автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Экспериментальный и теоретический анализ напруженно-деформированного состояния реконструированных ребристых пролетных строений автодорожных мостов

ДЕРЖАВНИЙ11АУКОВО-ДОСЛ1ДНИЙ1НСТИТУТ БУД1ВЕЛБНИХ

КОНСТРУКЦШ

СОБКО ЮР1Й МИРОСЛАВОВИЧ

УДК 624.21.004.69

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЫШЙIТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛ13 НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ РЕКОНСТРУЙОВАНИХ РЕБРИСТИХ ПРОЛЬОТНИХ БУДОВ АВТОДОРОЖШХ MOCTIB

05.23.01. Буд1вельш конструкцп, буд1вл1 та спорудц

Автореферат диссртацп на здобуття наукового ступени кандидата техтчних наук

Кшв-2000

Дисертащао е рукопис.

Робота виконана в Нащональному ушверситет1 "Львшська поллгехнка"

Мшстерства освпи 1 науки Украши

Науковий кер1вник

кандидат техшчних наук, доцент Кваша В1ктор Григорович, Нацюналышй ушверситет "Льв1вська полггехшка", кафедра "Буд1велып конструкцн та мости", доцент

Офщшш опонснти:

доктор техшчних наук, професор Лантух-Лященко Альберт 1ванович, Украшський транспортний ушверситет, кафедра "Мости та тунелГ', професор

кандидат техшчних наук, ст.наук.сшвпр. Бамбура Андрш Миколайович, Держав1шй науково-дослщний шетитут буд1велышх конструкцн Державного ком¡тету Украши у справах буд1вництва, архпекгури 1 жиглово нолггики, вщдш оценки надишосгп буд1велышх конструкщй, завщувач.^

Провадна установа

УкраТнськнн зоиальний науково-дослщнин 1 проектнин ¡нстнтут по цивильному буд!вннцтву (ВАТ «КшвЗНДНШ») Державного комггету Украши у справа? будшнццтва, арх|'тектури 1 житловоУ пол пики, науково-дослццшй випробувалышй ¿нженерний центр, м. Кшв

Захист «¡дбудсться 2000 р. о ^Ч^Р годиш на засщанн

спещалвовано! вчешн ради К 26.833.01. у Державному науково-дослщном) шетспуп буд!велы1их конструкций, м. Ки1'в, вул. I. Климепка, 5/2

3 дисертащсю можна ознайомитись у 6i6nioreui Державного науково-дослщногс шетитуту бу/нвелышх конструкций, м. Кшв, вул. I. Климецка, 5/2

Автореферат poзicлaний "/0 " XV 2000 р.

Вченни секретар снсц1ал1зоваыо1 вченоТ ради К 26.833.01

Слюсаренко Ю.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть теми: За даними "ДерждорНДГ' та Держкорпорапн "Укравтодор" на даний час в Укра'пп експлуатуеться бшьше шж 20 тисяч автодорожтх moctib загалыюю довжиною бшя 350 км. Бьчьше тж 90% моста побудоваш 1з зб]рного зал1зобетону. Внаслщок неодноразовоТ змши норм проектування i постшного зростання навантаження та штснсивиост1 руху гранспортних засоб1в бшя 70% MOCTin за габаритами i вантажошдйомшстго не зщповщають вимогам СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы".

Проблеми реконструкщТ транспортних споруд на автомобшьних шляхах, ¡бшьшення i'xHbo'i вантажошдйомносп, е вельми актуальними, мають теоретичний нтерес i важливе державне народногосподарське значения (особливо на сучасному 1ерехщному eTani розвитку нашоТ економши в умовах тимчасовоУ фшансовоТ ;крути). Це i визначае актуалыпсть даноТ роботи.

Зв'язок роботи з науковнми програмами. планами, темами. Робота е тродовженням багатор!чних наукових дослщжень, що виконувалися на кафедр! 'Буд1велып конструкцп та мости" i в галузевш науково-доаидшй лабораторп №88 ГУ "Льв1вська пол!техшка" вщповщно до загальнодержавноУ ш'льопоУ программ )55.11.Р "Розробити, вдосконалити i впровадити в виробництво прогресивш гехшчш решения i технолога ремонту i утримання автомобшьних дор\г i штучних :поруд на перюд 1986-1990 pp." (тема 04.02 "Розробити i впровадити ефективш ,1Стоди розширення i шдсилення автодорожшх мостш").

Мета роботи - аналЬ напружено-деформованого стану реконструйованих алЬобетонних прольотних будов автодорожшх моспв, та розробка на i'x ocuoisi фективних конструктивних р'ппень розширення, рекомендагцй з розрахунку та 1етодики ¡нженерного розрахунку на тимчасове рухоме навантаження.

Задач! роботи. Для досягнення поставленоУ мети Biipiuiem таю задачи > експериментально дошпджеш замзобетонш великорозм!рш модел1 безд1-афрагмових прольотних будов, розширеш приставними елементами i ребристою накладною плитою, в пружнш стад11 роботи перерЫв; експериментально дослщжеш зал1зобетонш великорозм1рш модел! безд1афрагмових прольотних будов, розширеш приставними елементами i ребристою накладною плитою, в нелшшшй стад'н роботи перерЫв; експериментально дослщжена зал!зобетонна натурна д!афрагмова прольотна будова до та теля розширення ребристою накладною плитою в пружнш стад'п роботи перер'шв;

експериментально досшджеиа зал13обетонна натурна дУафрагмопа прольотнг будова до та шеля розширення ребристою накладною плитою в непружшй стадИ' роботи nepepi3iB;

визначеш згиналыи момента i жорсткост1 в перер!зах прольотних будов на ochobI отриманих експериментальних даних на стад!! експлуатацшних навантажень; запропоноваш модел! МСЕ для просторового розрахунку означених више прольотних будов;

встановлена достов1ршсть розрахунюв за пропонованими моделями МСЕ;

• запропонований алгоритм просторового розрахунку в ^мзично-нелшшшГ постанови! задач! з врахуванням реально!" жорсткост1 перерЫв;

• запропонована шженерна методика для визначення зусиль в !снуючих 1 розширених загйзобетонних балкових прольотних будовах з врахуванням пружно-пластичноТ стади робота зашзобетонних перер1з1в;

Об'ект лосл|'дженни: автодорожш зал1зобетонш ребрист! прольотш будови безд1афрагмов1 та д1афрагмов1, зб!рш I зб!рно-монол!тш, вшьно обперт! мапих тг середшх прольопв, яю проектують шд рухоме навантаження А-11, НК-80.

Метод дослшжень е експериментально-теоретичним. Вш складався з шдбору, вивчення I анашзу лпературних джерел за темою дисертаци, формулювання мети \ завдань, складання программ i виконання теоретичных I експериментальних дослщжень напружено-деформованого стану безд!афрагмових та д'тфрагмових прольотних будов до та теля Ух розширення.

Наукова новизна одержаних результатов. Науковою новизною роботи е

нов!:

• експериментальш даш випробувань просторового розподшу вертикалышх перемщень, згинальних момент!в, поперечних сил ! часток зовшшньо'Г сили в непружн!й стад!У роботи перер!з!в безд!афрагмових моделей прольотних будов, яи реконструюються приставними елементами ! ребристою накладною плитою;

• експериментальш дат випробувань розподшу в!дносних деформац!й, вертикальних перем!щень, згинальних моменив ! жорсткостей в непружнш стад!! роботи псрер'1з!в натурно'! д'шфрагмовоТ прольотно'1 будови до та теля розширення ребристою накладною плитою;

• експериментальш даш польових випробувань до ! шеля розширення зал!зобетонною зб!рно-монол!тною накладною плитою реальних д!афрагмових ! безд!афрагмових прольотних будов за типовим проектом вип. 56, 56 (д);

• алгоритм дискретного просторового розрахунку в ф!зично-нелщшшй постанови! задач! з врахуванням реально! жорсткост! перер!з!в;

• шженерна методика для визначення зусиль в ¡снуючих ! розширених зал!зобетонних балкових прольотних будовах з врахуванням пружно-пластичноТ стад!!' роботи зал!зобетонних перер!з!в;

Практичне значения одержаних результатов. Результати досл'щжень використан! при розробц! алгоритму дискретних просторових розрахунюв ¡снуючих ! розширених зал!зобетонних балкових прольотних будов в пружно-пластичшй стад!!' роботи, а також при розробц! конструкторсько!' документащ!' ! нормативних документ!в з розширення зал!зобетонних прольотних будов, а саме: ь при формулюванш окремих пункта: нормативного документу з розширення мост1в "Инструкция по уширению автодорожных мостов и путепроводов" ВСН 51-88;

• при розробц! шженерноТ методики розв'язку нелшшноТ задач! деформування перер!з!в кнуючих чи розширених прольотних будов;

• для обгрунтування можливостей розширення 1 шдсилення зап!зобетонних прольотних будов зал!зобетонною ребристою накладною плитою;

• при розробщ альбом'т типових р'ипень розширення прольотних будов за ТП вип. 56 зал^зобетонними зб1рно-монолшшми ребристими накладними плитами ПНП 7,5-3, ПНП 6,85-3, ПНП 6,35-3;

• при розробщ робочих проеюив реконструкщУ moctib на стад ¡У експериментального буд1вництва;

Особистнн внесок здобувача складае: проведения огляду i анал1зу ¡снуючих конструктивних р!шень та дослшжень з проблеми реконструкщУ та розширення мост1в; розробка лшшних i нслшжних розрахункових моделей МСЕ прольотних будов, як! реконструюють; розробка конструкщУ зашзобетонних дослщних зразив моделей безд'тфрагмових moct'ib; отримат експерименталып дан! випробувань моделей безд'тфрагмових прольотних будов до та шсля розширення приставними елемеитами i накладною плитою; отримат експериментальн! дат випробувань натурноТ д1афрагмовоТ прольотноУ будови до i теля розширення накладною плитою; перев1рка достов!рност1 та уточнения розробленого алгоритму дискретного нросторового розрахунку в ф1зично-нелшшшй постановщ задач1 з врахуванням реальноУ жорсткост1 nepepi3iB; перев'фка достов'фносп та уточнения розробленоУ шженерноУ методики для визначення зусиль в ¡снуючих i розширених залвобетонних балкових прольотних будовах з врахуванням пружно-пластичноТ стади робота nepepbiB.

Анробашя результа^в днсертани. Основш результата роботи доповщалися па науково-техшчних конференщях, семшарах, координацп'ших парадах: IX науково-техшчнШ конференцп 'ТПдвшцення якоеп буд'тництва автодор1г в нечорноземнш зон1 РРФСР" (Володимир 1986); всесоюзнш координацшшй нарад1 "Робота бетону i зашзобетону з р1зними видами армування на витривалють при багаторазових навантаженнях" (Льв'ш, 1987); II Льв'тсько-Жеилвському пауковому ceMinapi "HoBi матйр!'али i конструктивно-технолопчт системи та Vx застосування в буд!вництвГ' (Льв1в, 1992); XXXIX-XLI Всепольських наукових конференщях "Проблеми науково-дослщницьм буд1вництва" (Польща-Криниця 1993, 1994, 1995, 1996); науково-техшчнш конференцп до 50-р1Ччя КАД1 "Шляхи пщвищення ефскт1[шюст1 дорожнього господарства УкраУни" (КиТв, 1994); УкраТиському мЬкгалузевому ceMinapi "Сучасш проблеми проектування, буд1вництва та експлуатаци штучних споруд на шляхах сполучення (КиТв, 1996); М1жнародшй наукопо-тсхшчшй конференщУ "Ресурсоемт матер1али, конструкщУ, буд1-вл1 та споруди" (Р1вне, 1996); науково-техтчних конференщях 1БФ ДУ "Льв'шська пол1тех1пка" (1982-1997); III загальнопольськш конференцП' мостовиюв "Конструкция i облаштування моспв", присвяченш 70-pi44io з дня народження i 50-pi44io трудовоУ д^яльност! профосора, члена ПАН И. Гломба (Bicna, Полыча, 1997): м1жнародшй конференщУ "Яюсть i надштсть в буд1велыий шдустрГГ' (Левоча, Словаччина, 1999).

Публтащ!. OcuoBui положения i результата роботи описаш в 20 друкованих працях та в "Инструкции по уширению автодорожных мостов и путепроводов" ВСН 51-88. В тому числ1 1 стаття в журнал! "Автодорожник Украины"; 1 стаття в журнал! "Известия вузов. Строительство и архитектура"; 9 статей в Вкнику ДУ "Льв!вська пол1техн!ка"; 1 стаття в Вюнику Лымвського аграрного ушверситету; 1 стаття в

тематичному випуску зб1рника "Автомобшьш дороги i дорожне будшництво"; 4 статп-тези на м!жнародних та загальноукраУнських конференщях; 1 тези доповщей на конференцц, присвячешй 100-р1ччю з дня народжсння професора Курилло A.C.; 2 авторських свщоцтва на винаходи.

Структура днсертаии

Дисертацшна робота складаеться з вступу, п'яти роздшв, висновюв i додатюв. Bona MicTHTb 184 сторшки тексту комп'ютерного набору, з них 150 сторшок основного тексту, 71 рисунок, 14 таблиць, список використаних джерел з 125 . найменувань на 13 CTopiHKax i додатки на 21 сторшщ.

Автор висловлюе щиру подяку науковому кср1вников1 к.т.н., доц. Кваии В.Г. за кер!вництво та к.т.н., доц. Ковалю П.М., с.н.с. Стечишину С.М. за допомогу при проведенш випробувань натурноТ д!афрагмово1 прольотноУ будови, а також вам членам лабораторп.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У BCTvni обгрунтована актуальшсть теми, надана загальна характеристика роботи, показана й наукова новизна та практичне значения.

Перший розд!л. Реконструкц'[я мост!в складаеться з двох вид-1в робп : ремонту i розширення прольотних будов. Наш огляд стосуеться проблеми розширенпя -розглянуто та виконано анал'п публ1кацш п'яти напрямк1в:

• роботи, яи присвяче1п KOHCTpyKnii та технологи базових cnoco6iB розширення i пщеилення прольотних будов moctib;

• роботи, в яких розглянуто методики експериментальних дослщжень моделей прольотних будов до та шеля розширення;

• роботи, де omicaHi натурн1 випробування розширених прольотних будов;

• роботи, в яких подано опис специф1чних розрахункових моделей прольотних будов регулярноУ структури;

• роботи, як1 присвячен! дискретним моделям методу ск1пчених елемагпв.

В огляд1 показано внесок школи Нац!онального урнверситету "ЛьгЛвська пол1ТСХ1нка" в розвиток наукового напрямку з проблеми реконструкщУ moctIb. Розглянуто роботи Пндця Б.Г., Кваш-1 В.Г., Коваля П.М., Онисыава Б.М., Сало В.Ю.

Анатнз експериментальних дослщжень розширених прольотних будов та метод!в просторового розрахунку дозволяе зробити висновок, що Ух проводили дуже в незначнш к1лькост1, а для розрахунк1в прольотних будов мост1в, як! реконструюють, використовують Ti ж методи розрахунку, хцо i при проектувашп нових прольотних будов. Тому необхщш експериментальн! i теоретич1п дослщження розширених зал!зобетонних великомасштабних моделей i натурних балкових прольотних будов для розробки ефективних конструктивних pimciib розширення та методики i'x розрахунку.

Другим роз;пл. Даний роздш вмщае теоретичш д0сл1дження, метою яких е розробка розрахункових моделей МСЕ прольотних будов для подальшоУ теоретично! оцшки напружено-деформованого стану до та П1сля розширення. Для

чисельного анагпзу запропоновано пружш та нелшшш модел1 МСЕ, в яких прольотну будову приймаемо в вигляд1 тонко!" пластини шдсиленоТ ребрами жорсткость

Пружна модель - являе собою апроксимащю прольотно! будови пружними скшченими елементами МСЕ. Плосю прямокутш скшчеш елементи, якими моделювали плиту i стержнев1 СЕ, що моделювали ребра головних балок i д1афрагм, мали по цпсть ступеней свободи в кожному розрахунковому вузл1 (рис.1).

Рис. 1. Загальний вид сюнчених елемент1в розрахункових моделей МСЕ прольотних будов: одновимгрний СЕ (а); плоский СЕ (б).

При розрахунку пластини приймали, що iT напруженим станом е суперпозтия 1лоского напруженого стану i згину ¡з площини. Розрахункову модель ребристо!' шкладноТ плити також приймали як пластину з ребрами жорсткосп (рис.2). дентиф1кац1ю ексцентриситету несшвпадання центр1в ваги плоских i стержневих ^Е проводили пром!жними жорсткими вставками за рекомендащями НД1АСБ.

1, 2, 3, 5, 6, 7 - стержневi елементи (2.3) - (2.6); 4,8- плитн! елементи (2.8) - (2.12);

Рис.2. Розрахунков! модел1 МСЕ д!афрагмових (в, д) i безд!афрагмових (г, е) прольотних будов: загальний вид (а, б); деталь "А" (в, г), деталь "Б"(д, е).

Вшьне обпирання головних балок моделювали шляхом накладання в'язей вузлах стержневих СЕ балок, як! сшвпадали з точками обпирання балок - на лппйи персмщення по осяхХ, Y, Z на onopi A i по осях У, Z з протилежноУ сторони на опор В. Розрахунков1 модел1 завантажували зосередженою силою Р в вузлах перетин; стержшв головних балок i д1афрагм (рис.2).

Нелшшна модель - за reoMerpieio i дискретизащею аналопчна до пружнс модел i MCE (рис.2). Бона складаеться з комбшаци пружних i непружних ск'шчени: елеменпв: ребра головних балок, поперечш ребра i шви замонол!чування накладно плити моделювали ф!зично-нел1ншними стержневими скшченими елементамн плиту npo'i3Hoï частини i полицю накладноУ плити - ф1зично-нелшшним] прямокутними оболончатими СЕ, пром!жш жорстю вставки представляли в вид пружних стержневих СЕ.

Ф!зично-нелшшн! СЕ (стержнев1 i оболончат!) також мали по ппсть cTynenei свободи в кожному вузл1 (аналопчно до пружних, див. рис.1). Ф!зично-нелшшн; задачу виршували з використанням крокового процесору пакету М1РАЖ, яки! реагпзуе метод послщовних навантажень.

Алгоритм просторового розрахунку в ф1знчп0-нелшшнш постанови задач! з врахуванням реальйо'1 жорсткосп в пружнш мод ел i MCE.

PiBJUHiw експериментальноУ жорсткосп nepepÏ3y дшянки тавровоУ балк1 прольотноУ будови мае вид:

BeXpi = ^b^REDexpi + ^Ь^RED} »

де Вехр1 - експериментальна жорстюсть тавровоУ балки;

EtJREDexpi — жорстюсть !-оУ дшянки ребра тавровоУ балки;

EJred/ = const. - початкова жорстккть полищ балки;

Для peani3auiï алгоритму просторового розрахунку в ф!зично-нелш!шш постанови! задач! з врахуванням реальноУ жорсткост! в пружнш модел! MCI прольотних будов необхщно виконати наступи! кроки:

1) визначити експерименталып згиналып моменти в nepepi3ax Мехр з; Д1аграмами (M-eJ, (М-£ь) на стад!У експлуатац!У, тобто в пружно-пластичнш облает!

2) визначити експерименталып жорсткост! в nepepi3ax Вехр за Мехр, f:,„ еь н; стадп експлуатац!У в пружно-пластичнш стадп;

3) побудувати граф!к змши жорсткост! В1Д величини зовн!шньоУ сили (P-EI);

4) прийняти навантаження pÎBiie величин! сили на перш!й ступен завантаження i визначити в!дпов!дну жорстюсть за граф!ком з п.З;

5) шдставити жорстккть в л!н|йну модель МСЕ прольотноУ будови, провеет! розрахунок (М1РАЖ, JIIPA, SCAD, КОСМОС) i отримати значения M за якии визначити в!дпов!дну кривину;

6) по кривит знайти нове значения жорсткост!;

умова переходу: якщо (27, - El^/EIj Z 0,05 перейти до новоУ ступен! i все починат! спочатку.

У випадку коли крива (Р-Е1) е пологою ! мае малу кривину вдаеться отримати розв'язок задач! за два кроки.

Ршняння експериментально!" жорсткост! !-оТ д!лянки таврово'! балки об'сднаного перер!зу прольотно!" будови, розширеноУ ребристою накладною плитою, з врахуванням специф!ки деформування об'еднаноУ балки (рис.3), можна записати:

Всехр/ = Еь1КЕОехр1 4- Еь1!яецг + Еь12 НЕО/, (2)

£ь

Рис.3. Характерна епюра деформацш балки об'еднаного nepepi3y.

де Bcexpi - експериментальна жорсткють i-oi дшянки таврово!" балки об'еднаного перерезу;

Еbird i - жорстк!сть 1-01 дшянки ребра тавровоУ балки об'еднаного перер1зу;

EbIt(2)Kdf ~ const. - початкова жорстюсть полиц! накладно!" плити (1) i полищ плити (2) таврово"! балки (рис.3);

3 формули (2) визначають приведену висоту i-o'i дшянки ребра, яка в1дпов'|дас експериментальнш жорсткост! дано!" дшянки

балки об'еднаного nepepi3y.

Алгоритм просторового розрахунку в фЬично-нелшшнш постанови! задач; i врахуванням реально!" жорсткост! в пружнш модел1 МСЕ розширених ребристою накладною плитою прольотних будов за ф'вичним змктом сп!впадае з аналог!ч1шм алгоритмом для ¡снуючих прольотних будов i його необхщно використовувати з

врахуванням специфжи балок об'еднаного перер!зу, приведеними вище.

Гнженерна двокрокова методика вир1шення ф1зично-нелнпйно'1 задач! деформування. Методика розроблена на основ! експериментальних досл'щжень зал!зобетонних моделей прольотних будов [4]. Розрахунок проводять за два кроки (рис.4). В першому наближенн! (I-ий крок) вщомими методами пружного розрахунку визначають максимальний пружний згиналышй момент (МСЦ в найбшыл невипдному nepepi3i прольогноУ будови. В другому наближенн! (И-ий крок) визначають пружно-пластичний згинальний момент Mpi

Mel

Мер

Рис.4. До ¡нженерноУ двокроковоУ методики виршення ф!зично-нелшшноУ задач! деформування.

за формулою:

мр1=-м*

Sj EJ

Ъ RED

де Mpi, Mei~ згинальш момента в пружно-пластичшй i пружн!й стадиях роботи nepepÏ3iB;

EJred -початкова жорстюсть приведеного перер1зу балки;

В - жорстюсть перер!зу балки з урахуванням трнцин i нелшшного деформування зал13обетону.

Р1вняння (3) виражае зв'язок М1Ж розрахованим зусиллям, яке виникае и nepepi3Ï балки прольотно'Г будови в пружшй i пружно-пластичнш стад1ях роботи.

4 Вщношення s/si ынд визначати за експериментальними даними з випробувань ' • •«моделей або натурних прольотних будов.

TpcTifi роздш. М1стить дослщження великорозм1рних затзобетонних моделей безд1афрагмових прольотних будов, розширених приставними елементами i ребристою накладною плитою. Задачею дослщження е:

1. • Вивчення особливостей просторово'1 роботи зб1рних безд1афрагмових прольотних будов, об'еднаних поперек прольоту поздовжшми замонол1ченими стиками на випусках арматури.

2. Дослщження змши в po6oxi безд1афрагмових прольотних будов при симетричному чи односторонньому розширенш приставними елементами такого ж типу i об'еднання.

3. Вивчення особливостей просторово'1 роботи модел1 безд1афрагмово1 прольотно! будови, розширено"1 ребристою накладною плитою.

Згщно з програмою випробували чотири cepiï затпзобетонних моделей безд1афрагмових прольотних будов.

В cepiï I експериментальний зразок 1.1 (базова модель) моделював в масштаб! 1:4 юнуючу бездтфрагмову прольотну будову за ТП вип. 56 (д) з розрахунковим прольотом 16,0 м i габаритом про'Тзду Г-7+2х0,75 м. Зразок 1.2 ¡м1тував широку безд1афрагмову прольотну будову, а також одночасно базову розширену приставними елементами однаково'1 з нею початково'1 жорсткоси.

В сер1ях II i III випробували зразки симетрично i односторонньо розширених приставними безд1афрагмовими балками висотою 30 i 36 см, тобто з бшьшою жорстюстю, що е характерним в практищ рекоцструкцн' i вщповщае завданням дослщжень. Для Bcix випадкш моделювали розширення до Г-11,5+2x1,5 м.

В cepiï IV випробовували модель прольотно'1 будови, розширену 36ipno-монол1тною ребристою накладною плитою з консолями.

1. Отримаш експериментальш даш використали для анашзу напружено-деформованого стану i визначення експериментальних згинальних моменте за експериментальними д1аграмами вщокремлених балок.

Аншпз експериментальних вертикальних персм1щень i згинальних моментш дозволяе зробити так1 висновки:

- безд1афрагмов1 моделц як! мають 6 та 10 ребер, мають майже однаковий характер просторово'1 роботи i майже одинаков} прогини. Характер епюр експериментальних згинальних моменив свщчить, що просторовий розпод'ьч зови1шньо'1 сили Р (як поперек, так i вздовж прольоту) мае мюце т'шьки для

обмеженоГ кшькосп найбшьш завантажених nepepi3iB, яю на cTaai'i експлуатацшних кавантажень працюють в пружно-пластичнш стадп;

- симетричне розширення приставними елементами мае бывший ефект в5д одностороннього, так як дае можливкть розвантаження балок з обох сторш ¡снуючоТ прольотноТ будови, тод1, як при односторонньому розвантажуються лише icHyioni балки, сум1жш до елемештв розширення;

- рекомендуешься збьчьшешгя поперечно!" жорсткост1 при реконструкцн Зезд1афрагмових прольотних будов шляхом влаштування поперечних д1афрагм i забезпечення жорстких cthkib м1ж балками;

- жорстюсть балок при розширенш накладного плитою збшылилася на 50...65%, закон розподшу навантаження став близьким до лшшного.

2. Чисельш дослщження виконано за методом пружних опор i за эозробленими розрахунковими моделями МСЕ. Анашз чисельних експеримен-пв цозволив зробити наступш висновки:

- при розрахунку за методом пружних опор, рпниця мпк експериментальним i' эозрахованим моментами складае 14,5%, що можна вважати неврахованим при 1ружпому розрахунку розрахунковим резервом несучоТ спроможност1 моделей Зезд1афрагмових прольотних будов (рис.5);

Рис.5. Результата пор1вняння розрахованих i експериментальних згинальних момента в nepepi3i посередшп прольоту базово! модел11.1.

- отримали бЬып близью до експериментальних згинальш моменти при тозрахунку за пружною моделлю МСЕ шж за методом пружних опор (на 16,9%). ^озраховаш згиналып моменти були менпн в5д експериментальних на 22%, що /южна вважати неврахованим при пружному розрахунку розрахунковим резервом riiuHOCTi розширених накладною плитою моделей безд1афрагмових мостш (рис.6);

- рекомсндусться використовуватн запропоновану ¡нженерну методику гелшшного розрахунку в поеднанш з методом пружних опор для розрахушав >езд1афрагмових прольотних будов, при цьому в формул! (3) СЛ1Д приймати ¡еличину в!дноигення s/si = 1,0.

Рис.6. Пор1вняння експериментальних 1 розраховаиих згинальних момепт1в в псрерш 3-3 безд!афрагмово1 модол1, розширеноУ ребристою накладною плитою.

Четвертнй розд1л. Присвячений експерементально-теоретичш» Д0СЛ1Дженням натурних Д1афрагмових прольотних будов до та теля розширенш зб1р1ю-монол1тною ребристою накладною плитою (рис.7). В четвертому роздш булс виконано:

1. Експериментапьш дослщження зал1зобстонноТ натурноУ д!афрагмово: прольотноУ будови до та теля розширення ребристою накладною плитою в пружшй

Рис.7. Конструкшя експериментального натурного шляхопроводу на автодороз! КиУв-Чоп км 527+195 (дшянка Льв1вськ01 кшыдево! дороги) до (а) та шеля (б) розширення ребристою накладною плитою.

2-2

800 кН

,1200 кН 3

■Г— Lf" -v—W

1 2 3 4 №11

0400 800 1200 1600

1 — експеримептальш згинальш момента; згиналым момента, розраховат за моделями МСН: 2-— при EI=const;

3-----при Е1-Вехр;

4— за нелшшним розрахунком.

Рис.8. Експериментальш та розраховаш згинальш момента в д1афрагмовш прольотнш будов:: до (а, б) i шсля (в, г) розширення ребристою накладною плитою.

та непружнш стадиях роботи nepepi3iB. Отримали нов1 експериментальш дшп вишосних деформащй бетону ! арматури, вертикальних nepeMimenb nepepi3iB.

2. За отриманими експериментальними вщносними деформац'шми визначили експериментальш згинальн! момента i жорсткост! в перер!зах прольотних будов на pinm сксплуатащйних навантажень (рис.8). Показано, що в д^афрагмових прольотних будовах вщбувасться явище перерозподшу BHyrpiuiHix зусиль, як в поперечному, так i в поздовжшх nepepi3ax балок, про що св!дчнть додатна кривина спюр експери.менталышх згиналышх моменттв, визначених за методикою експеримснталышх Д1аграм в!докремлених балок. Виявлено, що дтфрагмов! прольотш будови регулярно'1 структури при завантаженш перетворюються в нерегу-лярш просторов! системи i3 змшною жорстюстго, яка в найбшьш завантаженнх nepepi3ax в два рази менша вщ проектно!" (рис.9).

3. Отримаш експериментальш жорсткост1 (рис.9) використали при розроб-щ алгоритму просторового розрахунку в фЬично-нелш'шшй постанови! задач! з врахуванням реальних жорсткостей nepepi3iB.

4. Для встановлення достов1рност1 пропонованих моделей МСЕ та алгоритму просторового розрахунку в ф!зично-нелппйнш постанови! задач! виконано чисельш експерименти, результати яких пор!вняли з даними натурних випробувань (рис.8).

5. Встановлено, що розрахован! за пружною моделлю МСЕ момента виявилися бшьшими в!д експериментальних. Це дае змогу вважати, що по

в!дношенню до ¡снуючого методу розрахунку прольотш будови мають резерв MiuHocTi, що складае: 25% до розширення i 32% шсля розширення ребристою зал1зобетонною накладною плитою.

я)

1—1—11111 it|-f' 1111 гТ'тй

1-1

\р , 2-2

10.5410,56 Q67 1,0 1,0

3-3

10,6310,64 0,84 1,0 1,0

4-4

0,88

0,93

0,96

1,0

1,0

B/EI 1,0

B/EI 1,0 B/EI 1,0 B/EI 1,0

1-1

liLMl«16110,651^67 i P Zjl2

ЕЖШЗйЖЦЩбЗ 7-3 -

ШМШШШШЩбб

1,0

1,0

1,0

1,0

B/EI 1,0 B/EI 1,0 B/EI 1,0 B/EI 1,0

Рис.9. Епюри вщносних експериментальних жорсткостей д'тфрагмовоУ прольотноУ будови: до (a) i теля (б) розширення ребристою накладною плитою.

6. Алгоритм просторового розрахунку в фЬично-нелпшшш постановщ задач! з врахуванням реалыюУ жорсткост! в пружн!й модел! МСЕ дас практично точен, близьк! до реального об'екту результата, що шдтверджуеться даними натурного експерименту, а також нелшшним розрахунком кроковим методом за ф!зично-нелщшною моделлю МСЕ (рис.8). В той же час Bin мае своУ переваги: простота i зручн!сть в практичному використашн внасл!док застосування пружних моделей МСЕ, немае необх!дност! в використанш реальних д!аграм деформування MarepianiB.

7. Анализ зпшальних момент!в, визначених за пропонованою ¡нженерною методикою ф!зично-нелш!йного розрахунку д1афрагмових прольотних будов показав, що отримаш результати близыа до експерименту, при цьому в формул! (3) сл!д приймати величину вщношення s/si = 0,72 до i 0,78 гиеля розширення ребристою накладною плитою.

П'ятнй розд1л. Тут приведен! рекомендащУ з розрахунку i проектувапня розширення ребристих прольотних будов накладною плитою, впровадження результа^в досл!джсш. в практику рсконструкщУ.

1. Розроблено три базов! схеми розширення ребристою накладною плитою д!афрагмових прольотних будов з каркасною арматурою до габарштв Г-10+2х1,5м, Г-11,5+2x1,5м (рис.10). Теоретичним анал!зом цих схем доведена можлив!сть розширення до необхЁдних за ДБН В2.3-4-2000 "Автомобшып дороги" габарит!в мост!в для автодорн П-У i Ш-У техн!чних категорш без обмеження нормованих СНи11 2.05.03-84 "Мосты и трубы" тимчасових навантажень А-11 i НК-80.

Рис.10. Основш схеми розширення типових д1афрагмових прольотних будов (вип. 56) зб1рно-монол1тною накладною плитою з консолями.

2. Приведено результати впровадження методу ребристо!" накладно!" плити для розширення типових д1афрагмових 1 безд1афрагмових прольотних будов на приклад! реконструкщ!" семи об'екпв експерименталыгого буд!вництва в УкраТш, Рос!йськ!й Фсдерац!!', Казахстан!.

3. Провели натурш випробування безд!афрагмовоТ прольотноТ будови до та теля розширення накладною плитою, результати яких переконливо доводять ефективтеть способу реконструкцн ребристою накладною плитою з консолями: при досягнутому високому ступеш завантаженост! перер!з!в (в середньому 83% вщносно иавантаження НК-80 ! близько 80% шдносно навантаження А-11) отримали значно мешш прогини в розширених прольотних будовах (в середньому в 3,6 рази), що евщчить про суттеве збшьшення поперечно!" жорсткосп конструкцИ" прольотно"! будови п!сля и розширення ребристою зал!зобетонною накладною плитою з консолями.

ОСНОВШ ВИСНОВКИ

1. Випробуванням зразюв великорозм1рних моделей безд1афрагмових прольотних будов до та теля розширення приставними елементами 1 ребристою накладною плитою виявлено специфжу просторового розподшу експериментальних вертикальних перем!щень, визначено експериментальш згиналып моменти, поперечн! сили ! частки зовн!шньо'1 сили з використанням експериментальних

д'тграм деформування в'щокремлсних балок, проведено анатз напружено деформованого стану елементш прольотних будов в пружшй та ф13ично-нелппйш стад11 роботи nepepi3iB i виявлено, що при реконструкщ1 доцшьно використовуват! ребристу накладну плиту для збшьшення поперечноТ жорсткост! i несучс спроможнос™ ¡снуючих балок.

2. Натурш випробування Д1афрагмових прольотних будов до та тел розширення ребристою накладною плитою, проведен! за спещально розробленок програмою, дозволили вперше отримати hobi експерименталып даш вщносни;

. деформацш, вертикальних перем!щень, згинальних момент!в i жорсткостей, як „використали для анашзу напружено-деформованого стану даних конструкц!й перевфки достов!рност! запропонованого алгоритму дискретного просторовоп розрахунку в фЬично-нслшшшй постанови! задач! та шженерноТ методик! нелинйного розрахунку. ГКдтверджена висока ефективн!сть способу реконструкц! ребристою накладною плитою: виявлено, що жорстюсть nepepi3iB натурню прольотних будов теля влаштування накладно'! плити збшьшуеться приблизно в дв; рази, а згинальш моменти дещо зменшуються; характер просторового розподшз зусиль стае ближчим до роботи прольотних будов з жорстким контуром, що < позитивним насл!дком застосування ребристоТ накладноТ плити.

3. Встановили, що розрахован! за пружною моделлю МСЕ згиналын момент! виявилися б1лыиими вщ експериментальних. Ршшця дор'шнювала: 25% дл> Д1афрагмових прольотних будов; 32% для розширених ребристою накладною плитою д^афрагмових прольотних будов; 14,5% для безддафрагмових прольотних будов (при розрахунках за методом пружних опор); 22% для розширених ребристою накладною плитою безд!афрагмових прольотних будов. Це дас змогу вважати, щс flani величини складають резерв мщност1 прольотних будов по в!дношенню дс ¡снуючого методу розрахунку.

4. Запропонований алгоритм просторового розрахунку в ф'шшно-нелшшшй постановц! задач! з врахуванням реально'1 жорсткост! в пружних моделях МСЕ рекомендуемо застосовувати при розрахунку д!афрагмових прольотних будов до та шеля розширення ребристою накладною плитою, як такий, що дае близью до реального об'екту результата. Останне П1дтверджуеться:

• даними натурного експерименту;

• нелшшним розрахунком кроковим методом за ф1зично-нелшшною моделлю МСЕ.

Запропонований алгоритм мае переваги:

• простота i зручн!сть в практичному використашп внаслщок застосування пружних моделей МСЕ;

• вщеутня необхдапсть в використашп реальних д!аграм (ст - s) деформування матер!ашв.

5. Рекомендуеться для есюзних розрахунк!в використовувати запропоновану ¡нженерну методику визначення пружно-пластичних згинальних моментов, яка дае можливкть розв'язку нел1н!йно1' задач! деформування за два кроки без застосування комп'ютерно! техшки.

6. Встановлено, що симетричне розширення приставними елементами безд1афрагмових моспв дае бшыиий ефект шж односторонне. Рекомендуеться при реконструкцп безд!афрагмових прольотних будов влаштування поперечних д1афрагм i жорстких стищв М1Ж балками.

7. Теоретичний анализ розроблених схем розширення, результати впровадження реконструкщ!" на експериментальних об'ектах в Укра'1'Hi, Росшськш Федерацп, Казахстан!, натурш польов! випробування до та шсля розширення переконливо довели можливють реконструкщ!" д!афрагмових i безд!афрагмових мост!в способом ребристо!" накладно!' плити з! зб!льшенням габариту до 11,5 м ! тротуар1в до 1,5 м без обмеження нормованих рухомих навантажень А-11, НК-80.

8. Результати дослщжень використан! при формулюванш окремих пунетчв "Инструкции по уширению автодорожных мостов и путепроводов" ВСН 51-88, при розробщ альбомт типових р!шень розширення прольотних будов за ТП вип. 56 зал!зобетоншши зб!рно-монол!тними ребристими накладними плитами ПНП 7,5-3, ПНП 6,85-3, ПНП 6,35-3, а також при розробщ робочих проеюлв реконструкцп MOCTiß на стад!!' експериментального буд!вництва.

ПУБЛ1КАЦН

1. Кваша В.Г., Коваль П.Н., Собко Ю.М. Реконструкция автодорожных мостов с уширением пролётных строений накладной плитой // Автодорожник Украины.-№2.-1986,-С.33-36.

2. Кваша В.Г., Коваль П.Н., Собко Ю.М. Совершенствование способа уширения автодорожных мостов железобетонной накладной плитой // Изв. вузов. Строительство и архитектура. Новосибирск // -1986. -№5.- С.95-100.

3. Кваша В.Г., Коваль П.Н., Собко Ю.М. Уширение железобетонного пролётного строения автодорожного моста накладной плитой // Вестник Львов, политехи. ин-та."Резервы прогресса в архитектуре и строительстве".-1986.-№203.-С.41-45.

4. Кваша В.Г., Коваль П.Н., Собко Ю.М. Экспериментальное исследование пространственной работы железобетонных плитно-балочних пролётных строений в упруго-пластической стадии // Вестник Львов, политехи, ин-та. "Резервы прогресса в архитектуре и строительстве".-1988.-№223.- С.48-51.

5. Собко Ю.М. Теоретический анализ результатов испытаний моделей пролётного строения до и после уширения ребристой накладной плитой // Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Курылло A.C. Львов.-1989.- С.105-106.

6. Кваша В.Г., Собко Ю.М. Просторовий розрахунок плитно-ребристих прольотних будов мост!в // BiciiHK Льв!в. полггехн. in-ту. "Резерви прогресу в apxrreKTypi та буд1вництв!".-1991.-№252.-С.47-50.

7. Кваша В.Г., Собко Ю.М. Експсриментальш дослщження просторово"! роботи безд!афрагмово!" пролтю!" будови моста, поширено"! ребристою накладною плитою // BicHHK Льв!в. пол!техн. ¡н-ту. "Резерви професу в apxiTeKTypi та буд!вництв!".-1992.-№262.-С.41 -43.

8. Виктор Г.Кваша, Петр Н.Коваль, Юрий М.Собко., Сепан С.Стечишип Экспериментальное исследование натурных железобетонных балочных пролётны; строений моста до и после уширения накладной плитой. XXXIX Konferencj; naukowa "Problemy naukowe budownictwa" torn 3. Konstrukcje betonowe. Krynica 1993, S.139-146.

9. Кваша В.Г., Собко Ю.М. Обгрунтування можливостей поширенш прольотних будов мост1в за типовим проектом залгзобетонною ребристо;« накладною плитою // BiciniK Держ. ун-ту "Льв1вська пол1техшка". Резерви прогресс в apxixcKTypi та буд1вництв1. -1993.- №271,- С.47-54.

10. Кваша В.Г., Коваль П.М., Собко Ю.М. Ефективш конструктивно технолопчш рннення поширення i посилення автодорожшх moctIb зал1зобетоннок накладною плитою // В зб. Держ. ун-ту. "Льв1вська полкехшка". Проблеми Teopii' т; практики буд1вництва. Том 1.-1994,- С.119-130.

11. Виктор Кваша, Степан Стечишин, Юрий Собко. Работа составны> железобетонных балок пролётных строений мостов уширенных накладной плитой I, IV Konferencja Rzeszowsko-Lwowska "Problemy budownictwa i inzynierii srodowiska" Rzeszow, 1995. - S. 197-202.

12. Кваша В.Г., Собко Ю.М., Стечишин C.M. Експериментальне дослщженн* просторового розподшу зусиль в прольотшй будов! моста по ТП вип.56 // Bicum Держ. ун-ту "Львшська полпехшка". Проблеми Teopii' i практики буд1вництва. Том V. (Мости, автомобшып шляхи). Льв1в. -1997.- С. 17-23.

13. Кваша В.Г., Стечишин С.М., Собко Ю.М. Результата випробувань балки прольотно!' будови моста по ТП вип.56 // Вюник Держ. ун-ту "Льв1вська полггехшка". Проблеми Teopii' i практики буд!вництва. Том V. (Мости, автомобшып шляхи). Льв1в. -1997.- С.24-31.

14. Кваша В.Г., Котенко В.Т., Собко Ю.М., Стечишин С.М. Реконструкция автодорожного зашзобетонного моста через р.Ворскла б1ля с. Бшики Полтавсько': обл. // В зб. "Проблеми Teopii' i практики затзобетону". Полтава. -1997.- С. 194-197.

15. Собко Ю.М. Просторов! розрахунки перехресно-ребристих прольотних будов за ПК "М1РАЖ" з врахуванням тр1щиноутворення // BiciiHK Держ. ун-ту "Льв1вська полпех1Нка". TeopiH i практика буд1вництва. Льв1в, - 1998. -№360. - С. 219-227.

16. Victor Kvasha, Yurij Sobko, Stepan Stechishin. Strengthening and widening of motorway bridges by RC superimposed plate // International scientific conference "Quality and reliability in building indusry". - Levoca.- 1999.- S.174-180.

17. Собко Ю. Просторовий розрахунок з врахуванням реально!' жорсткост1 в пружнш модел1 МСЕ розширених ребристою накладного плитою д!афрагмових прольотних будов И BicHHK Льв'ш. аграрн. ун-ту. «Арх1тектура i с1льськогосподарське буд1вшщтво».-2000.-№ 1 -С.188-196.

18. Собко Ю.М. Особливосп просторово!" роботи модел1 безд1афрагмовоТ прольотно! будови // Тематичний вип. Зб. "Автомобшьш дороги i дорожне буд'1вництво".-К.-2000.-№59.-С.205-209.

Авторськ1 свщоцтва та патента.

19. А.с. 1288242 СССР, МКИ Е 01 D 7/02. Шпоночное соединение накладной плиты с плитой проезжей части железобетонного пролётного строения моста / В. Г.

{ваша, П. Н. Коваль, Ю. М. Собко (СССР). - № 3822867/29-33; Заявлено 11.12.84; Эпубл. 07.02.87, Бюл. №5. - 3 с.

20. A.c. 1315549 СССР, МКИ Е 01 D 7/02. Способ усиления разрезных или гемпературно-неразрезных пролётных строений существующего моста / В.Г. Кваша, О. М. Собко (СССР). - № 3952263/29-33; Заявлено: 11.09.85. Опубл. 07.06.87, Бюл. V» 21.-3 с.

АНОТАЦШ

Собко Ю.М. Експериментальний i теоретичний анал1з напружено-{еформованого стану реконструйованих ребристих прольотних будов автодорожшх лоспв. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття вченого ступени кандидата техшчних наук за ¡пещальшстю 05.23.01 - буд1велып конструкца, буд1вл! та споруди. - Державний туково-дослщний ¡нститут буд1вельних конструкцш, Кшв, 2000.

Дисертащю присвячено питаниям анашзу напружено-деформованого стану ютзобетонних прольотних будов автодорожшх моспв, як! реконструюються, та юзробщ, на IX основ!, ефективних конструктивних pimenb розширення, )екомендац!й з розрахунку та методики !нженерного розрахунку на тимчасове )ухоме навантаження. В дисертащ!' проведено експериментальн! досл!дження ¡еликомасштабних зашзобетонних моделей безд!афрагмових прольотних будов та цафрагмових натурних прольотних будов до та теля розширення ребристою ткладною плитою i приставними елементами. Отримано нов! експерименталый lani напружено-деформованого стану, за якими вперше отримали експериментальн! тинальш моменти в пружно-пластичн!й стад'п роботи nepepi3iB. Запропоновано шгоритм просторового розрахунку в ф!зично-нелшшшй стадн з врахуванням дальних жорсткостей, а також шженерна двокрокова методика вир1шення ф!зично-1ел!1нйно!' задач! деформування, ям дають близыа до експериментальних значения гиналышх момент1В. Встановлено, що неврахований при пружному розрахунку )езерв MiunocTi д!афрагмових прольотних будов складае: 25% до i 32% п1сля (озширепня ребристою зал!зобетонною накладною плитою; 14,5% до i 22% п!сля юзширеиня для безд!афрагмових прольотних будов. Основн! результати пращ найшли промислове впровадження при реконструкцп експериментальних moctIb в /крапп, PocincbKin Федерацн, Казахстан!, а також вв!йшли в формулювання жремих пункт!в «Инструкции по уширению автодорожных мостов и путепроводов» iCH 51-88.

Ключеш слова: напружено-деформований стан, модель МСЕ, безд!афрагмова 1рол!тна будова, д1афрагмова пролггна будова, ребриста накладна плита, натурт шпробування, експериментальн! згинальн! моменти, реальт жорсткост!, поверхня щливу, чисельний експеримент.

АННОТАЦИЯ

Собко Ю.М. Экспериментальный и теоретический анализ напряжённо деформированного состояния реконструируемых ребристых пролётных строенн автодорожных мостов. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук п специальности 05.23.01 - строительные конструкции, строения и сооружения Государственный научно-исследовательский институт строительных конструкцш • Киев, 2000.

•» Диссертация посвящена вопросам анализа напряжённо-деформированног состояния железобетонных пролётных строений реконструируемых автодорожны мостов, и разработки, на их основании, эффективных конструктивных решени уширения, рекомендаций по расчёту и методики инженерного расчёта на временну1 подвижную нагрузку.

В первой главе изложено состояние проблемы уширения пролётных строени] автодорожных мостов. Рассмотрены и проанализированы публикации по пят] направлениям, в которых обобщены и проанализированы конструктивные решени базовых способов уширения, рассмотрены работы по экспериментальны» исследованиям моделей и реальных пролётных строений до и после уширения, ; также работы, посвящённые специфическим расчётным моделям пролётньс строений регулярной структуры и дискретным моделям метода конечных элементо1 (МКЭ). Показано, что экспериментальные исследования проводились 1 недостаточном количестве, а для расчётов реконструируемых пролётных строенш используют те же методики, что и при проектировании новых.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям с целью разработи расчётных моделей МКЭ пролётных строений для последующего теоретическогс анализа напряжённо-деформированного состояния до, и после уширения. Дш численного анализа предложены упругие и нелинейные модели МКЭ, в которы> пролётное строение приняли в виде тонкой пластины усиленной ребрами жёсткости Плиту пролётных строений моделировали плоскими четырехугольными КЭ, а ребрг тавровых мостовых балок - одномерными КЭ прямоугольного сечения. Плоские у. одномерные КЭ имели по шесть степеней свободы в каждом расчётном узле Разработан алгоритм пространственного расчёта в физически-нелинейной постановке вопроса с учётом реальной жёсткости сечений в упругой модели МКЭ, с также инженерная двухшаговая методика решения физически-нелинейной задачи деформирования, дающие близкие к экспериментальным значения изгибающих моментов.

Третья глава вмещает исследования крупномасштабных железобетонных моделей бездйафрагменных пролётных строений, уширенных приставными элементами и ребристой накладной плитой. По экспериментальным вертикальным перемещениям определяли экспериментальные изгибающие моменты, характер эпюр которых свидетельствует о том, что пространственное распределение внешней силы Р (как поперек, так и вдоль пролёта) имеет место для ограниченного количества наиболее загруженных сечений, работающих на стадии эксплуатационных нагрузок в упруго-пластической стадии. Установлено что

(еучтённый при упругом расчёте резерв прочности моделей бездиафрагменных [ролётиых строений составляет: 14,5% до и 22% после уширения ребристой [акладной плитой. Кроме того, симметричное уширение приставными элементами [меет больший эффект сравнительно с односторонним, так как даёт возможность >азгрузки балок с обеих сторон существующего пролётного строения, 'екомендуется увеличение поперечной жесткости при реконструкции !ездиафрагменных пролётных строений путём устройства поперечных диафрагм и кестких стыков между балками.

Четвёртая глава посвящена экспериментальным и теоретическим [сследованиям натурного диафрагменного пролётного строения до, и после ширения ребристой накладной плитой. Получены новые экспериментальные ¡энные напряжённо-деформированного состояния сечений пролётных строений, по оторым впервые получили экспериментальные изгибающие моменты и оответствующие им жёсткости в упруго-пластической стадии работы сечений. Остановлено, что неучтённый при упругом расчёте резерв прочности ;иафрагменных пролётных строений составляет: 25% до и 32% после уширения 1ебристой железобетонной накладной плитой. Жёсткость уширенного накладной шитой пролётного строения увеличилась более чем в два раза, а изгибающие юменты несколько уменьшились (в 1,2 раза) за счёт увеличения поперечной жёсткости и перераспределения усилий на смежные сечения. Качественно вменился характер пространственной работы, - он стал ближе к работе пролётных троений с жёстким контуром.

Пятая глава включает рекомендации по расчёту и проектированию уширения |ебристых пролётных строений накладной плитой, а также внедрение результатов [сследований в практику реконструкции. Разработаны три базовые схемы уширения |ебристой накладной плитой диафрагменных пролётных строений по ТП вып. 56 до '-10+2x1,5м, Г-11,5+2x1,5м, теоретическим обоснованием которых доказана озможность уширения до габаритов автодорог П-й и Ш-й технических категорий ез ограничения нормируемых СНиП 2.05.03-84 подвижных нагрузок А-11, НК-80. 1риведены результаты полевых испытаний бездиафрагменного пролётного троения до, и после уширения ребристой накладной плитой. При полученной ысокой степени загрузки сечений (в среднем около 80%) в уширенном пролётном троении получили прогибы в 3,6 раза меньше, что свидетельствует о существенном величении поперечной жесткости конструкции пролётного строения после ширения ребристой накладной плитой с консолями. Основные результаты работы ашли промышленное применение при реконструкции экспериментальных юстовых объектов в Украине, Российской Федерации, Казахстане, а также вошли в юрмулированпе отдельных пунктов «Инструкции по уширспшо автодорожных юстов и путепроводов» ВСН 51-88.

В выводах отмечается, что существующие пролётные строения имеют запасы рочности, которые необходимо рационально использовать при реконструкции. )тмечается высокая эффективность способа уширения ребристой накладной плитой консолями. Указывается на возможность производства реконструкции с ширением габарита проезда до 11,5 м и тротуаров до 1,5 м без ограничения ормируемых временных нагрузок А-11, НК-80.

Ключевые слова: напряжённо-деформированное состояние, модель МКЭ бездиафрагменное пролётное строение, диафрагменное пролётное строение ребристая накладная плита, натурные испытания, экспериментальные изгибающт моменты, реальная жёсткость, поверхность влияния, числовой эксперимент.

SUMMARY

Sobko Y.M. Experimental and theoretical analysis of stress-strained state o reconstructed beam-and-slab highway bridge spans. - Manuscript.

Thesis for a candidat's degree by speciality 05.23.01 - structural construction buildings and structure. - The State Research Institute of Building Construction, Kyiv 2000.

The dissertation is devoted to the problem of stress-strained state of RC reconstructed highway tee bridge spans and creating effective structural solutions of it; widening and recommendation for computation and engineering calculation methodolog) on vehicle loading. In situ study of diaphragm tee bridge and models test of diaphragmless tee bridge before and after widening by superimposed ribbed plate and attached elements were carried out. The new test data of stress-strained state and nonlinear experimental bending moments from those data was obtained. The algorithm of non-linear computation with real stiffness in FEM elastic models and engineering two step methodology oí solving the nonlinear deformability problem are proposed. The values of bending moments derived from those propositions were performed; good coinciding with experimental ones was obtained. It was established that strength reserve of diaphragm tee bridges are: 25 % before and 32 % after widening by RC superimposed plate; 14.5 % before and 22 % after widening of diaphragmless tee bridges. The results of the work have found an industrial implementation in the experimental reconstruction of bridges in Ukraine, Russia, Kazakhstan and in the some items of "Highway Bridge Reconstruction Code" BCH 51-88.

Key words: stress-strained state, finite element models, diaphragm span, diaphragmless span, superimposed ribbed plate, in situ test, experimental bending moment, real stiffness, influence surface, numerical test.