автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Разработка и исследования железнодорожных балочных пролетных строений мостов с плитой, соединяемой с ребрами монтажными стыками

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. б

1.1. Описание исследуемых балочных пролетных строений . б

1.2. Обзор теоретических исследований.

1.3. Обзор экспериментальных исследований

1.4. Цели исследования.

Х.5. Выводы по главе I.4д

2. ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРА ТРЕЩИН00БРА30ВАНИЯ ПЛИТЫ БАЛЛАСТНОГО КОШТА И НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СВЯЗЕЙ СДВИГА

И БЕТОНА.4\

2.1. Исследования характера трещинообразования плиты балластного корыта. Анализ работы вертикальных швов при действии изгибающего момента на плиту

2.2. Проектирование стыка в составных элементах

2.3. Работа связей и бетона при наличии циклических упрутих сдвигов.

2.4. Проведенные испытания. Некоторые результаты

2.5. Усталостные явления в гибких связях сдвига и бетоне в результате циклических упругих сдвигов плиты относительно ребра балки. 7£

2.6. Выводы по главе 2.

3. РАБОТА СОСТАВНЫХ БАЛОК, ИХ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА БАЛСЖ.

3.1. Расчетная схема составных элементов. Алгоритмы расчета простейших составных балок.

3.2. Работа ребер-балок из обычного железобетона в составных пролетных строениях.

3.3. Алгоритм расчета составных балок из четырех стержней с различными упругими геометрическими характеристиками элементов и жесткостями швов . . I

3.4. Выводы по главе 3 . .\Ъ

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ПО ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННОМУ СОСТОЯНИЮ. МЕТОДИКА ОБСВДОВАНШ И ИСПЫТАНИЯ

4.1. Принципы классификации пролетных строений по категории неисправности.

4.2. Способ ремонта пролетных строений второй категории

4.3. Расчетно-экспериментальное исследование пролетных строений третьей категории.№2.

4.4. Предложения по усовершенствованию конструкции составных балок пролетных строений железобетонных мостов

4.5. Выводы по главе 4.|4? общие вывода

В настоящее время заканчивается реконструкция Центральной железной дороги Республики Куба одного из важнейших объектов развивающегося народного хозяйства страны. На реконструируемых участках была произведена полная замена искусственных сооружений. Для этого использовались сборные железобетонные пролетные строения, характерная особенность которых заключается в том, что при монтаже плиты соединяются с ребрами монтажными стыками. При строительстве мостов в некоторых пролетных строениях из-за технологических трудностей формирования стыковых соединений было допущено некачественное омоноличивание стыков в месте соединения ш ш т ы с ребрами. Наличие выявленных дефектов, снижающих надежность и долговечность пролетных строений, вызвало необходимость выполнения данного исследования. Работа составных конструкций детально рассмотрена в трудах советских ученых: А.Р. Ржаницина, В.В. Холопцева, А.В. Носарева, Л.И. Иосилевского, В.П. Чиркова и зарубежных: А. Абелес, И. Гийон, Т. Лин, А. Озелль. Известны исследования напряженного состояния составных балок A.M. Померанцева, Г.П. Соловьева, Ю.Г. Рузина и Н.И. Поливанова. При этом необходимо отметить существенно разные исходные позиции различных авторов, принятые при анализе условий работы составных балок и гибких связей сдвига. Такие исследователи, как, например, Т. Лин, И. Гийон, А. Озелль, Р. Мает, считают, что погонные сдвигающие усилия, возникающие в стыковом шве составной балки, будут восприняты связями сцепления между бетонами и шероховатостью соприкасающихся поверхностей. Предусматриваются разные виды гибких связей сдвига, которые при работе конструкции будут воспринимать вертикальные усилия, Другие исследователи (Л.В. Захаров, А.В, Косарев и Л.И. Иосилевский) считают, что сцепление между бетонами и трение в стыковом шве составных балок будет иметь место в начале во всех конструкциях. Но в тех, которые не обладают жесткими связями сдвига и на которые действуют большие многократно повторяющиеся эксплуатационные нагрузки (как например, железнодорожные пролетные строения), при определенных условиях могут появляться сдвиги между элементами, которые приводят к быстрому разрушению арматурных связей сдвига. Как показали обследования и испытания эксплуатируемых пролетных строений Центральной железной дороги, в некоторых из них имеют место сдвиги плиты относительно ребер балок под временной нагрузкой. Были зафиксированы также вертикальные и наклонные трещины большой длины в ребрах балок из обычного железобетона. При испытаниях максимальные усилия в арматурных связях сдвига, в ребре-балке и максимальные сдвиги наблюдаются под каждой группой осей временной нагрузки. Диссертация состоит из четырех глав, основное содержание которых опубликовано в научно-технических журналах на Кубе или было вынесено на обсувдение в докладах на разных конференциях и заседаниях. В первой главе приводятся характерные особенности пролетных строений. Дан обзор теоретических и экспериментальных методов исследования составных балок, приведено описание пролетных строений и их испытания, путем расчета доказана недостаточность несущей способности одних ребер-балок в случае выключения плиты из работы конструкции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В цроцессе обследований и испытаний выявлены циклические сдвиги плиты относительно ребер-балок. Установлено, что основной причиной таких сдвигов является плохое качество соединения плиты с ребрами-балками.

2. Экспериментально установлен циклический и упругий характер сдвигов плиты относительно ребер-балок. Доказано также прогрессирующее развитие сдвигов и пропорциональность между усилиями в арматуре, сдвигами и поперечной силой в сечении.

3. При обследовании эксплуатируемых пролетных строений зафиксированы сквозные вертикальные и наклонные трещины большой длины в ребрах-балках из обычного железобетона, свидетельствующие о работе ребер-балок на внецентренное растяжение при наличии сдвигов плиты.

4. Анализ различных методов статического расчета стыка и подсчитанные примеры выявили наличие противоречия и недостаточно ясное представление об условиях работы арматурных стержней в зоне стыка. Расчетом показано, что учет изгиба арматурного стержня сильно уменьшает несущую способность стержней и она оказывается меньше расчетных усилий, действующих в швах пролетных строений рассматриваемого класса.

5. В работе предлагается расчетный аппарат для определения напряженно-деформированного состояния в бетоне и арматурных стержнях. Расчетная методика позволяет оценивать сдвиги под временной нагрузкой при расчете на выносливость и определять степень развития дефекта. Расчетом доказано, что циклические сдвиги приводят к разрушению бетона под арматурными стержнями.

6. Составлена программа расчета на ЭВМ для составных балок из обычного и предварительно напряженного железобетона. Путем расчета выявлены различные закономерности работы составных балок.

7. Разработан приближенный метод, позволяющий использовать программу на ЭВМ для расчета составных балок из двух стержней в анализ составных балок с тремя стержнями. Сопоставление экспериментальных и расчетных результатов дает хорошее совпадение. Разработан также алгоритм расчета составных балок из четырех стержней.

8. Создана расчетно-экспериментальная методика исследования напряженного состояния эксплуатируемых пролетных строений, позволяющая контролировать прочность и выносливость элементов конструкции. Разработанная методика может быть использована цри расчете составных балок различных конструкций.

9. В работе дан анализ особенностей технологии ремонта составных балок с использованием компаундов на основе эпоксидных смол применительно к железобетонным пролетным строениям.Кубы.

10. В работе даны предложения по улучшению конструкции существующих элементов пролетных строений, а также предложения по новым конструкциям.

- \ы

1. Kkackataria» N. , Gurfnkel G. Prestresed Concrete. New York USA.1969.

2. Lyn T. Diseño de estructuras de concreto presforzado. Edito tora Continental S.A. México. 1969.

3. Abeles A. Ensayo a rotura de tres vigas de bormigon pretensado de tamaño natural. The Structural Engineer. Gran Bretaña. Mayo. 1951.

4. Андреев В.Г., Иосилевский JI.И., Чирков В.П. Сборные железобетонные предварительно напряженные пролетные строения длиной 42-45 м под железнодорожную нагрузку. Труды МИИГа, вып. 219, М., 1966.

5. Захаров Л.В. Сопротивление стыкового шва сдвигу в зависимости от материалов стыка и от интенсивности поперечного обжатия. Тр. ВНИИС, вып. 64,-М.: Транспорт, 1974.

6. Соловьев Г.П., Рузин Ю.Г. О напряженном состоянии железобетонных пролетных строений мостов, реконструируемых без перерыва движения. Тр. ШИТ а, вып. 490, М., 1975.

7. Носарев А.В. Влияние продольных трещин в месте примыкания плиты к стенке балочных пролетных строений на их несущую способность. Тр. МИИГа, вып. 344, М., 1971.

8. Heves* S. Ensayo de una viga pretensada compuesta para puentes de ferrocarril. Concret & C.E. Agosto. Ug¿. I95O.

9. K0.hn I'., Brown А. ЕгиеЬм. de Carga de иди viga, ae puenties ae hormigon pretens&ao de 37 m ae lu . Journal ACI.Julio 1 958.

10. X9.Evcma ±í., Parker A. Comport¿üiiiento de vigas compuertas de hormigon pretensado. Journal ACI. ¿¡¿ayo 1955.üoA.

11. Иосилевский Л.И. Долговечность предварительно напряженных железобетонных балочных пролетных строений мостов.-М.:Транспорт, 1967.

12. Попов С.А. Мосты и тоннели. -М.: Транспорт, 1977.24. urubioc К. Eeojok tuwaina kon^-crukcii be-Gunov,ycb. i .eluotu. wycJa Motouy otjjaow gr«nicnycii. Wür^awa. Bd n^n »vealug towowa wyaawnictwe Naukpwe.1975»

13. Поливанов Н.И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических автодорожных мостов. -М.: Транспорт, 1970.

14. Иосилевский Л.И., Чирков В.П. Расчет соединения плиты со стенкой при помощи стержней шпонок. Тр.МИИТ, вып.219, M., 1966.

15. Померанцев A.M., Соловьев Г.П. Предельный сдвиг кромок горизонтальных трещин, пересеченных хомутами. Тр.МИИТ,вып.463, M., 1974.

16. Носарев A.B. 0 напряжениях в хомутах железобетонных предварительно напряженных пролетных строений с наклонной трещиной в стенке. Тр. МИИТа, вып. 344, -М.: Транспорт, 1971.

17. Ржаницин А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. -М.: Стройиздат, 1948.

18. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб СН 200-62. -Ш, : Трансжел-дориздат, 1962.

19. Проект рекомендации по испытанию мостов статической нагрузкой. Тема 0С2Щ 4-4/1978. Унификация испытаний мостов пробной нагрузкой и измерение мостов. Прага, 1981.

20. Указания по проектированию железобетонных и бетонных железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб,СН 365-67, "Строительство", 1967.

21. Холощев B.B. Применение метода начальных параметров к расчету прочности составных балок с упругоподатливыми связями сдвига. С.Б."Судоремонт и судостроение", Вып. II;"Морской транспорт", 1963.

22. Холопцев В.В. Применение метода начальных параметров к расчету жесткости составных балок с упругоподатливыми связями сдвига. Ж-л "Известия вузов", разд."Строительство и архитектура", J& II, 1964.

23. Холопцев В.В. Расчет составных многопролетных неразрезных балок. S-л "Строительная механика и расчет сооружений", J& 3, 1966.

24. Померанцев A.M., Соловьев Г.П. Расчет составных балок при дискретном изменении по длине жесткостных характеристик и нагрузок. Тр. МИИТа, вып. 406, М., 1972.

25. Мурашов В.И., Сигалов Э.Е., Байков В.Н. Железобетонные конструкции, М., 1962.40. ouáre М., Iglesias о. Comportamiento a Flexion de vigas ас sección compuesta. Inganieri« Civil tf 5« Cuöa. 1983.

26. Парфенов В.Д. Инъекционные эпоксидные составы для мостовых конструкций. Тр. МИИТа, вып. 219, М., 1966.

27. Указания по ремонту бетонных и железобетонных конструкций эксплуатируемых мостов и труб. М., 1976.

28. Носарев A.B., Р^зин Ю.Г., Михайлов Г.Б. Практические приемы восстановления монолитности в пролетных строениях, имеющихся трещин. Тр. МИИТа, вып. 279, -М.: Транспорт, 1968.