БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНФЕРЕНЦИИ

<< ГЛАВНАЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 34 |

«65-я научно-техническая конференция ФГБОУ ВПО СибАДИ ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ - ОСНОВА МОДЕРНИЗАЦИИ И ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ...»

-- [ Страница 3 ] --

2. Исследование динамических характеристик пешеходных мостов / Б. В. Пыринов, С.

П. Васильев // Транссиб-99: тез. докл. регион. науч.-практ. конф. 24-25 июня 1999 г., г.

Новосибирск / Сиб. гос. ун-т путей сообщ. - Новосибирск, 1999. - С. 162.

3. СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995.

УДК 624.

К РАСЧЕТУ МОСТОВЫХ ПРОЛЕТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ НА ИЗГИБ

С КРУЧЕНИЕМ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Железобетонные коробчатые конструкции являются весьма перспективными и уже получили широкое распространение, как в нашей стране, так и во всем мире. К таким конструкциям относятся пролетные строения мостов в виде балок и плит, кессонные фундаменты, отдельные виды плит перекрытий и т.д.

Одной из проблем, с которой сталкиваются проектировщики при расчете коробчатых конструкций, является учет кручения от нагрузки, приложенной с эксцентриситетом.

Кручение в железобетоне представляет собой весьма сложное явление, для описания которого требуется привлечение ряда гипотез, подтвержденных экспериментом. Проблема изгиба с кручением постоянно включается в "Планы важнейших научно-исследовательских работ по бетону и железобетону" научно-исследовательских институтов и вузов.

В настоящее время имеется больше десятка предложений по оценке прочности железобетона при наличии кручения.

В действующих нормативных документах присутствует ряд положений, касающихся оценки прочности при наличии кручения, которые, несмотря на имеющийся опыт проектирования, пока освещены недостаточно и не всегда согласуются с реальной работой железобетона.

В них отсутствуют целые разделы, например, по определению напряжений в арматуре, воспринимающей нормальные и касательные напряжения;

не учитывается снижение предела призменной прочности бетона из-за сложного напряженного состояния;

учет нелинейности работы материала и т.д. Характер разрушения конструкции зависит от формы поперечного сечения, схемы поперечного и продольного армирования, а также от вида загружения.

При действии только крутящих моментов в начальной стадии загружения железобетонный элемент работает упруго. В нем возникают касательные, а, следовательно, и главные сжимающие и растягивающие напряжения, ориентированные под углом, близким к 45° по отношению к продольной оси элемента. После того, как удлинения бетона по направлению действия главных растягивающих напряжений достигнут предельных значений, в бетоне образуются развивающиеся по всему контуру сечения спиральные трещины. В реальных конструкциях крутящие моменты действуют, как правило, в сочетании с другими видами усилий, например, изгибающим моментом и поперечной силой.

Если значения крутящих моментов невелики, то спиральные трещины развиваются только в зоне, растянутой от совместного действия изгибающего и крутящего моментов. После образования спиральных трещин усилия в направлении главных растягивающих напряжений воспринимает арматура, а усилия, действующие по направлению главных сжимающих напряжений - бетон.

Разрушение железобетонного элемента при совместном действии изгибающего и крутящего моментов происходит, как правило, по сложному сечению вследствие:

- достижения арматурой физического или условного предела текучести с последующим разрушением бетона сжатой зоны;

- достижения поперечной арматурой предела текучести с последующим раздроблением бетона сжатой зоны;

при этом напряжения в продольной арматуре не достигают предела текучести;

- достижения продольной арматурой предела текучести с последующим раздроблением бетона сжатой зоны;

при этом напряжения в поперечной арматуре не достигают предела текучести;

- раздробления сжатого бетона, заключенного в полосах между спиральными трещинами;

при этом напряжения в арматуре как поперечной, так и продольной ниже предела текучести.

Существует два основных направления развития методов расчета железобетонных конструкций при действии крутящих моментов.

"пространственного сечения", второе – расчетную модель пространственной фермы или каркасно-стержневую модель, предложенную в 20-х годах XX века Е. Раушем.

В общем виде расчетная модель пространственного сечения должна содержать полную систему уравнений равновесия. Для решения задачи необходимо также использовать условия деформирования сечения (в виде их поворота и сдвига), соответствующих деформационных параметров, связывающих усилия в бетоне и арматуре с их перемещениями, с привлечением трансформированных диаграмм деформирования бетона и арматуры. Однако практическая реализация модели пространственного сечения в общем виде представляет значительные трудности, в силу чего в нормах используют упрощенные расчетные методы, опирающиеся, главным образом, на эмпирические зависимости.

Экспериментальные исследования показывают, что при разрушении железобетонного элемента по пространственному сечению, в зависимости от значений изгибающего и крутящего моментов, а также наличия и величины поперечной силы возможны три схемы расположения сжатой зоны.

Первая схема соответствует расположению сжатой зоны у верхней грани элемента и имеет место при воздействии на элемент значительных по величине изгибающего и крутящего моментов.

Вторая схема соответствует расположению сжатой зоны у боковой грани и имеет место при воздействии крутящего момента и поперечной силы (изгибающий момент так мал, что его влиянием можно пренебречь).

Третья схема соответствует расположению сжатой зоны у нижней грани. Такой случай может иметь место в зоне, где действуют небольшие изгибающие моменты, мало влияющие на вид разрушения элемента. При этом площадь поперечного сечения верхней арматуры, которая попадает в растянутую зону может быть меньше площади нижней арматуры.

Согласно теории Е. Рауша бетонный элемент с ортогональной арматурой, подверженный сдвигу, имеет диагональные трещины, которые разделяют бетон на отдельные центрально сжатые полосы.

Вместе с арматурой, работающей на растяжение, они образуют стержневую систему, противодействующую сдвиговым усилиям.

Для упрощения расчетов предполагалось, что диагональные бетонные полосы наклонены под углом 45° к арматуре. В соответствии с предложенной Раушем теорией железобетонный элемент сопротивляется кручению подобно условной трубе, то есть таким образом, что прикладываемый крутящий момент воспринимается потоком касательных напряжений в стенке трубы. Следует отметить, что теория пространственной стержневой системы была разработана на основе анализа результатов опытов, которые показали, что прочность сплошного сечения железобетонного стержневого элемента при кручении приблизительно равна прочности некоторого заменяющего полого сечения.

Отечественные и зарубежные нормы расчета [1-3] коробчатых элементов, работающих на изгиб с кручением, как правило, предполагают балочную схему работы конструкции. При этом в зависимости от граничных условий, одна полка полностью сжата, другая – полностью растянута. Тогда коробчатое сечение может быть приведено к двутавровому сечению, а в случае расчета арматуры – к тавровому.

Целью наших исследований является проверка и уточнение принятых в нормативах гипотез и методов расчета при проектировании мостовой пролетной конструкции произвольного размера при изгибе с кручением.

Для первоначальных исследований была выбрана задача определения напряженно-деформированного состояния шарнирно опертой по двум краям конструкции коробчатого сечения нагруженной сосредоточенной силой, которая приложена в середине пролета над одной из вертикальных стенок (рис.1).

Для расчетов приняты следующие исходные данные: длина L = м, высота сечения h = 1 м, толщина стенки t = 10 см, материал – бетон класса В35 (модуль упругости Е = 34500 МПа, коэффициент Пуассона = 0,2), сила F = 100 кН, балка закреплена шарнирно на опорах, собственный вес не учитывается. Ширина конструкции b варьировалась от h (балочная схема) до 10h (плита).

В данном варианте задачи влияние армирования на напряженнодеформированное состояние конструкции не учитывалось, материал принят изотропным и упругим.

Расчет выполнялся численно методом конечных элементов в программных комлексах "ЛИРА" и "MIDAS".

Конструкция аппроксимирована пластинчатыми элементами оболочки размером в плане 0,25х0,25 м. Граничные условия задачи:

v = w = v/x = 0 при х = 0, z = 0, что соответствует шарнирноподвижной опоре;

u = v = w = v/x = 0 при х = L, z = 0, что соответствует шарнирнонеподвижной опоре.

В результате расчетов определены перемещения, усилия, напряжения и траектории главных напряжений в конструкции.

На рисунке 2 приведены графики изменения прогибов верхней грани при х = L/2 при различных соотношениях h/b. Знак минус соответствует выгибу конструкции.

Рисунок 2. Эпюры прогибов верхней полки в середине пролета:

1 – при h/b=1;

2 – при h/b=2,5;

3 – при h/b=5;

4 – при h/b=7,5;

5 – при h/b= Анализ рисунка 2 позволяет сделать следующие выводы:

При балочной схеме конструкции (h=b) вся верхняя полка испытывает сжатие, нижняя – растяжение. Нейтральная линия практически совпадает с осью симметрии. Влияние крутящего момента на величину перемещений не велико, крен между крайними точками сечения и не превышает 2,5 %.

При увеличении ширины элемента разница прогибов крайних точек в сечении увеличивается, нулевая линия поворачивается относительно оси.

При определенном соотношении b и h (в нашем случае b9,16h) верхняя (нижняя) полка и стенки испытывают разнознаковые напряжения.

Следовательно, такие конструкции приводить к тавровому сечению при расчете армирования не допустимо.

Полученные данные показывают, что методики расчета, заложенные в нормативных документах справедливы только для балочных конструкций.

При переходе от балочной схемы работы к плитной происходит качественное изменение характера напряженно-деформированного состояния конструкции.

Для развития теории расчета коробчатых железобетонных конструкций необходимо изучить границы применимости различных методов расчета, на которые будут влиять соотношения геометрических размеров, величин изгибающих и крутящих моментов. Необходим учет схем армирования и нелинейности материалов.

1.СП 35.13330.2011. "СНиП 2.05.03-84Мосты и трубы. Актуализированная редакция".

2. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

3. EN 1992-2. Eurocode 2. Design of concrete structures - Concrete bridges - Design and detailing rules УДК 625.731:625.8.001.

class='zagtext'> РЕШЕНИЕ ПЛОСКОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ ОРТОТРОПНОГО

ПОЛУПРОСТРАНСТВА

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Рассмотрим ортотропное полупространство, загруженное распределенной нагрузкой по некоторой области шириной l (в направлении оси x) и простирающееся неограниченно в продольном направлении y.

Выберем направление осей так, чтобы ось х была направлена горизонтально, а ось z - вертикально вниз, как показано на рис. 1.

Рисунок 1. Расчетная схема упругого полупространства Решение плоской задачи будем искать с использованием функции напряжений, такой, что выполняются соотношения:

Обобщенный закон Гука для ортотропного материала:

Уравнения совместности деформаций имеют вид:

Подставляя (2) в (3) и поделив обе части на a11 получим:

Представим функцию напряжений в виде ряда Фурье:

a – ширина упругого слоя.

После подстановки (5) в (4) выражение принимает вид:

получим:

Решение этого дифференциального уравнения будем искать в виде:

Составим характеристическое уравнение:

Решениями этого уравнения будут 4 корня:

Функция Zm определяется из общего решения:

Функция напряжений с учетом (5) примет вид:

равенствами:

Разложим нагрузку в ряд Фурье:

где l – ширина равномерной нагрузки соотношений Коши:

Из выражений (15) с учетом (2) получим:

После интегрирования будем иметь:

Постоянные интергировния A, B, C, D определяются из граничных условий.

Таким образом, решив плоскую задачу теории упругости в отношении ортотропной среды в рядах Фурье получили выражения для определения напряжений и перемещений в любой точке полупространства.

Рассмотрим в качестве примера однослойную ортотропную конструкцию. Ее характеристики приведены в таблице 1.

Определим постоянные интегрирования из граничных условий:

Разрешая систему (18) относительно постоянных интегрирования при заданных исходных данных получим численные значения исследуемых параметров.

Выберем в качестве определяемого параметра прогиб на поверхности.

На рисунке 2 показана зависимость прогиба от числа членов ряда.

По результатам численного расчета максимальный прогиб составил 0,72мм, что согласуется с результатами полученными ранее и результатами численных методов.

1. С.А. Матвеев, Ю.В. Немировский. Армированные дорожные конструкции.

Моделирование и расчет. Новосибирск, «Наука», 2006.

2. А.В. Александров, В.Д. Потапов. Основы теории упругости и пластичности. Москва, «Высшая школа», 1990.

УДК 624.21:624.

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЛОИСТО-НЕОДНОРОДНЫХ

БАЛОЧНЫХ МОСТОВ

*Ю.В. Немировский, д-р физ.-мат. наук, профессор Филиал военного учебно-научного центра сухопутных войск «Общевойсковая академия вооруженных сил РФ», *Институт теоретической и прикладной механики Современные мосты, как правило, имеют неоднородную физическую структуру и содержат несущие элементы из различных материалов:

металлов, бетона, композитов и т.д. [1-3]. Также в расчетную схему тем или иным способом могут включаться и элементы дорожного полотна, ограждений и других вспомогательных устройств. Расчетная модель в таких случаях может быть представлена в виде слоисто-неоднородного стержня–балки переменного сечения.

Сооружение испытывает воздействие динамических и статических нагрузок, а также температурного поля. Динамические нагрузки создаются подвижным транспортом при постоянной или переменной во времени и пространстве интенсивности;

ветровыми нагрузками, порожденными динамическими пульсациями и постоянным давлением.

1. Стержень с числом слоев s при идеальном межслойном контакте имеет продольную ось x и испытывает продольно-поперечный изгиб в плоскости симметрии xy (рисунок). Положение отсчетной плоскости y произвольно. Материал k -го слоя имеет характеристики являющиеся соответственно модулем упругости, объемной плотностью, коэффициентами вязкости и температурного расширения. В общем случае они зависят от температуры T [2]. Поперечные размеры k го слоя Выделение некоторого элемента моста в отдельный слой выполняется в случае специфичности его физических свойств (1) или геометрии (2).

Принимая гипотезы Бернулли-Эйлера, запишем соотношения для перемещений, деформаций и сдвигов:

где u0, v0 – смещения точек продольной оси;

( x, t ) v – угол поворота поперечного сечения;

0 ( x, t ) u0 – деформация, а ( x, t ) – кривизна оси;

штрихом обозначено дифференцирование по координате x, а точкой (далее) по времени t. В случае необходимости расчет может быть выполнен по уточненной сдвиговой модели Тимошенко [4].

Интегральные уравнения движения с учетом (3) принимают вид Здесь qx ( x, t ), q y ( x, t ), mz ( x, t ) - динамические внешние силы и моменты (в общем случае, состоящие из сумм соответствующих нагрузок), обобщенные массовые характеристики сечения слоистого стержня.

Принимая закон термо-вязкоупругого деформирования после интегрирования, получим физическую систему уравнений с обобщенными жесткостными и вязкостными характеристиками Объединение (4), (5) дает разрешающую систему двух дифференциальных равенств. Переобозначив u0 u, v0 v, запишем ее в виде Дополнив (6) начальными и граничными условиями, имеем динамического изгиба многослойного стержня. В балочных мостах можно путем специального выбора отсчетной поверхности y 0 потребовать для смешанных характеристик точного или приближенного выполнения условий что приведет к распадению системы (6) на два независимых уравнения, описывающих продольные и поперечные перемещения.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 34 |
 


Похожие материалы:

«Посвящается памяти Александра Алексеевича Большакова СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ ОСВОЕНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ В XXI ВЕКЕ: ПРАВОВЫЕ, СОЦИАЛЬНО- ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Сборник докладов Международной научно-практической конференции Тюмень, 2013 УДК 556 ББК Ч 48 + 109 С-83 С-83 Стратегические проекты освоения водных ресурсов в XXI веке: правовые, социально-экономические и экологические аспекты: Сборник докладов Международной научно-практической конференции. – Тюмень: РИО ТюмГАСУ, 2013. – 298 ...»

«Посвящается памяти Александра Алексеевича Большакова Стратегические проекты освоения водных ресурсов Сибири и Арктики в XXI веке: концептуальное мышление и идентификация личности Сборник докладов Международной научно-практической конференции Том 2 Тюмень, 2012 УДК 556 ББК Ч 48 + 109 С-83 С-83 Стратегические проекты освоения водных ресурсов Сибири и Арктики в XXI веке: концептуальное мышление и идентификация личности: Сборник докладов Международной научно-практической конференции. Т. 2. – ...»

«Вильнюс 2014 1 Сборник издан Центром европейской трансформации (Беларусь) при поддержке Международной неправительственной организа- ции EuroBelarus (Литва) и Шведского центра развития сотрудни- чества НКО Форум Сюд. Беларусизация. Можно ли завершить процесс институционального строительства независимого государства?: Сборник материалов конференции / Под ред. А. Шутова. — Вильнюс, 2014. — 108 с. Тематика книги концентрируется на проблемах завершения институционального строительства независимых ...»

« ...»






 
© 2013 www.kon.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»