14. Определение усилий в элементах проезжей части и главных балок металлических пролетных строений. Проверка прочности сечений стальных балок. Расчет пролетных строений со сплошной стенкой

Определение усилий в элементах проезжей части и главных балок

В настоящее время существует различные методы пространственных расчетов, которые позволяют определить усилия во всех элементах пролетных строений. Точность и достоверность результатов расчетов в значительной степени зависят от правильности выбора расчетной схемы сооружения.

ПЛИТА ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ

Строгое определение усилий в элементах ортотропной плиты достаточно сложно и может быть выполнено на основе методов строительной механики и теории упругости. Обычно при расчете ортотропной плиты используют метод конечных разностей или метод конечных элементов. Но при расчетах плиты на местное действие нагрузки с достаточной точностью можно определить уси­лия в её листе, продольных и поперечных ребрах приближенно с учетом особенностей их работы.

Продольные балки балочной клетки

Продольные ребра ортотропной плиты работают на местное действие временной и постоянной нагрузок на пролете между поперечными ребрами и в составе поперечного сечения пролетного строения на общее действие временной и постоянной нагрузок.

При расчете продольных ребер на местное действие нагрузки следует учитывать, что они являются неразрезными на упругих опорах, которыми являются поперечные ребра.

Упругость опирания продольных ребер зависит удаления их от стенки главной балки (рис.1). Чем дальше от стенки главной балки, тем упругость опоры меньше, а чем ближе, тем больше. Можно считать, что продольное ребро, находящееся у главной балки, работает как балка на жестких опорах. По мере удаления от главной балки условия работы продольных ребер в большей мере соответствуют работе балок на упруго оседающих опорах.

Поперечные балки балочной клетки

Поперечные ребра на участке между стенками работают как балки с защемленными концами, а за пределами стенок как консольные балки. Постоянная и временная нагрузки на поперечные ребра передается продольными ребрами в узлах их объединения в виде сосредоточенных грузов.

При приближенном расчете поперечные ребра в пролете L₁ между главными балками можно рассчитывать как разрезные на двух жестких опорах. Вместе с тем следует помнить, что при более строгом расчете следовало бы учитывать их упругое защемление в местах присоединения к стенкам главных балок.

Главные балки.

Проверка прочности сечений стальных балок

Прочность сечений стальных балок мостов проверяется по касательным, нормальным и приведенным напряжениям.

Проверка прочности по касательным напряжениям в соответствии с п. 4.30 СНиП 2.05.03-84* производится с учетом ограниченных пластических деформаций по формуле

, (1)

где Q - расчетное значение поперечной силы в рассматриваемом сечении балки;

I - момент инерции этого сечения;

S-статический момент отсекаемой части сечения относительно его центра тяжести ;

R_s- расчетное сопротивление материала стенки;

m - коэффициент условий работы, равный 1 для автодорожных и городских мостов;

₂- коэффициент, учитывающий ограниченные пластические деформации, определяемый по формуле

₂ =1.25-0.25(_min,ef/_max,ef)

в которой

_min,ef ,_max,ef - значения минимальных и максимальных касательных напряжений в сечении стенки, вычисленные в предположении упругой работы.

Проверка прочности по нормальным напряжениям выполняется в соответствии с п. 4.26 СНиП 2.05.03- 84* с учетом ограниченных пластических деформаций в сечении по формуле

, (12.2)

где М - расчетное значение изгибающего момента в сечении;

W_n - минимальный момент сопротивления сечения с учетом ослабления

( нетто), определяемый с учетом эффективной ширины сжатого пояса, включаемой в работу;

 - коэффициент, учитывающий ограниченное развитие пластических деформаций в сечении, определяемый при одновременном действии в сечении изгибающего момента и поперечной силы по формулам:

при _m 0.25R_s  = ₁;

при 0.25R_s<_m R_s = ₁ при этом 0  ₁;

где ₁ – коэффициент, принимаемый для двутавровых, коробчатых и тавровых сечений по ниже приведенной табл.61 СНиП 2.05.03-84*, для кольцевых сечений равным 1.15, а для прямоугольных сплошных и Н- образных 1.25;

_m= -среднее касательное напряжение в стенке балки;

= ;a= ;b= - для коробчатых сечений;

b= -для двутавровых сечений;

- - предельное значение поперечной силы, определяемое по формуле

,

в которой вычисляется по вышеприведенной формуле.

Эффективную ширину пояса b_ef при вычислении W_n следует определять по формуле b_ef = ,

где - редукционный коэффициент, принимаемый с учетом ограниченных пластических деформаций по табл. 62 СНиП 2.05.03-84* в зависимости от коэффициента , являющегося отношением минимальных _min и максимальных _max напряжений на рассматриваемом участке ортотропной плиты(рис.12.4), определяемых расчетом простран­ственной конструкции в упругой стадии;