книги из ГПНТБ / Руководство по определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов
..pdfб. Расчет наклонных сечений по поперечной силе
Предельная временная эквивалентная нагрузка определяется по формуле
|
0.68Р [А |
(1+ + 2J _ 0,98 г Р пр |
|
kn= |
------ !=-------------- |
-------- ---------------, |
(51) |
где
(3= 0 , 9 2 ^ + ° ^ V ? n P. |
(52) |
Для определения величины Q предварительно строится оги бающая эпюра скалывающих напряжений по нормам, по кото
рым рассчитывалось пролетное строение (рис. 5), с использова нием формул
|
|
^0 = |
_Оо_ |
|
|
(53) |
|
|
|
Ьг |
|
|
|||
|
|
|
|
Qj_ |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
(54) |
|
|
|
|
bz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Q0 |
и Q,clj2 — максимальные |
поперечные |
силы |
для |
сечении на |
||
опоре |
и |
в середине пролета, |
кгс; b — расчетная |
ширина балки |
|||
(плиты), |
см; 2 » 0,85/i — плечо |
|
внутренней |
пары |
сил, |
см. |
|
На указанной эпюре выделяется участок длиной с и опреде ляется площадь Q (в кгс/см).
Класс главной балки определяется по формуле (50).
30
4.3. к л а с с и ф и к а ц и я п о в ы н о с л и в о с т и
Расчет по выносливости производится на действие изгибаю щего момента в сечениях, проверяемых при расчете на прочность.
А. РАСЧЕТ ПЛИТЫ БАЛЛАСТНОГО КОРЫТА
Предельная временная эквивалентная нагрузка плиты на
участке между ребрами определяется по формуле |
|
|
|
||
?B= P[0,875/U1 +I^i) + S a ] - 2 A |
|
, |
(55) |
||
Для внешней консоли плиты |
|
|
|
|
|
Р [0,875/Сн (1 + N) (0.5Ц + Я , -0 ,5 5 )2 + ip /K+ 2PTJr] - |
Sp l\- 2 P ^ |
||||
q ° ~ |
(0,5/ш + Я + e — 0,5В)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(56) |
где 2 р — интенсивность постоянной нагрузки на плиту |
(по резуль |
||||
татам обследования). |
|
|
|
|
|
Величина (3 определяется: |
|
|
|
|
|
а) при расчете по напряжениям в бетоне |
|
|
|
||
|
1’1^рб^пр . |
|
|
(57). |
|
|
р |
"/’ |
|
|
|
|
|
|
|
||
где Ц р — расчетное сопротивление |
бетона на изгиб |
в |
расчетах |
||
на выносливость при р = 0 |
(по табл. 3); |
бетона |
при |
||
£рб — коэффициент |
к расчетным |
сопротивлениям |
|||
р>0 (по табл. 4); |
бетона на сжатие |
при |
из |
||
—допускаемое |
напряжение |
||||
гибе по расчетным нормам, по которым проектирова лось пролетное строение (приложение 14);
б) при расчете по напряжениям в арматуре
0-95Ц/?; .
(58)
~ ^ T J'
где 7?'—расчетное сопротивление арматуры на выносливость
при р=0; £ра — коэффициент к расчетным сопротивлениям арматуры
на. выносливость при р^О (по табл. 5);
—допускаемое напряжение в арматуре но расчетным/ нормам, по которым проектировалось пролетное строе
ние (см. приложение 13). |
определяется |
по формуле |
Класс плиты балластного корыта |
||
Кв= 0,95— % |
' |
(59) |
31.
Б. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ
Предельная временная эквивалентная нагрузка определяется
по формуле |
|
’ |
р4г*н(1 + р.) + |
|
|
К = — —----------------------------- |
. |
(60) |
величина р — по формулам (57) и (58). |
|
|
Класс главной балки определяется по формуле |
|
|
Кв= 0,85 — |
—г- б. |
(61) |
4.4. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СОВМЕСТНОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ СИЛОВЫХ ФАКТОРОВ И НЕБЛАГОПРИЯТНОГО ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Классификация по совместному |
воздействию |
производится |
в случаях, когда Кэ'< kp6Knp, по тем |
же формулам, |
что и класси |
фикация по выносливости бетона (п. 4.3) с заменой в формуле
(57) крбК ’пр на /?..
Пример классификации ребристого пролетного строения при веден в приложении 15.
Г л а в а 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ПУТЕМ ПРИВЯЗКИ ИХ
КТИПОВЫМ ПРОЕКТАМ (СПОСОБ 3)
Дприложении 16 приводятся основные данные по некоторым типовым проектам пролетных строений из железобетона без преднапряжения: величина перекрываемого отверстия, расчетный
пролет и полная длина пролетного строения, поперечное сечение его с указанием количества и диаметра стержней арматуры в середине пролета и на опоре, вид водоотвода и количество диа фрагм, а также расчетная нагрузка, год выпуска проекта и на именование организации, составившей его. В этом же приложе нии приведены минимальные классы элементов пролетных строе
ний по |
прочности, |
выносливости и по |
совместному воздействию |
||
в единицах эталонной нагрузки |
Н1. |
Определяющим, |
сечением |
||
главных |
балок во |
всех случаях |
является середина |
пролета, |
|
а в плитах балластного корыта — сечения |
II или |
III (см. рис. 1). |
Для установления возможности определения |
грузоподъемно |
|
сти обследуемого пролетного, строения по |
этому способу необхо-. |
|
димо сопоставить данные, приведенные в |
указанной ведомости |
|
с данными, полученными при осмотре и обмере его.
32
Проверку необходимо произвести по всем размерам попереч ного сечения, по продольным размерам, а также по виду водо отвода и по количеству диафрагм. Кроме того, надо сопоставить данные о годе выпуска проекта с годом изготовления пролетного строения. Если все эти показатели совпадают с проектными, то следует измерить диаметр рабочей арматуры по меньшей мере в одном месте, произведя, в случае необходимости, вскрытие за щитного слоя бетона.
При совпадении указанных сведений определение грузоподъем ности обследуемого пролетного строения может быть произве дено по данным о классах заранее проклассифицированных ти-. повых проектов.
При наличии в обследованном пролетном строении неисправ ностей, влияющих на грузоподъемность, оно должно быть пере считано с учетом этих неисправностей (гл. 6).
Г л а в а 6. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ НА ЕГО ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ
6.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ
При расчете должно быть учтено влияние неисправностей, указанных в п. 2.3.
Данные об указанных неисправностях, их расположении и размерах берутся из «Карточек обследования железобетонных пролетных строений», заполняемых при цбследовании мостов (приложение 2).
6.2.УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ОСЛАБЛЕНИЯ АРМАТУРЫ КОРРОЗИЕЙ
ИВЫКЛЮЧЕННЫХ ИЗ РАБОТЫ СТЕРЖНЕЙ
При наличии в пролетном строении дефекта в |
виде |
корро |
зии рабочей арматуры или стержней, выключенных |
из |
работы |
(п. 2.3), наряду с перерасчетом сечений, в которых действуют наибольшие усилия, необходимо классифицировать сечения с вы ключенной из работы арматурой, а также с арматурой, ослаблен ной коррозией.
Учет ослабления арматуры коррозией и выключенных из ра боты стержней производится путем введения в расчетные фор мулы классификации фактической площади сечения стержней рабочей арматуры, (способ 1, гл. 3) или относительного измене ния площади сечения арматуры / (способ 2, гл. 4), определен ных при обследовании пролетного строения.
Величина относительного изменения площади арматуры оп ределяется как отношение поперечного сечения продольной
2 З а к а з 1023 |
33 |
рабочей арматуры с учетом ослабления ее коррозией и выключен ных из работы стержней (Еа) к площади той же арматуры, без учета ее ослабления (/7J
|
. __ / j _ ___ я / a — ntfo — Поfa |
(62) |
||
|
J |
F 4 |
n /a |
|
где n — число |
стержней |
рабочей |
арматуры, |
принимаемое в за |
висимости от |
ширины элемента |
и расстояния |
между стержнями |
|
(считая его постоянным); для плитных пролетных строений пред
полагается однорядное, для ребристых — двухрядное |
расположе |
||
ние арматуры; пх— число стержней, |
поврежденных |
коррозией; |
|
п2 — число стержней, |
выключенных из |
работы; fa — площадь се |
|
чения одного стержня, |
не поврежденного коррозией; /д — площадь |
||
ослабления сечения одного стержня коррозией.
6.3. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ПОТЕРИ СЦЕПЛЕНИЯ С БЕТОНОМ СТЕРЖНЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ РАБОЧЕЙ АРМАТУРЫ
При наличии в пролетном строении участков с арматурой, по терявшей сцепление с бетоном, перерасчету подлежит сечение на данном участке без учета стержней, выключенных из работы. При этом расчет производится по наибольшему изгибающему моменту В пределах данного участка.
6.4. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ТРЕЩИН В СЖАТОЙ ЗОНЕ
При наличии трещин, заходящих в сжатую зону бетона, не обходимо по данным испытания пролетного строения (эпюре
раскрытия трещины) установить |
фактическую высоту |
сжатой |
зоны х" (п. 2.4). Далее следует |
определить расчетный |
предель |
ный изгибающий момент по расчету на прочность Мщ, .по фор мулам (26) и (27).
Если момент от испытательной нагрузки, при котором изме
рялась величина х |
|
Жи>0,8Л4пр, |
(63) |
то дальнейшие расчеты ведутся, исходя из высоты сжатой зрны
х. = хЦ.
ФФ
Если Л4и<0,8Мпр, то определяется стабильная высота сжатой зоны '
*Ф
Х а.
1,5-г 0,63
Мк |
(64) |
•44[jp |
|
где х £ — высота сжатой зоны, определенная по эпюре раскрытия
трещины при испытании; Мп— момент от испытательной нагрузки в рассчитываемом сечении; Мщ, — расчетный предельный изги бающий момент.
34
Для учета влияния трещины в сжатой зоне на прочность по из гибающему моменту следует установить расчетную высоту сжа той зоны по формуле (26).
Если |
Хф>х, то определение |
предельного изгибающего мо |
мента производится в соответствии с указаниями п. 3.2. |
||
Если |
хф< х, то предельная |
величина изгибающего момента |
с учетом |
влияния трещин определяется по формуле (27) с под |
|
становкой в нее Х'ф вместо х. |
|
|
Учет влияния трещин, заходящих в сжатую зону бетона, при расчетах на выносливость производится следующим образом. Если высота сжатой зоны бетона Хф больше, чем по расчету на выносливость, определенная в соответствии с указаниями п. 3.3, то предельная временная нагрузка на выносливость бетона и ар матуры определяется по формулам п. 3.3.
Если высота сжатой зоны Хф меньше, чем по п. 3.3, то пре дельная временная эквивалентная нагрузка с одного пути по вы
носливости бетона определяется по формуле |
|
||
К |
2 < Р |
£ ’ |
(65) |
а(1 — а) е |
|||
где м'ар— предельный |
изгибающий |
момент при расчете |
на вы |
носливость, определяемый по формулам (66) и (67).
Предельный момент при расчете на выносливость по бетону определяется по формулам: >
а) для прямоугольного сечения, а также для таврового сече
ния при л:ф< ^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
- 4 “ кЛ ^ ф |
(л0 - |
^ г) ; |
(66) |
||
б) для таврового сечения при |
> |
ft'n |
|
|
|
||
Мinp ■ О ^ 6R |
0Х . (Л0 |
о |
) |
о |
(-*ф—6п)2 |
X |
|
Х ф |
|||||||
|
Х ( * „ - * ) ( л 0-- § -А и- ^ |
) > |
(67) |
||||
где Хф — фактическая высота сжатой зоны, определяемая |
по фор |
||||||
муле (64). |
|
|
|
|
|
|
|
Классификация сечений по выносливости арматуры с учетом |
|||||||
трещины, заходящей в сжатую зону, нё производится. |
|
||||||
6.5. |
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ НАКЛОННЫХ ТРЕЩИН |
|
|||||
При наличии |
в |
главной |
балке |
наклонных трещин |
следует |
||
определить классы пролетного строения по выносливости хому тов и отгибов.
Для расчета выбирается хомут или отгиб, пересекающий на клонную трещину в месте ее наибольшей ширины. Необходимо
2* |
35 |
произвести испытание пролетного строения (п. 2.4), |
при котором |
||
должны быть получены следующие данные: |
|
||
Л„ — изменение раскрытия |
трещины в месте пересечения ее |
||
. хомутом |
или отгибом |
под испытательной нагрузкой, см; |
|
Qn— величина |
поперечной |
силы от испытательной нагрузки |
|
в сечении у конца трещины в сжатой зоне, приходяща |
|||
яся на рассчитываемый элемент. |
напряжений |
||
Прежде всего |
необходимо |
определить величину |
|
в хомуте или отгибе от испытательной цагрузки |
|
||
|
° = |
='р + а,м |
(68) |
где ор—-напряжение в хомуте или отгибе от его |
растяжения |
||
при раскрытии трещины, кгс/см2; |
|
||
0И— напряжение в хомуте или отгибе от его изгиба при рас |
|||
крытии трещины, кгс/см2.
Напряжения в хомуте или отгибе определяются по формулам
|
|
A„£a Sin а |
(69) |
|
|
|
|
|
|
0,16£adA„ cos а |
(70) |
|
|
°Н— |
|
Здесь.. £ а — модуль |
упругости стали, кгс/см2; с?—диаметр |
||
стержня, |
см; а — угол |
между направлением трещины и рассмат |
|
риваемым |
хомутом |
или отгибом; ар— приведенная |
длина |
стержня при работе его на растяжение, принимаемая для арма
туры периодического |
профиля ap= 9 d и для |
гладкой арматуры |
ар= Ш \ |
|
|
где I — момент инерции-арматурного стержня; |
принимаемый k = |
|
k — коэффициент |
отпорности основания, |
|
= 120 dR, где R — марка бетона.
Предельная эквивалентная нагрузка при расчете хомутов или отгибов в месте пересечения их наклонной трещиной на вынос
ливость определяется по формуле |
|
|
|
К |
RaQu |
2ке |
(71) |
aQfce |
|||
где Ra.' — расчетное сопротивление |
арматуры на |
выносливость, |
|
определяемое по указаниям |
п. 1.8 при |
|
|
gp q p
Р =
Qp, Qh — полная площадь и площадь, загружаемая временной нагрузкой для линии влияния поперечной силы в се чении у конца наклонной трещины в сжатой зоне.
30
6.6. УЧЕТ в л и я н и я ТРЕЩИН, ОТДЕЛЯЮЩИХ ПЛИТУ ОТ СТЕНКИ
При наличии в главной балке горизонтальной трещины, от деляющей плиту от стенки, следует определить класс пролетного строения по выносливости хомутов, пересекающих трещину.
Для расчета выбирается хомут, пересекающий трещину в ме сте наибольшего ее раскрытия. Должно быть проведено испыта ние пролетного строения (п. 2.4) и получены следующие данные:
Дп_1 — изменение раскрытия трещины в месте пересечения ее с хомутом или отгибом под испытательной нагрузкой, измерен ное перпендикулярно трещине, см; Д„_2—сдвиг кромок трещинщ в' том же месте и под той же нагрузкой, см; qa — равномерно распределенная нагрузка на плиту в месте измерения перемеще-. ния кромки трещины, определяемая по формулам (5) или (6) с заменой в числителе 3,5 на величину осевой нагрузки от испы
тательного поезда; kn — равномерно распределенная- |
нагрузка, |
эквивалентная нагрузке от испытательного поезда |
при длине |
загружения, соответствующей загружаемому участку линии влия ния поперечной силы для сечения у места измерений и при а = 0 .
Предельная эквивалентная нагрузка определяется по формуле
где
|
|
0,16£а^ |
|
(73) |
|||
|
|
~ щ г |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
а р Ч н |
|
|
(74) |
||
|
|
|
|
|
|
||
В этих формулах: |
|
|
поперечной силы для |
сече |
|||
й р и йд — площади линии влияния |
|||||||
|
ния у места измерений, загружаемые, соответственно, |
||||||
|
постоянной и временной нагрузками; |
нагрузки |
на |
||||
р — отношение |
эталонной |
эквивалентной |
|||||
|
плиту, определяемой по формулам (5) или (6), к эта |
||||||
• |
лонной эквивалентной |
нагрузке при загружении |
пло- |
||||
щади линии |
влияния |
йд |
по таблице |
приложения |
1; |
||
Ь— толщина стенки в месте |
измерения перемещения |
кро |
|||||
|
мок трещины, см. |
|
|
|
|
|
|
Остальные обозначения те же, что и в п. 6.5. |
|
|
|
||||
|
6.7. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ РАКОВИН И СКОЛОВ БЕТОНА |
|
|
||||
Расчет |
по изгибающему моменту на прочность |
сечения, |
в ко |
||||
тором имеются -раковины или сколы бетона, производится в сле дующем порядке.
37
Прямоугольное сечение
Высота сжатой зоны (в см) определяется по формуле
х 0 = 7У?а -^а^а F ^О^пр |
(75) |
bRnp |
|
предельный изгибающий момент по формуле |
|
М пр.о.= М пр - FoRnpz0. |
(76) |
В этих формулах: Мпр — предельный изгибающий |
момент, опре |
деляемый по формулам п. 3.2, с заменой х на Xq; |
F0— площадь |
ослабления поперечного сечения раковиной или сколом в сжатой зоне бетона (в см2), высота которой определена предварительно без учета повреждения; г0 — расстояние от растянутой рабочей арматуры до центра тяжести площади ослабления бетона, см.
Тавровое сечение
(при расположении нейтральной оси в пределах ребра) Высота сжатой зоны бетона определяется по формуле
F&Ra FaRa |
(6П 6) ^„^пр+ FpRnp _ |
(77) |
*0= |
bRnp |
|
|
|
|
предельный изгибающий момент по формуле |
(78) |
|
M np.0 = |
M np- F 0Rnpz0. |
|
При расчетах на выносливость учет ослабления поперечного сечения производится аналогично. Положение нейтральной оси определяется из уравнения
5б -f F\ri (*0 — а ) —F0(г0 — Л0 + x'i) — Fati [К — .Ко) = 0, (79)
где 5б — статический момент сжатой зоны бетона (в см3), (без учета повреждения бетона) относительно нейтральной оси' ослаб ленного сечения.
Момент инерции (в см4) приведенного (к бетону) сечения,
ослабленного раковиной или |
сколом, |
определяется |
по формуле |
Jo — J ■—Fo (zq — ho -f- Xq)", |
(80) |
||
г д е /' — приведенный момент |
инерции |
(в см4) ' без |
учета бетона |
растянутой зоны и повреждений относительно нейтральной оси ослабленного сечения. '
Предельные изгибающие моменты по выносливости бекона и арматуры определяются по формулам:
м'б= Лб/У 0; |
(8 1 ) |
•*о
(82)
n '[h0— •*£>)
38
Г л а в а 7. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. УСТАНОВЛЕНИЕ РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ
7.1. КЛАСС НАГРУЗКИ
Класс нагрузки определяется отношением эквивалентной на грузки от классифицируемого подвижного состава к эталонной нагрузке:
при расчете главной балки
(83)!
при расчете плиты балластного корыта
!/■ |
Р ш а х |
(84) |
|
Д ° ~ |
3,5 ’ |
||
|
где k0—эквивалентная нагрузка от классифицируемого подвиж ного состава (в тс/м пути) для линии влияния того си лового фактора, на который ведется расчет;
Рmax— наибольшее давление на ось классифицируемого по движного состава, тс.
Эквивалентные нагрузки ko вычисляются при невыгоднейшем положении подвижного состава по формуле
k0 |
■ЪРт |
(85) |
|
' |
|
где' Pi — давления на оси подвижного состава, тс; tji — ординаты линии влияния под грузами; Q&— площадь загружаемой линии влияния.
Эквивалентные нагрузки и классы обращающихся на желез ных дорогах СССР локомотивов, грузовых вагонов и транспор теров при расчете главных балок приведены в приложениях 17—31. В тех случаях, когда в составе грузового поезда за ло комотивом расположен хотя бы один восьмиили шестиосный вагон или в составе поезда следуют один за другим два или более таких вагонов, класс нагрузки принимается по таблицам приложений 17 или 18 как для поездов, составленных полностью из восьмиили шестиосных -вагонов с соответствующими локо мотивами.
7.2. СРАВНЕНИЕ КЛАССОВ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ С КЛАССАМИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Определенные по указаниям глав 3—6 классы главных балок' по прочности, выносливости и совместному воздействию . сравни ваются с наибольшими классами обращающихся _в настоящее время на сети железных дорог нагрузок, установленными по гра-' фикам на риа 6, с учетом длины загружения X и коэффициента
39