автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Особенности работы и повышение эффективности использования стальных труб в балочных автодорожных мостах

га о.1

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

СЫРКОВ Литой Владимирович

На прапах рукописи

УДК 624.21.012.45

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ТРУБ В БАЛОЧНЫХ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТАХ

Специальность 05.23.15 — Мосты и транспортные

тоннели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1993

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре «Мосты и тоннели».

Научный руководитель —

кандидат технических наук, профессор В. А. БЫСТРОВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А. С. ДМИТРИЕВ;

кандидат технических наук

С. Р. ВЛАДИМИРСКИЙ

Ведущая организация — Дорожный Комитет Ленинградской области.

Защита состоится « аь>-. Р/..... 1994 г.

в /р Рг. часов на заседании специализированного совета Д 114.03.04 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан « 1993 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета Университета.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук, доцент

И. М. ЧЕРНЕВА

(ЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Как показывает отечественный и зарубежный опьт обследований искусственных сооружений на автомобильных дорогах, большинство существующих пролетных строений требуют реконструкции, уши-рения, усиления, замены или других неотложных ремонтных мероприятий.

Вместе с тем развитие инфраструктуры дорожной сети народного хозяйства страны вшивает необходимость воз ведения множества новых мостов. Так как мосты с малыми и средними пролетами (6 * 60 п,м.) составляют более половины общей длины мостового парка, то соответственно велика и потребность в подобных конструкциях пролетных строений, которая на практике превыпает их производство по типовым проектам специализированными организациями. В свяЬи с этим все большее .значение приобретают вопросы разработки и использования новых конструктивно-технологических решений малых и средних балочных пролетных строений автодорожных МОСТОВ.

Актуальность темы. В последние годы для малых и средних пролетных строений автодорожных мостов все болев часто используются трубчатые тонкостенные балки замкнутого кольцевого поперечного сечения. Несмотря на почти полное отсутствие проектных нормативов на трубчатые мостовыэ балки, уже построены десятки подобных мостов в Западной Сибири, Краснодарском крае, на Дальнем Востоке и за рубежом. Это объясняется такими достоинствами трубчатых балок, как уменьшение количества ребер и связей, снижение трудозатрат, удобство транспортирования и монтажа, повышение коррозионной стойкости и др. Однако, при всех достоинствах, трубчатые кольцевые сечения менее эффективны, чем "двутавровые, при работе на поперечный изгиб.

В расчетах трубчатых балок автодорожных постов, как правило, не учитываются их особые свойства как тонкостенных оболочек с деформируемом контуром поперечного сечения. Требуются дополнительные исследования также при изучении вопросов действительной работы трубчатых балок при воздействии различных ведов статических и динамических нагрузок и при выборе парамзтроз стальных труС в процессе проектирования.

Работа выполнена в соответствии с целевой комплексной про-грамькзй по строительству и эксплуатации автомобильных дорог Ленинградской области на 1985 - 1990 г.г., раздел 04.02.03.10, нокер госрегистрации № 01660007200 и в связи с техническим задание« ПО "Ленавтодор" на разработку палых трубчатых пролетных строений автодорожных «остов (письмо № 2440-04-01 от I2.I2.BB),

Целью работы является экспериментально- теоретическое исследование и выявление особенностей работы тонкостенных трубчатьк балок автодорожных мостов при поперечном изгибе, уточнение методики их расчета с учетом деформации контд>а поперечного сечения, определение рациональных геометрических параметров стальных труб из действующего прягюшовного сортамента, а тагае разработка усоверпенствованных конструктивно-технологических решений трубчатых пролетных строений с учетом повшения их эффективности и надежности.

Научную новизну работы составляют:

- экспериментально-теоретическое исследование особенностей работы тонкостенных трубчатых балок мостов при поперечном изгибе в зависимости от вида приложенной нагрузки и степени деформации контура поперечного сечения;

- определение критического напряжения сжатия для тонкостенной трубчатой балки с учетом докритической деформации при попе-

речном изгибе;

- определение коэффициентов условий работы при расчете тонкостенных трубчатых балок автодорожных мостов с учетом деформации контура поперечного сечения»

- разработка новых эффективных конструктивно-технологических ревений трубчатых пролетных строений автодорожных мостов малья пролетов с искусственной предварительной деформацией и фиксацией контура поперечного сечения, зачищенных патентом

№ 1715932, а.с. !> 1779703 и положительным решением по заявке » 4900851;

- определение рациональных геометрических параметров тонкостенных труб действующего сортямадта дяя ммьве сталеяеяезобетон-нкх про лет икс строений автодорожных ыостов с реализацией расчета на ЭВМ по мнЬгокритеривльной программа.

Практическая значимость работы за-, ключается в уточнении методики расчета трубчатых балок автодорожных мостов с учетом деформации контура, определении рациональных геометрических параметров стальных труб действующего прямо-попного сортамента для малых пролете® строений, а также в повышен!!« надежности и снижении расхода металла трубчатых пролетных строений при реализации разработанных конструктивно-технологичэс-кйх ранений.

Реализация результатов работы. Научило и практические результаты работы использованы при проектировании стплгаэлезоботонных пролетных строений пролетам

12 т 24 и для ПО "Ленаптодор", конструктивно-технологическое решение с искусственной деформацией и фиксацией контура трубчатых балок внедрено в 1992 г. в конструкции площадки эстакады для ремонта и осмотра автомобилей расчетный пролетом 3 а на

базо механизации Щ "Пава", а также - в учебной процессе при разработка курсов!« и дипломных проектов, при выполнении сотрудниками кафедры хоздоговорных НИР.

Апробация работ и. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- У-й ленинградской научно-практической конференции "Проблемы применения легких алюш.ыевкх и стальник конструкщй в народном хозлЯствэ"(Дсм архитекторов. Ленинград, сентябрь 1989 г.);

- научно-практической конференции "Прогрессивные технологи!; строительства транспортных сооружения"(Дом ученых им. М.Горького АН СССР, Ленинград, карт 1990 г.);

- кслдупарсдноЛ конференции "Сварные конструкц;ш"( Институт электросварки им. Е.О.Патока, Киев, сентябрь 1990 г.):

- 1У-Й научно-практической конференции "Прогроссивлуе 'ксн-сгрукц;:;: и технология в тргнелортном строительстве"?Дом учоних га. М.Горького ЛИ СССР, Ленинград, апрель 1992 г.);

- 40-Я (1991 г.) и 50-Я (1993 г.) научных конференциях прс'осеоров, прспсдаг.слслеЯ, научш» рг£отпнкоъ и вспарыгесз ЛЖИ;

' - гс-гедя-ши секции трснспортшл: сооружений дома ^.¡¡¡а: г-.!. К.Гсрьксго ГосспГ.гкоК акедада 11аУ<', октябрь 1993 г.;

- заседаниях кофодри "Мосты и тоннели" ЛЛСН (СПбГАСУ).

П у б л к к а ц к и . По материален диссертации опубликовано кость пгчатнгдг работ, авторское свидетельство, патент« получено положитольире рспенио по заявке на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа

б

содержит 175 страниц, 53 рисунка, 18 таблиц, 16 страниц приложений, список использованной литературы на ТО страницах содержит 87 источников.

На защиту выносятся:

- экспериментально-теоретический анализ влияния на напряженно-деформированное состояние вида приложенной нагрузки и деформации контура поперечного сечения трубчатых тонкостенных балок автодорожных мостов при их поперечном изгибе;

- уточненная методика расчета трубчатых балок автодорожных мостов по критериям прочности, устойчивости и деформативности

с учетом докритической деформации контура поперечного сечения;

- конструктивно-технологические решения малых сталежелеэо-бетонных пролетных строений автодорожных мостов с главными балками из тонкостенных труб, направленные на повкпение эффективности и надежности конструкций;

- рекомендации по проектировании и подбору рациональных геометрических параметров сталежелезобетонных трубчатых "*алок автодорожных мостов малых пролетов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы для народного хозяйства, значение данной работы в современных исследованиях новых конструктивных форм стальных сплошностенчатых балок автодорожных мостов, в частности трубчатых тонкостенных профилей.

В первой главе рассмотрен опыт применения тонкостенных металлических труб в качестве несущих элементов различных типов конструкций пролетных строений автодорожных мостов, проведен анализ современных направлений развития конструктивных форм поперечных сечений балочных трубчатых мостов, сформулированы '7

цель и задачи исследования настоящей диссертации.

В целом первая глава носит характер ретроспективного анализа. Отмечается, что первоначально трубчатые элементы применялись преимущественно в сквозных и арочных пролетных строениях мостов. Это объясняется равноустойчивостыо трубчатого сечения при работе на сжатие, что дало возможность перекрывать трубчатыми арками большие пролеты, например мост.им.Володарского через Неву в Ленинграде, мост через реку Исеть, мост через Аскер-фиорд в Швеции. Широко применялись и применяются трубы в сквозных фермах как автодорожных мостов, так и перекрытий зданий. Большой вклад в развитие конструктивных форм и исследование напряженно-деформированного состояния (ВДР) трубчатых пролетных строений внесли отечественные ученые и инженеры: В.Г.Гебель, Я.С.Девенсон, И.В.Левитанский, В.А.Балдин, М.М.Гохберг, Б.К.Михайлов, А.Н.Гузь, А.И.Кикин, Р.С.Санжаровский. Исследованием и внедрением непосредственно конструкций трубчатых пролетных строений мостов занимались: Г.П.Передерий, С.А.Ильясевич, В.Ю.Шишкин, А.Г.Доильницин, С.Р.Владимире кий, Н.И.Новожилова, В.А.Быстров, О.Юнгблат (ФРГ), Х.Янаи (Япония) и другие.

Тенденция к использованию тонкостенных труб в качестве сплошностенчатых балок мостов наметилась в нашей стране и за рубежом сравнительно недавно, в 50-х - 60-х годах, но опыт применения трубчатых балок в качестве трубопроводов, цилиндрических затворов плотин, подкрановых балок насчитывает уже сотни лет. При их проектировании и исследовании ЦЦр было выявлено, что в общем случае для тонкостенных труб необходимо учитывать внутренние изгибающие моменты в оболочке, а безмоментное ЦДО является лишь частным случаем моментной теории. Бодающуюся роль в развитии моментной теории тонкостенных цилиндрических оболочек сыграли

работы отечественных исследователей: С.П.Тимошенко, В.З.Власова, А.А.Гольденвейзера, В.В.Новожилова, В.М.Даревского, А.С.Вольмира, H.H.Леонтьева, Э.Л.Аксельрада, А.П.Филина, С.Н.Кана и других авторов.

Однако при проектировании трубчатых мостов до сих пор далеко не в полной мере учитываются их особые свойства, как тонкостенных оболочек. Между тем в нашей .-стране и за рубежом имеется множество примеров применения трубчатых балок в мостах. Это, как правило, мосты малых и средних пролетов, построенные в Узбекистане, Краснодарском крае, районах Сибири и Дальнего Востока. В процессе патентного поиска по теме автором были выявлены 12 отечественных и зарубежных аналогов трубчатых балочных пролетных строе- ' ний мостов. Но, несмотря на большое количество конструктивно--технологичёских решений и разработок, до сих пор не выработано четких рекомендаций по расчету и проектировании трубчатых сплош-ностенчатых балок мостов. Кроме того, при таких достоинствах, как меньшая трудоемкость изготовления и монтажа, высока коррозионная стойкость, равноустойчивость сечения и других, в целом трубчатое сечение балки является менее эффективным, чем двутавровое, по расходу конструкционной стали.

Поэтому целью настоядего исследования является, изучение особенностей работы тонкостенных.трубчатых балок автодорожных мостов, уточнение методики их расчета, определение рациональных геометрических параметров и разработка новых эффективных конструктивно-технологических решений.

Во- второй главе приведены материалы теоретического анализа работы трубчатых балок в зависимости от ввда поперечного нагружения и даны основные положения уточнения методики их расчета по критериям прочности, устойчивости и деформативности с учетом деформации контура поперечного сечения.

При исследовании ВДЗ рассматриваются две основные характерные для мостов разновидности поперечных нагрузок: сосредоточенные силы и равномерно-распределенная вдоль образующей нагрузка. Расчет продольных сжимающих и растягивающих напряжений производится при сосредоточенной нагрузке по следующей формуле, полученной на основе технической цементной теории В.З.Власова:

¿. гРЕля?^ «п^зш^пУ

где р - сосредоточенная сила; И - радиус срединной поверхности; [) - цилиндрическая жесткость; Е - модуль упругости; ^ - коэффициент Пуассона; <4. . - беэразмерше линейные коорцинаты длины оболочки, приложения силы и точки расчетного сечения;р - угловая координата.

При погонной нагрузке используется полубезмоментная теория В.З.Власова, согласно которой напряжения в середине пролета-определяются по формуле:

, _ 41 £г х; пг

г + . «

где ? - равномерно-распределенная погонная нагрузка;

I - длина пролета; А - толщина оболочки.

. Результаты расчета на ЭВМ по программе TRUB.EXE продольных напряжений в трубчатой.балке от нормативной подвижной нагрузки НК-80 показывают (см. рис. I), что в случае представления ее в виде набора сосредоточенных сил наблюдается более значительное отличие от эпюры, рассчитанной по традиционной для балок теории • плоских сечений, чем в случае аппроксимации НК-вО равномерно-распределенной нагрузкой. При этом растягивающие напряжения в нижней фибре уменьшаются, а в верхней - увеличиваются по абсолютной величине.

Рис. I. Эпюрт продольных напряжений в трубчатой балке пролетом I » 24 м, диаметром ¡) •= 1420 мм, толщиной стенки ^ = 10 мм от нагрузки НК-60: а - рассчитанные по теории плоских сечений; б - по полубезмоментной теории от эагружения эквивалентной погонной нагрузкой; в - по моментной теории от эагружения группой сосредоточенных сил.

Теоретический анализ полученных результатов позволяет установить, что величина растягивающих и сжимающих напряжений, обусловленных деформацией контура поперечного сечения , в меньшей степени зависит от длины пролета и в большей степени - от тонкостен-ности оболочки. С уменьшением отношения высоты балки к длине пролета > ВДР от погонной нагрузки приближается к характерному для теории плоских сечений.

Для трубчатых балок стальных пролетных строений с отношением Н /£ = 1/Ю г I/I5 и сталежелезобетонных с с I/Ib т г 1/20 приведены коэффициенты условий работу, определенные применительно к алгоритму расчета напряжений в верхней я нижней фибрах по СНиП 2.05.03-84. Коэффициенты определяются как отношения величин напряжений, рассчитанных по формуле (2) полубезмоментной теории, к полученным по теории плоских сечений. На рис. 2 приведена асимптотическая диаграмма изменения коэффициентов условий работы, выраженных в процентах, в зависимости от беэразмер(ых соотношений геометрических параметров X« ^/R (тонкостенность) для отношений «¡ I/IO; I/Ib; 1/20. Вертикальньми линиями ограничена рациональная зона применимости действующего сортамента прямо-шовного проката с тонкостенностью ¡f - 1/70,Ь «• 1/30.

В результате исследований рекомендованы к применению следующие коэффициенты;

1. Понижающий коэффициент для нижней фибры стальных пролетных строений (постоянная составляющая нагрузки):

mS(. 0,257 i 1,000 при - 1/10 »• I/I5;

2, Повышающий коэффициент для верхней фибры стальных пролетных строений (все виды нагрузок):

msi. 1,041 ; 1,934 при » 1/ю f I/I5;

3, Понижающий коэффициент для нижней фибры сталежелезобетонных пролетных строений на первой стадии работы (постоянная сос-тавлящая нагрузки):

- 0,835 i 1,000 при И /I . I/I5 V 1/20;

4. Повышающий коэффициент для верхней фибры сталежелезобетонных пролетных строений на первой стадии работы (постоянная составляющая нагрузки):

msi- 1,032 i 1,251 при И /^ « I/I5 t 1/20.

Рис. 2. Асимптотическая диаграмма величин отношений нормальных напряжений в верхней{та^ и нижней </Пц) фибрах трубчатых балок, рассчитанных с учетом деформации контура, к соответствующим напряжениям, рассчитанным по теории плоских сечений, в зависимости от тонкостенности % « А. /для различных отношений МI-С .

Анализ экспериментально-теоретических исследований С.П.Тимошенко, Н.Н.Леонтьева, Л.Г.Доннелла, А.С.Вольмира, Э.Л.Аксельреда и других авторов в области устойчивости тонкостенных труб при изгибе показывает, что одновременно с увеличением сжимающих напряжений в версией фибре происходит уменьшение величины критического напряжения.

Для случая поперечного изгиба автором получена удобная для использования формула для определения критического напряжения в верхней фибре трубчатой балки с учетом докритической деформации контура поперечного сечения:'

к (Я-сэо')

ёсг = 0,225-0,605-Е-'

(3)

где СУ о' ~ прогибы стенок оболочки от вертикальной

нагрузки (рис. 3)

¿V

Рис. 3. Докритическ&я деформация контура трубчатой балки поперечной нагрузкой.

Величины находятся по полубеэмоментной теории В.З.Власова;

СУ--

4 ЗГ г П"_

£

•с

-I

Расчет трубчатых балок по уточненной методике позволяет установить, что при геометрических параметрах поперечных сечений применяемого в практике проектирования действующего прямоиовного

потери устойчивости только при воздействии сосредоточенных сил; при распределении эксплуатационной нагрузки через плиту проезжей части или траверсу существует значительный резерв несущей способности по устойчивости.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований, полученных при испытании натурной и лабораторной моделей трубчатых балок пролэтньк строений мостов.

Цель экспериментального исследования натурной модели двух-балочного пролетного строения расчетным пролетом |р ■= 8 н из труб диаметром Ь » 426 ш и толщиной стенки (г = 8 мм (рис. 4) состоит в изучении действительной статической и динамической работы трубчатых балок под нагрузкой, определении степени влияния искусственного закрепления и деформации контура их поперечного сечения.

С этой целью трубчатая балка Б-1 натурной модели была снабжена горизонтальными, а Б-2 - вертикальными тяжами (рис. 4).

На первой стадии испытаний натурная модель загружалась эксплуатационной подвижной нагрузкой {автомобиль КамАЗ), передавав-ной на балки через блоки проезжей части, свободно уложенные на приваренные к верху труб поперечные балки. На балке Б-1 натягивались горизонтальные тяжи на усилие 40 КН , контролируемое динамометрическим ключом. При этом измерялись продольные и поперечные напряжения в оболочке, деформации контура, прогибы и динамические напряжения при прохождении нагрузки.

На второй стадии испытаний трубчатые балки были объединены с железобетонной плитой проезжей части. В сечении балки Б-2 натя-

сортамента в диапазоне отношений

33

1/10 í- 1/20 имеется риск

Рис. 4. Схема натурной модели трубчатого пролеткого строе.-гл*. Цифрами обозначен: I - въездная аппарель; 2 - трубчатая балка; 3 - подвижна» нвгрузка; 4 - горизонтальные тяжи на балке Б-1; 5 - вертикальные т«=жи на балке Б-2.

гивались вертикальные тяжи на усилие 40 КН. Пролетное строение загружалось через плиту подвижной нагрузкой (КрАЗ).

В процессе экспериментальных исследований решены следующие вопросы:

1. Выявлено, что искусственно созданная деформация контура горизонтальными тяжами создает в крайних фибрах оболочки дополнительные растягивающие напряжения. При этом суммарные сжимающие напряжения в верхней фибре снизились на (>1%, а в нижней фибре растягивающие напряжения повысились на 29% по сравнению с величинами напряжений только от подвижной нагрузки,

2. Искусственно созданная деформация контура вертикальными тяжами создает в крайних фибрах оболочки дополнительные сжимающие напряжения. При этом суммарные растягивающие напряжения в нижней фибре снизились на 16,5$, а суммарные сжимающие напряжения в верхней фибре повысились на 1'$.

3. Остановлено, что при динамическом воздействии эксплуатационной нагрузкой среднестатистические значения максимальных растягивающих напряжений в нижних фибрах превысили статические величины на 305? для балок со свободным контуром и на 12% - с предварительно зафиксированным тяжами контуром.

Последнее обстоятельство подтверждает применительно к мостовым конструкциям существующее в теории оболочек шение, что динамические колебания и вибрации тонкостенных груб существенно зависят от степени свободы контура их поперечного сечения.

В процессе экспериментальных исследований натурной модели установлено, что распределение нормальных напряжений от воздействия временной подвижной нагрузки незначительно отличается от теоретического распределения напряжений, вычисленных по теории плоских сечений. В связи с этим возникло предположение, что не снижение моментных свойств оболочки в данном случае оказывают влияние

приваренные к верку трубчатой балки в местах передачи сосредоточенной нагрузки жесткие площадки крепления поперечных балок.

С целью экспериментальной проверки данного вывода и результатов теоретических исследований о влиянии вида приложенной нагрузки бьша изготовлена и испытана лабораторная модель тонкостенной трубчатой балки с ¿[ = 1420 мм, О « 130 мм, К Е 0,4 мм.

В процессе испытаний к гладкой оболочке по очереди прикладывались равномерно-распределенная и сосредоточенная нагрузки. На следующем этапе испытаний к верхней части оболочки бьша присоединена жесткая площадка, изготовленная из стеклопластика, че-. рез которую передавалась- сосредоточенная сила.

В результате экспериментально установлено, что характер распределения продольных напряжений по высоте сечения при передаче сосредоточенной силы через локальную площадку, жестко прикрепленную к оболочке, близок к случая приложения погонной нагрузки, что подтверждает вывод о радикальном влиянии на степень моменткости оболочки жестких местных закреплений в зонах передачи нагрузки.

Результаты испытаний лабораторной модели также подтверждают достоверность теоретических положений ыоментной и полубезмомент-ной теорий, принятых автором за основу при уточнении методики расчета трубчатых сечений.

В третьей главе также приводятся данные по определению физико-механических свойств конструкционных сталей трубного проката. Химический состав, прочностные свойства и ударная Вязкость испытанных образцов натурной модели в целом соответствуют требованиям к мостов™ сталям ГОСТ 6713-75 и свойствам стали Ст.З.

В четвертой главе приведены существующие и разработанные автором конструктивно-технологические решения трубчатых пролетных строений с обоснованием способов повыпения эффективности и надежности, а также результаты определения

1В

рациональных геометрических параметров прямошовнсго трубного проката применительно к малым сталежелезобетоняым пролетным строениям и технико-экономическое сравнение их с применяемы?®! в практике типовыми решениями.

Приведены конструктивно-технологические решение, позвол гчщие фиксировать контур тонкостенных трубчатых балок мостов в поперечном направлении с целью снижения динамических колебаний. Это достигается или особым устройством железобетонной плите, которая конструируется таким образом, чтобы зафиксировать часть гибкого контура трубы (патент К& № 1715932, а.с.СССР № 1779703), или при помощи диаметрально расположенных тяжей и распорок, как например в натурной модели (рис. 4). Второй способ более надежен и эффективен, так как не увеличивает собственную массу конструкции и позволяет получить дополнительный эффект от регулирования продольных напряжений при искусственной деформации контура с последующим фиксированием.

Дополнительные продольные напряжения при искусственном деформировании контура погонной нагрузкой Ч определяются по форму-

Првдельно допустимая нагрузка ^^ из условия несущей спо-

Поскольку трубы действующего отечественного прямошовного сортамента обладают резервом по устойчивости, но уступают по несущей способности и эффективности двутавровым сечениям, предлагается предварительно деформировать их сечения поперечной нагрузкой <2„р. с последующей фиксацией вертикальными или горизонтальными распорками (рис. 5). На предложенное конструктивно-технологическое

ле:

(5)

собности оболочки составляет:

х-т

■рй

и. 4

в1 4 >1

ШНШШШГП1М?МЩ1П<ИШ1

/ стадия

1 "I "I

. 2,<гг>аЗия

7ТГ

-----

3" с/подия

Рис. 5. Варианты конструктивно-технологических решений

фиксации упругого контура трубчатых балок пролетных строений хостов с предварительной деформацией контура: а - с фиксацией вертикальным тяжем; ■ б - последовательность технологических операций деформирования контура и его фиксации горизонтальны. ми распорками (положительное решение по з. №4901359/3$

20 Ч

решение трубчатого пролетного строения моста была подана заявка на изобретение № 4901359/33 от 9.01.91 г., отмеченная положительным решением ВНйЛГПЭ.

Рациональные геометрические параметры трубного проката применительно к малым сталежелезобетонным пролетным строениям мостов определялись на ЭВМ по программе Т51В7.ВАЗ, реализованной на языке (Я/ВА51С. Исходными данными для программы являются: расчетный пролет, расстояние между балками, толщина плиты и физико-механические характеристики материалов. Расчет производится по критериям прочности, устойчивости и деформативности по предложенной автором уточненной методике. В таблице I приведены рассчитанные с учетом искусственной деформации контура рациональные геометрические параметры и экономия стали по сравнении с трубчатыми балками без деформации контура.

Таблица I

расчетный пролет { (м) диаметр трубы 1>(мм) толщина стенки IV (мм) отношение расход стеля на 1м.п.(кг) экономия стали %

15 820 8 1/18 160,20 II

18 920 9 1/19 202,20 10

21 1020 9 , 1/20 224,39 10

24 1120 10 1/21 273,74 9

Сравнение существующих типовых аналогов сталсжелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов малых пролетов с двутавровыми главными балками проектировки ]ЩЛ ПСК с предложенными трубчатыми пролетными строениями по критерию расхода конструкционной стали приведено на рис. б для пролетов 15 и 24 м. Полученные данные говорят о конкурентноспособности трубчатых пролетных строений.

и= /г*

ТТ*5

ОН/.

а металл

^ 5ало!с «

ъ *

о Ч и

4

■1 г з осн.

металл Залом

гт1 i | . *

Стыки

XX

1 аз

Мйсткоши

ЯП

1 е з с/цзи

* е. з и/пого

ГТ~п

✓ а. з

стихи

■4 2 3 рЬ'сГра

меслчъсгри

м

4 г. ъ с£язи

1 а- з

и.пого

Тип 4

Тип!

Тип 3

Рис. 6. Диаграммы сравнения расхода конструкционной стели для трех типов сталежелезобетонных пролетных строений : тип I - типовые СПБ ПС серии 3.503-43; тип 2 - трубчатые без деформации контура; тип 3 - то же, с искусственной деформацией контура.

ос нош ш результату и швода

1. Теоретически установлены и эксперш.«энтально подтверждены выводы о том, ото налряяенно-деформированное состояние (НДС) трубчатых сетаи'И балок постои при поперэчном изглбо существенно зависит от пэдп и характера приложения вертикальной нагрузки. При ото» шу.больгеЯ копцвнтррц-ли напряжения достигсат при воздействии сссродотог'онних НЕгрузок п верхних фибрах балок, пре-вгазд величина сги'.глгссщя напряжений, рассчитанных по теории плоских сочзний для отношений « 1/10 И/20 в 1,4т2,3 раза.

2. Па ССН02Э полубезиомонтной теории В,3.Власова уточнена ¡«тодика расчета трубчатых балок в диапазоне "/£ » 1/10г1/20 на прочность при поперечном изгибе. Определены понижающие коэф-фщиотг, доя растаивающих напряжений в нижних фибрах сечений

( 0,207-1,000) н ловштцчо для сжимающих напрятаний и ггл[ хпах 1,032-1,931) применительно к величинам продоль-

1:!« 1!пи1»л,'.'пия, игшелкапл по теория плоских сечений, Дани по их прлмгнеипа.

3. Раэроботша методика расчета критических напряжений пр-д изгиба пэперзчнбй нагрузкой .с учетом докрдтичеекой дг^ор';,<?1,р!',5 гонтура поперечного сечения, на основе которой ус-тг-чоглоно, что наибольпоП устойчпвость« обладая? главные белки ':ру5ц;1дг:: ^т'-л'.-^-леэобетонтк пролетных строений в диапазона соотиошен.Ш ^/1. ~ 1/15т 1/20..

4. При иелнтач¡их натурной модели трубчатого 'пролетного строения устш-говлено, что при динамическом погружении ередне-

статистичзек;« значения тгсеиматьных растягившощгас напряжений правгаелт статические величины до 20% для балок со свободным и до 1235 для балок с предварительно зафиксированным контуром,

что расширяет возможности повшення надежности эксплуатируемых пролетных строения мостов из труб.

б. Выявлено, что искусственно созданная деформация контура трубчатых балок создает дополнительные растягивающие и сжимающие напряжения, составившие для натурной.кодели соответственно 61 % и 16,5 % величин напряжений от эксплуатационной нагрузки в крайних сжатых и растянутых фибрах поперечного сечения.

6. Экспериментальными исследованиями натурной и лабораторной моделей установлено» что дш:е незначительное местное укрепление в зоне приложения поперечной нагрузки существенно снижает йоментность тонкостенных оболочек, поэтому при расчото но рекомендуется учитывать сниаение растягивбощюс напряжений в ,низс-них фибрах, возникающих от нагрузок, приложенных поело постановки Связей, фасонок и ребер. .

7. Разработано конструктивно- технологическое решение ста-лежелезобетонного пролетного строения, на которое получено положительное решение В1ШГПЭ,. предускатрнвшдсо возможность предварительной деформации и фиксации упругого контура труб с целью регулирования Щр и повышения эксплуатационной надежности пролетного строения.

8. С помощью прикладной программы на языке бМЕЩС по критериям прочности, устойчивости, дефоркатцоности и экономичности выявлены рациональные геометрические параметры действующего сортамента прямошовного проката тонкостенных свари»; труб для пролетных строений мостов с 15,18 и '24 м как с учетом, так и без учета искусственной деформации контура.

9. Сопоставление'трубчатых сталсжелезоботонных пролетных строений с применяема.!« в практике типовыми аналогами, имеющими двутавровые главгае балки Показало, что они наиболее экономичны

по расходу металла при пролетах 1р= 15 ^ 24 м.

Содержание диссертационного исследования отражено в следующих публикациях:

1. Сырков A.D.,Бистров В,А. Результаты исследования хладо-стойкости мат&чла старого эксплуатируемого городского моста// Вопросы надежности мостовых конструкций.-Л.,1980.-£.121-126.

2. Бистров В.А.,Сырков A.B. Критерии сценки ресурса и надежность конструкций сталежелеэобетонных мостов//Строитель-ная механика сооружений и мостовых конструкций.-Л.,1990.-

С.14-20.

3. Быстрой В.А.«Сырков A.B. Новые конструктивные формы мостов из сварных труб и усталостная прочность их элементов// Материалы меддунар.конф. "Сварные кометрукц'ли " Д1н-т электросварки ttü.E. О.Патона/Киэв, 1990.-С.46-47.

4. Сырков А.В.,Еыстроэ В.А. Повышенна эффективности работы и эксплуатационной надежности конструкций малых мостов с применением трубчатых профилей/материалы у Ленингр.конф.по проблемам применения легких ашашиееих и стальных конструкций а народной хозяйстве.-Л.,1990;-С.86-94.

б. Бистров В.А.,Сырков A.B. Эксплуатационная надежность конструкций стаяежелеэобзтоннис »осгоп/Арансл. стр-во. -1991. -"8.-С.26-28.

6. Сырков A.B..Колобов Е.С. Некоторые особенности применения стальных Трубчатых балок при восстановлении мостов//Сб.тр. С.-Петербургской воен.акад.тыла и транспорта.1993,Вып.21(33). С.45-51.

7. Сырков A.B. .Быстров В.А. Особенности работы и эффективнее« применения стальных труб в ксстах//Стр-во. -Статья принята к печати в ноябре 1993 г.

8. A.C. 1779703 СССР.Ш Е01Д S/02.Пролетное строение моста/ Сырков A.B., Бистро в В.А. ;Денингр. тки-строит. ин-т.-Х* 4900651/33 (22)Заявлено 09.01.91; Опубл.7.12.92,Бил.» 45.

9. Пат.171Б932 Р5,Ш Е01Д 9/02.СтолСлелезобетонноо пролетное строение поста/ Сырков A.B.,Бистров В.Л.; Лснингр.пня.-строит. ин-т.-№ 4758266/33; -Заявлено 13.11.89; Опубл.29.02.92,Бил.» Ö.

10. Положительное рсаенио по оаявко.Сталкгслезобетоннов пролетное строение/ Сырков A.B..Быстрой В.Л.-Р 4901359/33; Заявлено 09.01.91.

Подписано к печати 14.12.93 г. Объел 1,50 усл.п.л. Печать офсетная Бумага для цдоаиг.апп. Форцаг 60x84 I/I6 Ти£ая 100 8кв,_ Бесплатш) _ ____ _____

РТП ПГУПС I9003I С-Патербург, UockoiokiI цр.Д