры, этапах монтажа отпх элементов с объединением сваркой выпусков арматуры в надопорных узлах, этапах изготовления, транспортировка и монтака блоков сборной накладной плиты.

Научную новизну работы составляют; '

а) новый подход к расчету продольной треииностойкости сяатой зоны ребер балок у промежуточных опор;

б) экспериментальное подтварлщение предложенного подхода;

в) применение накладных многосекционных плит со сквозными проемами; .

г) исследование возможности наиболее эффективного использова ния демонтированных балок при реконструкции и сооружении мостов.

Практическая значимость полученных результатов. Полученные

■•эзультагы позволили в отделе искусственных сооружений инотитута • 'Дорстройтехшка" обосновать метод реконструкции сборных разраз-шх пролетных строений из тавровых балок с одновременной их раз-(Еижкой. Этот метод позволяют:

- использовать меньшее количество балок, чем в существующих «етодах уширения;

- избежать работ по ремонту торцов балок;

- в связи с превращением системы в неразрезную для случая ¡вайных опор не устанавливать опорные части;

- посредством использования трубчатых анкеров, усталавлива-шх только по диафрагмам, снизить трудоемкость работы по обьеди-iemra накладной плиты о балкой.

Экономчеокая значимость полученных результатов. Данный метод рта экономию материалов (бетона и арматуры) по сравнении с други-л, используем,ш на данный период в Республике Беларусь.

Это отражено в таблице техшко-эконошческих показателей [табл. I в диссертации).

Основные положения диссертации, выносимые на.защиту:

а) методика расчета продольной трещностойкости ребер балок ipiiопорной зоны;

б) экспериментальная проверка этой методики;

в) проверка тохнологаи изготовления и сборки пролетного отрое-тя с накладной плитой. .

Личный вклад соискателя:

- аналитический обзор по теме, участив в разработке опытного гаразрезного пролетного строения;

- составление проекта фрагмента этого пролетного строения, юдготовка элементов Фрагмента к сборке, сооружение фрагмента;

- разработка программы испытаний, проведение испытаний, обра-отка их результатов;

- продлоканио по проверке трешиностойкости сжатой зоны ребер :а приопорном участке.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации до-ладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Белорусской государственной политехнической кадемяи в 1992-1995 годах.

Опубликованность результатов. Основные положэния диссертации опии в состав 4-х отчетов о IMP (/I/, /2/) и были использованы ря разработка альбома /3/. Они опубликованы в тезисах НША 995 г. /4/.

В составе обшей темы имеются 3 изобретения (/6/, А/ и /8/), соавтором которых является соискатель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трах глав, выводов и двух приложений, изложенных на 183 страницах машинописного текста, 35 рисунков (на 38 стр.). I2 таблиц (на 2и отр.), спиока использованных источников, включающего 43 наименования (на 5 стр.), и 2 приложений на 30 страницах.

ОСГОВГОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан анализ уже имеющихся способов реконструкции пролетных.строений из тавровых балок, объединенных по диафрагмам на сварке. Их можно разделить на две группы:

1 - способы реконструкции с применением накладной железобэ-тонной шшты. жестко объединенной с тавровыми балками;

2 - способы реконструкции без применения накладной плиты.

В работе рассматривался одан из способов 1-й группы, заключающийся в раздвижке балок с объединением их сборно-монолитной накладной плитой и переходом на неразрезную систему. Этот способ пр! своей экономичности потребовал дополнительных исследований по следующим щичинам.

Тавровые балки, выполненные но типовым проектам Совздорпро-екта (выпусков 10-11, 56) , а также Балгипродора (выпуска 7), отличаются тонким ребром (в = 15 см), поэтому применение их в качеств! элементов неразрезной системы накладывает определенные ограничения на величину расстояния мевду осями балок при их раздвижке из-за возможного разрушения ребра в сжатой зоне у промежуточных опор. В сечениях у промесуточных опор норазрозных систем возникают одновременно экстремальные изгибающие моменты и поперечные с> лы, т.е. сжатая зона у нижней грани тонкого ребра одновременно работает и на сдвиг, т.е. находится в плоском напряженном состоянии. В нормативной литературе допускается в таких сечениях производить расчеты на прочность раздельно по кавдому силовому фактору, а на трощиностойкость (по образованию продольных трещин) - только от действия изгибающих моментов, возбувдаюеих нормальные напряжения (СШИ 2.05.03-64). Дроодолению соответствующих противоречий посвя-яоиы, нахример, работы А.С.З&ласова и А.В.Цетросяна, А.С.Залесова

и В.Усембаева, в которых дается попытка связать на основе метода ■ предельного равновесия п анализа деформаций бетона по границам выделяемых блоков все внутренние усилия, действующие по границам этих блоков в единой системе уравнений. К со-талению, при этом вводится несколько параметров, значения которых долита быть подтверждены большим количеством экспериментов. Сюда юэ примыкают работы С.В.Смирнова и И.Х.Давлятова. В принципе для исследования напряженно-деформированного состояния всей приопорной зоны ребра более всего подошла бы теория деформирования .теле зобе тона с трещинам! Н.И.Карпенко. Попытка ее использования показана во второй главе диссертации.

В первой главе отмечается также работа профессора Л.К.Дукши, как источник дальнейкего развития идеи, и экспериментальная работа А.Х.Зиганпшна, проведенная под руководством А.С.Заяесова и Л.А.Гвоздева.

В первой главе также показана необходимость экспериментального исследования работы трубчато-болтових анкеров для жесткого соединения железобетонной накладной шштн с балками.

В первой главе описали и разработанные с участием автора конструктивные и технологические решения по реконструкций мостов с использованием тавровых балок от разобранных пролетных строений: компоновочные схемы поперечных сечений реконструированных пролетных строений для габаритов проезжей части Г-8, Г-Ю и Г-11,5, блоки сборно-монолитной железобетонной накладкой шшты,- монтажные блоки из регенерированных балок, надопорные узлы неразрезных пролетных строений, трубчато-бол то вые анкеры, технология реконструкции балок, изготовления блоков накладной шшты, сооружения неразрезного пролетного строения.

Глава вторая посвящена анализу напряженно-деформированного состояния ребер балок у промежуточных опор,

Б первую очередь была рассмотрена возмояиость использования для расчета приопорной зоны балок теории деформирования железобетона с трещинами Н.И.Карпенко. Как известно, эта теория разработана только для условий простого загружения, т.е. при отсутствии разгрузки и повторных загружений. Балки, которые будут использованы в неразрезных пролетных строениях, уже подвергались многократным за^ружениям в.составе разрезных пролетных строений. Тогда для применения указанной выше теории при анализе работы ребер балок в приопорной зоне неразрезной системы должны быть известны перед началом ее загружения значения элементов матрицы яосткости обобщенного закона Гуна для различных участков приопорной зоны.

Для того, чтобы сделать практические выводы, необходимо было проанализировать все стадии работы балок.

В составе разрезной системы балки подвергались наиболее интенсивному загружению в конце периода эксплуатации перед разборкой цролетного строения по причине:

1. Возрастания интенсивности движения и увеличения доли тяжеловесной составляющей транспортного потока к концу эксплуатации.

2. Увеличения постоянных нагрузок в связи с постепенным наращиванием толщины асфальтобетонного покрытия проезжей части при проведении его ремонтов.

3. Увеличения доли временной нагрузки, приходящейся на одну балку, вследствие разрыва сижов диафрагм.

Анализ материалов обследований существующих разрезных пролетных строений показывает, что в приопорных зонах балок нагружениз бетона сжимающими напряжениями невысокого уровня не приведет к значительному снижению начальное модуля упругости бетона, в то ж вреш вероятность появления косых трещин там же достаточно велика.

Существенные изменения в распределении усилий в приогорной зоне, приводящие к изменению деформационных характеристик, начинаются с устройства мостового полотна, которое выполняется, когда балки являются уже элементами действующей неразрезной системы. К нагрузке от элементов мостового полотна добавляются затем временные подвижные, т.е. повторные, в связи с началом эксплуатации моста.

.¡¡алее в работе были рассмотрены две расчетные схемы приопор-ной зоны балки: I - в виде консольной балки-стенки с заделкой у первой промежуточной диафрагмы для стадии I, т.е. когда балка работает в составе разрезного цролетного строения; 2 - в виде консольной балки-стенки с заделкой у опорной диафрагмы, т.е. когда балка работает в составе неразрезного пролетного строения. Для каждой из стадий были сформулированы соответствующие нагрузки.

Для консольной балки-стенки с произвольной нагрузкой сделан вывод разрешающей системы уравнений метода конечных элементов в матричной форме с учетом положений теории деформирования железобетона с трещинами Н.И.Карпенко. Разрешающая система в автореферате не приводится из-за своей громоздкости. В зависимости от местного армирования и толщины все'конечные элементы разбиты на 10 типов, при этом учтены все виды арматуры: продольная рабочая арма тура, коске стержни, хомуты. Для конечных элементов принята прямоугольная форма. Горизонтальное и вертикальное перемещение любой

точки поля в местной системе координат аппроксимировалось через перемещение угловых точек элемента с помощью линейных единичных функций. В свою очередь, деформации через перемещения определялись по формулам Копи, и далее, матрица гесткостей (единичных реакций) конечного элемента по известной формуле:.

[rl-fs-f/toßdfdt

где а, б - стороны элемента, tf - толщина, В - гатрица перехода от перемощений к деформациям, D = С*, С - матрица перехода от напряжений к деформациям (обобщенный закон 1Ука для плоского напряженного состояния с учетом анизотропии).

При выводе разрешающей системы уравнений, где неизвестным являются перемещения свободных узлов, использованы

условия равновесия этих узлов, загруженных внешними силами /

и реакциями со стороны примыкающих к узлу конечных элементов.

При формировании матриц жесткости конечных элементов физические гсонстанты-элементы матрицы D - должны определяться по рекомендациям Н.И.Карпенко. Как следует из полученной разрешающей системы, для получения достоверного результата расчеты придется повторять многократно, используя шаговый метод, с учетом стадийности работы конструкции. При этом правдивость результата существенным образом будет зависеть от степени дробления конструкции на конечные элементы, а тайге вводимых на каждом шаге параметров жесткости бетона и арматуры. Применительно к расчету балок-стенок экспериментальное подтверждение теория Н.И.Карпенко получила пока только в опытах Нильсена, где армирование образцов было простейшим (равномерно распределенным по двум взаимно перпендикулярным направлениям)» Поэтому непосредственное применение этой теории к решению практической задачи, где объект исследования имеет сложное аршрование и сложную систему загрукений, требует иго го кратной опытной проверки, что не согласовывалось со сроками и целями настоящей работы.

Во.второй главе такие рассматривалась возможность использования расчетной модели профессора Л.К.Лукши несущей способности на одвиг сжатой зоны келезобетонних элементов.

Как показывает анализ экспериментов на образцах, в расчетных сечениях которых одновременно действуют больше поперечная сила и изгибающий момент (например, опыты А.Х.Зиганшина), окончательное разрушение элемента по наклонному сечению при средних и больших

пролетах среза происходит при исчерпании несущей способности сжатой зоны бетона в вершине наклонной трещины.

Для анализа прочности рассматриваемого нами,надопорного узла неразрезного пролетного строения, где тонкостенное ребро балки попадает в сжатую зону, можно применить и расчетную модель профессора Л.К.Лукши. Сущность метода заключается в том, что нормальные на .пряжения принимаются по закону прямой линии от вершины нормальной трещины, находящейся под вершиной наклонной, до краевого волокна. Соответственно эти напряжения определяются по классической теории железобетона. Далее используется критерий прочности ^лона-Мизеса:

После перехода от главных сжимающих ' б~тс и главных растягивающих напряжений бтг к нормальным ¿¡кх и касательным Г^ду и соответствующих преобразований получается выражение для предельных касательных напряжений:

Суммирование этих напряжений по высоте сжатой зоны определяет предельную поперечную силу:

Нами предлагается несколько видоизмененная методика, которая в первую очередь применима к проверке трещиностойкости исследуемой сжатой зоны и которая также основывается на критерии Кулона-Мизеса но в форме, проверенной многочисленными экспериментами и заложенной в СНиП 2.03.01-84:

С с /- &сяс Мщг о , '

Ы" * 0,2+0.04-В ' (1)

Ко вше те с тем предлагается главные напряжения определять

КИ« V » V V, * I" ^ги^Аъи ми А VII ¿«»м^нич/ ии^у/^чши!*!!

через средние нормальные ^ ^ (2)и средние касательные на-

2 О

пряжения ■ д (3) , где относительная высота сжатой зо-о б'ГШ

ни у , плечо внутренней пары сил 2 (£ ) и приведенная площадь сжатой зоны определяются дая прямоугольного сечения по методике СНиП 2.03.01-84 в расчетах по П-Й группе предельных состояний.

2 -2

■/лао

/з$о

720 (£03

/353

/ззо

1

г

ТУУ/УУ// А

'/'' ' й йЗ£хз Д, /\ УрсВеил силс8ого йТТа '>ГП /Л р/ Ц ! пела дг-гоо Ц Ягу//

| / /гола

Рис.1 Фрагмент опытного неразрезного пролетного строения, сооруженный з лабораторном корпусе института для проведения испытаний надопорного узла

ч-

Методика, изложенная выше, применима и в расчетах прочности, т.е. при определении предельной поперечной силы, воспринимаемой бетоном сжатой зоны, по формуле, аналогичной формуле профессора

Л.К.Лукш: Q(u* [Гхя]и-$ Х(р (Ч) где [tju - среднее предельное касательное напряжение.

Третья глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям.

Целью экспериментальных исследований является проверка как конструктивной, так и технологической надежности предложенных технических решений при изготовлении отдельных элементов, сборке конструкции и экспериментальных замужениях наиболее опасных сечений несущих элементов.

В связи с этим в эксперименте должны быть цроверены трещино-ихойкость и прочность ребер главных балок в примыкании их к промежуточной опоре, прочность прикрепления накладной плитн к балкам, а также обкатаны технологии:

- изготовления, транспортировки и сборки монтажных элементов из демонтированных балок;

- изготовления, транспортировки, монтажа и закрепления на смонтированных блоках-балках блоков сборной накладной плиты;

- армирования и омоноличивания сопряжений сборных балочных и плитных элементов.

Для реализации задуманных мероприятий было решено произвести изготовление и сборку в лабораторном корпусе отдела искусственных сооружений всех элементов фрагмента пролетного строения в натуральную величину в виде промежуточного надопорного узла и примыкающих к неьу участков балок на половину пролета в обе стороны (рис. I). В поперечном сечении фрагмент пролетного строения состоял из двух балок.

Для проектирования фрагмента пролетного строения было разработано вначале в качестве прототипа опытное неразрезное пролетное строение с формулой 11,25 + 11,40 + 11,25 м на базе тавровых балок длиной 11,36 м, выполненных по типовому проекту вып. 7 Бел-гипродора и оставшихся после разборки старого юста постройки 1962 года. При габарите проезжей-^асти Г-В+2х0,75 в поперечнике опытное неразрезное пролетное строение имеет четыре балки с расстоянием между их осями 2,33 м (рис. 2). Пролетное строение было запроектировано под нагрузки A-II и НК-80. Статические расчеты были произведены с помощыз программы "Лира" для персональной ЭВМ.

■ 12"PH

„ -n-n-TT-

T II" 1 ¡I П

L „ _ __J L. ¡__.___lt_.__

Í_ '■' _£_X_]

ßofioo*/r> / Вариант S

1¡1¡1 j|i ijiuy '_2_1

j.j /a** r-f>

Рис.;: Опытное несаарезное пролетное строение.

расположения элементе::

Расчеты трещиностойкости цриопорных зон ребер балок, произведенные но предложенной на-ли методике, стали определяющими для назначения верхней нродольной арматуры, обеспечивающей неразрезность пролетного строения.

Как уже отмечалось, фрагмент оттого яэразрэзного пролетного строения, который был смонтирован в лабораторном корпусе с силовым полем, состоял из двух балок до вып. 7 Белгицродора, объединенных сборной накладной плитой, включал также опорный узел оыоно-личивания.

Армирование опорного узла омоноличивания было выполнено в соответствии с рабочим чертежами опытного неразразного пролетного строения. Блоки сборной накладной плиты толщиной 15 см имели раз-мери в плане 1,25x5,53 гл. Кавдый блок для объединения с балками имел два сквозных проема, через которые проходила рабочая арматура ц™тн; но в которых полностью отсутствовал батон.

Блоки плиты для фрагмента изготавливались на заводе 1ЕЕК в Фанаполе. Плиты были рассчитаны на нагрузки при извлечении из форы, транспортировке и установке в проектное положению. Шкаких поломок на произошло. До установки блоков накладной плиты в диафрагмах балок алмазны?.! керноотборнмком была образованы отверстия и в них закреплены трубчато-болтовне анкеры. После армирования и омоноличивания опорного узла до верха балок, установки анкеров, установки блоков плиты была произведена установка верхней продольной арматуры в проемах плиты над балками,• верхней арматуры опорного узла, было произведено омоноличивание всех стыков шиты с балками и затянуты болты анкеров на. усилие 98,0665 кН.

Главная цель испытаний фрагмента пролетного строения - проверка трешиностойкоотп и срочности прионорных сечений балок пролетного строения. Для реализации поставленной цели в сечениях главных балок фрагмента, примыкавших к опорному узлу, создавались в процессе загружений также усилия (М и 0), что и в соответствующих сечениях опытного пролетного строения при загружают его экстремальными нормативными и расчетными нагрузками. Схемы испытаний и эпюры усилий показаны на рис. 3.

Для опытного наразрезного цролетного строения от нормативных нагрузок в приопорном сечении были получены следующие.опасные сочетания усилий: М,«« о 584,567 кШ; 0„оотв «= 389,912 кН; Ытах = = 542,994 кШ; Рс00тв, - 353,039 кН; 1}И(М| = 393,345 кН; 1^00тв< =

= 528,578 кШ. '

Xе 9

• иишппшпшпшп

с ^ Оа. ■ ф <?в Ф ^ * ]

¡3 " | | М | I | м II I II I I II ГШ

Л ' М I Ч И ' I II ! N и ! ' I II,

4

е2

Фа

У

1

А

2

-ШАШ-П

Эп/Ч,

шшж

В)

т

1л/?

-СГГГЩЩ^

ШИП

■ТТ7 I ,

тз

т

А/г

^т""!! птптгг^

*

Р?

! I IIIII 11

АЙ

Эп* 1

11111

&0

Рис.3 этапы аагшжений : а) подготовительный (уравновешивание);

б) начальный (момент заклинивания системы в точках "С");

в) основные этапы с вариацией "К" .

Появление первой трещины в сжатой зоне ребра было зафиксировано в процессе испытаний фрагмента при сочетании усилий М = = 949,08? кНМ, 0 = 598,206 кН.

На предыдущем этапе загружения перед появлением видимой трещины были достигнуты усилия М = 831,604 кНМ и й = 549,172 кН. Соответствующий запас составил: по изгибающему моменту:

' " „ 1,422

Мтах 584,967

по поперечной силе:

1,396.

а йта* 393,345

^то говорит о надежности предлагаемой методики расчета трещино-стойкости сжатой.зоны.

В третьей главе приведены таю» картины трепдаообразоваяия в зоне опорного узла, схемы размещения приборов, характерные зпари распределения продольных деформаций и нормальных напряжений, по которым были сделаны некоторые уточнения значений усилий, соответствующих появлению трещин в сжатой зоне. При этом для перехода от относительных деформаций к нормальным напряжениям в бетоне была использована зависимость "6-6", предложенная П.В.Золотовым ' в виде сочетания четырех кривых:

- для сжатия при 0 £ Е 4 (восходящая ветвь);

кривая 2 - (£ ).1-(4-Ь).

. - для сжатия при £е £ £ £ £и (нисходящая ветвь);

- для растяжения при 0 46 ^ £'к (восходящая ветвь);

кривая 4 - (4-)= S -('-?').

Ut/ ^ U il-(WJJ* •

- для растяжения при Снисходящая ветвь).

Необходимо также отметить, что максимальные относителыше удлинения на поверхности монолитной частя накладной плиты при про-

с

дельной нагрузке составили £ в 186,1 х 10" , что при

5

и Bs с i,96 х iq МПа позволяет считать напряжения в рабочей лро-

—5

дольной арматуре накладной платы cs E5 = 186,1 х 10 « и 364,756 МПа, близка® к пределу текучести <= 390 МПа, т.е. включение накладной шшты было достаточно надежным. ВЫВОДЫ

На основе выполненных исследований могшо сделать следующие выводы:

1. При разработка конструкций пролетных строений принято во внимание, что в Республике Беларусь большая часть существующих мостов, построенных 25-30 лет тому назад, нуждается в реконструкции

и капитальном ремонте/

2. Из рассмотренных вариантов реконструкции келезобетонных пролетных строений из восстановленных после демонтажа тавровых балок принят вариант в виде неразрезной системы о раздвижкой главных балок до 2,33 м, объединенных сборной накладной плитой, является рациональным.

3. Разработанная оригинальная конструкция блоков сборной накладной плиты обеспечивает эффективное сопряжение с балками пролет- ' ного строения о возможностью свободной установки продольных верхних стержней арматуры, воспринимающей отрицательные изгибающие моменты у промежуточных опор,

4. Успешное изготовление блоков сборной накладной плиты, сооружение и испытания фрагмента пролетного строения о объединением плиты о балками трубчато-болтовыми анкерами подтвердили технологичность и надежность исследуемого способа реконструкции пролетшх строений.

5. Проведенные теоретические исследования показали возможность применения теории деформирования бетона о трещинами проф.

Н.И.Карпенко для анализа напряженно-деформированного состояния прколориой зоны ребер балок при условии проведения болшого количества экспериментов с целью уточнения параметров этой теории для систем со сложным неоднородны!,! армированием при повторных загру-ж6ш1ях.

6. Предложенная в диссертации методика расчета на цродольнук трещяносгойкость (Формулы (I), (2), (3), (4) ) согласуется с методикой СШП 2.03.01-84 расчетов на образование наклонных трещин в стенках балок -с надрягаемой арматурой; методика на основании проведенных исследований может быть распространена и на балки с ненапрягаемой арматурой без полки в онатой зоне.

7. Требование СШП 5.03.01-84 ло краевым сжимающим напряжениям в бетоне ¿г Яатс£ является, с одной .стороны, чрезвычайно жестким, а с другой стороны, не учитывает снижающего продольную трашмностойкость влияния поперечной силы и соответствующих касательных напряжений.

8. Исходя из полученных результатов испытаний предложенная методика расчета на продольную треаиностойкость обеспечивает необходимую надежность конструкции и дает результат с некоторым запасом, что позволило в отдела искусственных сооружений института "Дорстройтехника" разработать:

- экономичные конструктивные решения в вида альбома для реконструкции сборных железобетонных пролетных отроении из тавровые балок с диафрагмами с их раздвижкой, объединением сборной накладной плитой и превращением в неразрезные системы;

- Технические условия ТУ РБ 14559998-105-96. Плиты накладные для жалезобетоншх пролетных строений автодорожных мостов Г-8, Г-Ю, Г-Н, 5.

- 9. 3 процвеов конструктивных проработок долучены три ватта (№ 1594, 1643, 1691).

' Г7

СШСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕШ ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработка технологии и способов усиления восстановлением долговечности балок пролетшх строений мостов, изготовленных по типовым проектам вып. 10-11, 5Б Союздорцроекта и вып. 7 Балгицро-дора, до восприятия ими -современного класса нагрузок- (с демонтажам и ремонтом в стационарных условиях): отчет о ШР (захяюч.), институт "Дорстройтехника". Руководитель работы П.В.Золотов;

I? 08.300.3.92. - Шнек, 1993. - ч. I. 84 с; ч. 2. 60 с; ч. 3. 107- с. - •

2. Разработка и совераенствоваше цроектировг.'тия и строительства транспортных сооружений на автомобильных дорогах: отчот о ШР. Руководитель Лукша Л.К., исполнитель Еллала Ф. Шнек, 1991. -с. 37-45.

3. Мосты о неразрваныш пролетными строениями из демонтированных балок с накладны;® плитами. Альбом вып. 1-2 Дорстройтех-ника, Минск, 1994. - 144 с, - 20 с.

4. П.В.Золотов, Ф.А.Еллала, А.Г.Паотушенко. Работа надонор-ных узлов неразрезных железобетонных мостов из тавровых балок о тонкими ребрами. Материалы международной 51-й научно-телшческой конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА, посвященной 75-летии Белорусской государственной политехнической академии, "Состояние и перспективы • развития науки и подготовки инженеров высокой квалификации в БГПА". - Минск: ЕГ11А, 1995. - с. 49-50.

5. Плиты накладные для железобетонных пролетных строений автодорожных мостов. Габариты Г-8, Г-Ю, Г-11,5. Технические условия ТУ РБ 14559998, Дорстройтехшка. -Минск, 1996. - 18 о.

6. Патент 1594 РБ МПК6 Е01Д 22/00. Способ сооружения нераз-' розного железобетонного пролетного строения моста из тавровых балок о каркасной арматурой ребер разрезных пролетшх строений/ П.В.Золотов, Кллала Фаузи, А.Г.Пастушенко и др. СРВ). - № 950830; заявл. 22.08.95; опубл. 1997 "Аф1вдйны бюлетэнь" Гос.патентного ■ ведомства РБ, }? 2. - I с.

7. Патент 1643 РБ МДК6 Е01Д 22/00. Блок моитаьный сборно-моноляишй Еолезобахонной накладной шиты цролетного строения моота/П.В.Золотев, Еллала Фауги, А.Г.Пастушеыко н др. (РБ). -

I? 950831; заквл. 22.08.95; опубл. I9S7 "АфЩыйнн бшзтэнь" Гоо. патентного ведомства'РБ К» 3. - I с.

8. Патент 1691 РБ МПК6 Е01Д 22/00. Стыковое с поперечины об-аатишл соединение ¡железобетонной накладной шшты с тавровыми дза-Фрагменшма и каркасной арматурой балкачи сборного жзлазобатонно-го пролетного строения ыоста/П.В.Болотов, Еллала Фаузл, А.Г.Пасту-шанко и др. (РБ). - /Г» 950832; заявл. 22.08.95; опубл. 1997 "Аф1-цыйны б&яотэнь" Гоо.патентного ведомства-РБ !,' 3. - I о.

РЕЗЮМЕ

Еллала Фаузи

Разработка способа усиления железобетонного' пролетного строения моста с исследованием продольной трешноотой-кости приопорной зоны балка

Железобетонные мосты сборные на свайных опорах,' пролетные строения из тавровых балок, объединенных по диафрагмам на сварке, дефекты, сколы торцов балок, разрыв стыков диафрагм, реконструкция, раздвижка балок, накладная плита, неразрезная система, надопорный узел, омоноличпвашо, срочность тонких ребер балок у промежуточных опор, поперечные силы и изгибавшие моменты наибольшие, испытания, продольная трещиностойкость тонких ребер балок у цродануточных опор неразрезной системы.

Проблема ремонта и уииреш5Я существующих секцяошмх мостов, построенных 25-30 лет тому назад, весьма ванна для республики.

В работе рассматривается новый способ реконструкции мостов на свайных опорах с разрезными пролетными строениями из тавровых балок с диафрагмами путем превращения конструкции в неразрезную статически неопределимую систему. Поперечное объединение балок осуществляется с помощью железобетонной накладной щщты, с которой последние жестко сопрягаются трубчато-болтовыми анкерами. В результате реконструкции повышается грузоподъемность моста и достигается увеличение габарита проезжей части.

Разработана методика расчета ребер балок в сжатой зоне у промежуточных опор на продольную трегошостойкость. Сооружен натурный фрагмент неразрезного пролетного строения, включающий опорный узел, с'отработкой технологии изготовления и монтажа блоков накладной плиты и устройством объединения их с балками трубчато-болтовыми анкерами . • '

Проведены экспериментальные исследования этого фрагмента о оценкой продольной трещиносгойкооти ребер балок по предложенной методика.

На основе этих исследований разработаны следующие материалы:

- альбом для реконструкции сборных железобетонных пролетшх строений из тавровых балок с диафрагмами с их раздвижкой и превращением в неразрезную систему;

- технические условия ТУ РБ. Шшты накладные для железобетонных пролетных строений автодорожных мостов Г-8, Г-10, Г—II;

- три патента (Ю 1594, 1643, 1691).

Р Э 3 ю м э

Елала Фауз1

1 Распрацоука спосабу ус1ленш жалазабатоннай цралетнай

дабудовы маета з даследавашем падоуяшай трэшчынастойкасЩ прыалорнай зоны бэлыс1

Жалезабетонныя маеты зборныя на палевых апорах, цралетшя je будовы з таурових бэлек, аб'аднашх на дыяфрагаах на зварцы, дефекты, околн-тарцоу бзлек, разрыу стыкау накладной пл1ты, нераз-разная с1стэма, надапорвд вузел, ачанал1чаванне, трывалаоць тонкие кантау бзлек у праыеккавых апорах, павярочная с1лы I выг1на-ючыя моманты кайбольшыя, выпрабаванн1, падоукная трэычынаотой-касць tohkIx кантау бэлек у прачеккавых апорах неразразной ol-стэмы.

Праблет ремонту I пашырэння 1снуючых' секцыйнкх мастоу, па-будаваных 25-30 гадоу таму назад, вельм1 важная .для рзопубл1к1-

У прады разглядаецца нови опооаб рэканструкцы! мастоу на па левых апорах з разразшм1 шалетным1 пабудовам1 з таурових бэлек s дыяфоагма-Л шляхам лератварэяня канструкцы1 у норазразную статична пеазиачальную о1стэму. Папярэчнае аб'ядншше бэлек ашцилу ляавда з дапамогай гкалозабатоннай накладной пл1ты, з якой anoaml Еорстна спалучакдца трубчаота-балтавнмГ ашсарам1, У вын1ку рэкан струкцыГ павыыаввда грузападамальнаоць маота I дасятаецца пав1л1 чэшш габашгу праезиай чаотк1.

Раопрацавана методика.разлГку кантау бэлек у сц1снутай зона ля прамеккавык апор на падоукную трэппщнастойкасць. Збудаваш на турни фрагмент неразразной пралетнай пабудовы, як1 уклшае апори вузел, з адпрацоукай тэхнаиогП вырабу I мантажу блокау накладна пл1ти I устройваинам аб'яднання 1х а бэлькам1 трубчаста-балтавы-мХ анкерам1.

Праведзены экоперыментальныя даслодаваннГ гэтага фратоента в ацэнкай падоукнай трэшчынасгойкасц1 кантау бэлек па ггоапануамг методацы.

На аснове гэтых даследаванняу распрацаваш настушшя матврь

ялы:

- -альбом для рвканструкцы1 зборных жалезабетоншх лралетш? пабудоу з таурових бэлек з дыяФрашам1 а 1х рассоуваннем I пара-тварэннам у нэразразную о1сгэмуг

- ТэхШчння уыови ТУ РБ. ЕяХты накладная дав калезабетонш» пралегных пабудоу аутядарожных мастоу Г-8, .Г-10, Г-Н;

- три патэнты 1594, 1643, 1691).

SUMMARY

ELLA1A. FAOUZI

Development of Method of Strengthening of Reinforced Concrete Superstructure Including Investigation of Crack Resistance of Beam Bearing Zone

Precast reinforced ooncrete bridges on pile piers, T-beam spans with welded connection along the diaphragms, defects, spalling of beam ends, rupture of diaphragm joints, rehabilitation, beam moving apart, -cover plate, continuous system, superbearing point, casting-in-situ, resistance of thin beam ribs close to intermediate piers, transverse forces and maximum bending moments, testing, longitudinal crack resistance of thin beam ribs close to intermediate piers of continuous system.

The thesis provides description of one of the most effective methods of rehabilitation of precast reinforced concrete bridges on pile piers with superstructures made of T-beams having welded connection along the diaphragms but characterised by a great number of defects.

In the course of rehabilitation superstructure beams upon the relevant processing are U3ed as assembly blocks connected into continuous system. Decision for elimination of arising problem relating to crack resistance of thin beam ribs close to intermediate piers is provided. Description and results of experiment (testing of fragment of continuous superstructure including a superbearing point) are given as well as result analysis and their comparison with design values obtained using the previously proposed method.