Железобетонные пролетные строения

Расчет конструкции

Расчет производится в соответствии с Временными техническими условиями на проектирование предварительно напряженных железобетонных мостов (ВТУ).

Усилия от постоянной и временной нагрузок определяются в зависимости от статической схемы моста во врем я- загружения его этими нагрузками.

При решении статически неопределимых систем построение линий влияния может быть осуществлено различными способами, применяющимися в строительной механике.

В случае переменного сечения ригеля для расчета рам такого типа целесообразно применять метод сил, принимая за лишние неизвестные опорные реакции на береговых опорах и в шарнире. Система уравнений легко решается, так как большинство побочных перемещений будет равно нулю. Интеграл эпюр, показанных на рис. 20, необходимый для вычисления перемещений в данной системе, наиболее быстро вычисляется по формуле:

Формула применима при равной длине участков интегрирования.

При подсчете единичных перемещений в состав сечения ригеля и опоры вводится полное сечение. Применяя для ригеля и нот рамы бетоны различных марок, в подсчете единичных перемещений необходимо учитывать различный их модуль упругости. Для ригеля и опор модуль упругости принимается как для сжатых элементов. Опоры считаются жестко заделанными в фундамент. Жесткость опор на кручение принимается равной бесконечности, т. е. предполагается, что направление продольной оси опоры, при работе ее на внешнюю нагрузку не изменяется. Ввиду этого коэффициент поперечной установки при загружении участков, отделенных опорой от основного, принимается равным единице.

Подбор сечений производится по способу разрушающих нагрузок. Коэффициент запаса для бетона принимается без снижения за счет сборности. Коэффициент запаса по арматуре принимается со снижением на 10%. В качестве расчетного предела прочности при подборе бетонного сечения принимается призменная прочность бетона ввиду того, что работа на сжатие нижней плиты балки коробчатого сечения больше соответствует условиям работы на осевое сжатие.

Сопротивление бетона растяжению (отрыв) по стыку значительно слабее, чем по монолитному бетону, поэтому расчет на трещиноустойчивость , а следовательно, и определение величины полного расчетного натяжения арматуры рекомендуется производить по монтажному сечению блока без учета работы бетона на растяжение по формуле:

— напряжение в бетоне от сил предварительного натяжения, подсчитанного с учетом всех потерь предварительного натяжения в арматуре; W — момент сопротивления   монтажного  сечения; Кт—коэффициент запаса на трещины.

,   можно сразу

получить потребное усилие предварительного натяжения арматуры по формуле:

от центра тяжести сечения арматуры до противоположной грани ядра сечения.

Коэффициент запаса на трещины принят Кт — 1,1.

Учет потерь предварительного натяжения от ползучести и усадки бетона производится по ВТУ. В. предлагаемой конструкции период времени между изготовлением и установкой блоков будет измеряться месяцами, поэтому основная часть усадочных деформаций произойдет до натяжения арматуры. Меньше будут и потери от ползучести.

В бетоне, укладываемом на месте, и в бетоне плиты проезжей части, не подвергающемся предварительному обжатию, должно производиться определение напряжений по 1-й стадии работы железобетонного сечения. При этом условные растягивающие напряжения не должны превышать допускаемых . Если это условие не будет выполнено, то для предупреждения недопустимого раскрытия трещин необходимо укладываемый на месте бетон и плиту проезжей части подвергнуть предварительному обжатию. Для этого нужно часть пучков укладывать в оболочке, чтобы их можно было натягивать после омоноличивания конструкции.

Кроме проверки указанного условия, необходимо определять напряжение в основных сечениях конструкции во всех стадиях ее работы. При этом по стыкам блоков не должно быть растягивающих напряжений. Определение напряжений в стадии эксплуатации производится с учетом разных марок бетона в рассматриваемом сечении.

При монтаже допускаемые напряжения на сжатие могут быть повышены на 30%.

Величина натяжения предварительно напряженной арматуры, устанавливаемой во время монтажа, находится из условия недопущения появления растягивающих напряжений по верхнему сечению стыка блоков от собственного веса блоков и бетона, укладываемого на месте.

Для обеспечения сжимающих напряжений по низу блоков нужно уменьшать силу предварительного напряжения арматуры, устанавливаемой одновременно с установкой блоков, для чего можно применять натяжение арматуры в две стадии.

Следует определять также изменение предварительного натяжения от упругого обжатия и постоянной нагрузки, действующих совместно. Изменение величины предварительного натяжения во время монтажа может быть определено по способу, рекомендованному в книге Н. А. Калашникова Комбинированный напряженно-армированный бетон. Ввиду весьма малого изменения величины расчетного предварительного натяжения арматуры за счет упругих деформаций бетона в данной конструкции (порядка 2—4%) учет этого изменения производится после окончательного подбора сечения. Расчет на главные напряжения производится по упругой стадии работы сооружения. Перерезывающая сила в сечениях пролетного строения с криволинейным очертанием нижней грани определяется с учетом действия момента от внешней нагрузки и сил предварительного натяжения по формуле:

где: Q0 — перерезывающая сила, подсчитанная без учета кривизны;

а — угол наклона касательной в данном сечении;

— среднее напряжение в нижней    криволинейной

  плите, соответствующее максимальному Q0. F0 — площадь нижней криволинейной плиты с вутами .

Опоры рассчитываются как внецентренно сжатые стойки, жестко заделанные в фундамент.   Генеральные размеры опор уточняются после определения прогиба середины речного пролета от временной нагрузки. Прогиб не должен превышать допускаемого по ТУ. В запас прочности на речные опоры передается вся тормозная сила с ригеля Т-образной рамы. Длина загружения при этом принимается равной длине ригеля.

При величине берегового пролета, равной половине речного, положительный момент в опоре от временной нагрузки существенно превышает отрицательный момент (имеется в виду первая слева речная опора). Действие положительного момента от временной нагрузки в целесообразной степени нейтрализуется созданием отрицательного момента от постоянной нагрузки путем увеличения длины береговой консоли на один блок по сравнению с речной.

Температурные воздействия на опоры ввиду их малой величины не учитываются. Опоры рассчитываются по первой стадии работы железобетона.

Для увеличения ядра сечения опоры проектируются пустотелыми с тонкой стенкой. При среднем ледоходе толщина стенок опор при постановке диафрагм может быть принята равной 30 см. В пределах колебания горизонта ледохода стенки опор армируются.

Расчет опор на опрокидывание в стадии эксплуатации не производится. Во время монтажа пролетного строения коэффициент запаса его на опрокидывание должен быть обеспечен без учета работы бетона опор на растяжение.

Выше было показано, что пролетные строения, запроектированные по предлагаемой статической схеме, могут быть применены без изменения сечения для различных по величине пролетов в мостах с количеством пролетов два и более. Отсюда вытекает принципиальная особенность в порядке расчета: пролетное строение должно проектироваться как типовое для интервала пролетов 40—100 м, в котором рационально применение предлагаемой конструкции пролетного строения с навесной его сборкой.

Подбор сечения ригеля рекомендуется делать в трех-пролетном мосту (см. рис. 6). Конструкция блоков пролетного строения выбирается с учетом возможности применения их в мостах различных пролетов.

Правильность назначения размеров элементов рамы в первую очередь определяется величиной прогиба шарнира от временной нагрузки. Жесткость ног в трехпролетной раме принимается при этом минимально допустимой по прогибу в середине пролета. Возможность применения ригеля, рассчитанного по симметричной трехпролетной схеме в мостах с различным количеством пролетов и различной разбивкой на пролеты, а также и с различной высотой опор, обеспечивается индивидуальным подбором жесткости опор для каждого конкретного мостового перехода. Таким образом, так же как и при типовом проектировании, подбор сечений и конструирование ригеля производятся без привязки к каким-либо местным условиям.

Если удовлетворены требования жесткости пролетного строения, производится ориентировочный подсчет собственного веса пролетного строения и определяются величины моментов и перерезывающих сил в сечениях от постоянной и временной нагрузок. По полученным для различных пролетов максимальным моментам и перерезывающим силам производится подбор сечений. Затем пролетное строение разрезается на блоки, назначается количество арматурных пучков и количество проволок в них, составляется предварительная схема последовательности монтажа пролетного строения.

Проверяется сечение верхней плиты короба на монтажные нагрузки и на восприятие сил предварительного напряжения.

Затем определяется вес блоков и пролетного строения. Определяются расчетные усилия и напряжения по стыкам блоков от эксплуатационных нагрузок.

Ординаты линий влияния лишних неизвестных, необходимые для построения линий влияния усилий по стыкам блоков, могут быть определены графически. Если сечения, принятые по стыкам блоков ригеля, и сечения ног рамы удовлетворяют полностью требованиям прочности и жесткости от эксплуатационных нагрузок, то производится расчет ригеля по стыкам блоков и ног рам на монтажные нагрузки. Подсчитывается коэффициент запаса на опрокидывание пролетного строения. Определяются требующиеся усилия в монтажных сжимах и их местоположение по высоте блоков. При этом уже должен быть известен вес передвижных подмостей и иного монтажного оборудования, передвигающегося по собираемому пролетному строению.

Работа по расчету и конструированию пролетного строения производится одновременно с разработкой типовой технологической схемы организации работ по постройке моста. На изготовление блоков пролетного строения составляется отдельная технологическая схема, предусматривающая централизованное изготовление блоков пролетного строения.