книги из ГПНТБ / Гибшман М.Е. Теория расчета мостов сложных пространственных систем
.pdf§ 33. РАСЧЕТ СЕЧЕНИЙ НА ДЕЙСТВИЕ УСАДКИ, ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ БЕТОНОВ И СОПРОВОЖДАЮЩЕЙ ИХ ПОЛЗУЧЕСТИ
Рассмотрим случай, когда в сечении возникают только деформации, обусловленные усадкой бетона или воздействиями на него температур но-влажностного режима окружающей среды. Усилия от внешних на грузок N = М ѵ = М w = 0.
В приведенных ранее формулах учтены деформации усадки гуі каждого участка сечения в предположении, что каждый участок с оди наковыми свойствами бетона имел бы одинаковые деформации усадки в любой точке, если бы деформировался свободно. Следовательно, урав нения (IV.33) и (IV.34) непосредственно применимы для этого случая и упрощаются, так как внешние нагрузки отсутствуют, а в правой части уравнений (IV.35) исчезают все члены, содержащие начальные усилия во всем сечении или на отдельных его участках.
Деформации еуі можно определять по формулам (IV.2), (IV.6) и (IV.7). Можно учесть и более сложный случай, когда усадочные или температурно-влажностные деформации распределяются по линейному закону на каждом участке в случае его свободного деформирования. Тогда для каждого участка заданы во времени законы изменения еуі, Тсуг и Тюуо Все формулы расчета при этом останутся без изменения, но вместо у0 или его производных надо будет вводить уѵ — уѵуі, а вместо y w — разность y w — y wyг. Вычитаемые значения известны, их следует переносить в правые части уравнений, т. е. формулы (IV. 15) примут вид:
|
Nt = Noi е ~ (ptJr E i F i e ~ |
b |
(е;- е у;) ев*<йрг; |
|
||||||||
|
ф* $ |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ь |
|
|
|
(IV.43) |
|
M .l = M üete-*i*t. + Et / , ie-***t $ (yv- y vyi) e ^ ^ |
|||||||||||
|
M wi = Mwoie |
|
|
|
Ь |
|
|
|
|
|||
|
|
|
ф<$ (Ÿw—w ) |
Ф<d4V |
||||||||
|
Свободные члены выражения (IV.23) запишутся в форме: |
|||||||||||
|
|
|
т |
|
т (m-f1—/) |
у |
|
|
у—п |
|
|
|
|
Ф* = 2 |
Et Ft dwi 2 |
Буг |
2 |
( - « г Г - 1 С |
(<*) + |
|
|||||
|
т |
|
г = 1 |
у'= 1 |
|
п= 1 |
у 3 |
т |
|
|
||
|
|
т |
Г |
(т+і-у)(т+1—у)'| |
|
|
|
|||||
+ |
2 |
^ |
2 |
17сг |
Тсуг |
+ * w i7®i |
4 w y l J > 2 |
'“ і) " " 1 С |
( а У |
|||
|
г = 1 |
/= 1 |
|
|
|
|
|
гг= 1 |
|
т |
(IV.44) |
|
|
|
|
т |
|
т (гп+ 1—0 |
! |
|
|
у—/г |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Ф3 = 2 |
£г Fl dvi 2 |
еуг |
2 |
( - « і ) пГ-!і С |
(а) + |
|
|||||
|
т |
|
і= 1 |
/= 1 |
|
п~ 1 |
/ |
т |
j—n |
|
||
+ |
|
т |
Г |
(т+1—/) (т+1—/)| |
|
|
||||||
2 |
еі |
2 |
I7»* |
Тшуг |
+Кiivi |
Tcyy J 2 (—ai)n~lС (a), |
||||||
|
« = |
1 |
f = l |
|
|
|
|
|
n— 1 |
|
m |
|
|
, |
|
|
„ |
|
|
|
|
(m — !) |
|
|
a Фх останется без изменения, но только N = 0.
Изменятся также правые части уравнений (IV.35). Все
(k-j) |
(*—/) |
__ |
_ (k-n |
N0 = Noi = M v0 |
= Mvoi = Mwoi = Mwo = О, |
a в двух последних уравнениях прибавятся соответственно члены:
™ |
|
Г |
<*+ 1—/> |
kwi I w i |
(A+I-/)] |
|
a i)n |
!~п |
||
1 = 1 |
1= |
I VI |
Ѵѵуі |
Ушуі J |
ZA (' |
1 ^ |
(a)> |
|||
1 |
|
|
|
n = |
1 |
|
k |
(IV.45) |
||
™ |
|
(*+1- / > |
, |
(*+!-/)! |
|
|
|
|
||
|
2il ( |
^î)™ |
i - ' 1 |
|||||||
~Ь 2A E} |
/ = |
LIwi |
Утуі ~Ь ^vi Ivi |
Уѵуі J |
1 ^ |
(®)- |
||||
i = 1 |
1 |
|
|
|
n = |
1 |
|
k |
|
Если все участки сечения имеют одинаковую температуру, посто янную во времени или изменяющуюся по какому-либо закону, напри мер по формулам (IV.8) и (IV.9), то в статически определимых конструк циях никаких усилий и ползучести от изменения температуры не воз никает.
Однако можно принять, что каждый участок сечения имеет свою температуру, постоянную по всему участку или изменяющуюся линей но, а во времени изменяющуюся во всех точках этого участка по одному закону. В первом случае можно полагать ет = гуі и рассчитывать се чение как на равномерную усадку в пределах каждого из участков. Во втором случае надо задать еще уѵуі и ywyi, зависящие в данном случае от температуры, и рассчитывать сечение с учетом формул (IV. 43) — (IV.45).
Следовательно, приведенный метод применим для расчета сечения на влияние равномерно или линейно меняющейся по участкам усадки, температурных или влажностных, деформаций с учетом ползучести материала каждого участка сечения конструкции.
§ 34. РАСЧЕТ СЕЧЕНИЙ СИММЕТРИЧНЫХ ОТНОСИТЕЛЬНО ОДНОЙ ИЗ ГЛАВНЫХ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ОСЕЙ
В практике конструирования мостов очень часты случаи, когда се чение конструкции симметрично относительно одной из главных, цен тральных осей инерции. Сечения прямолинейных элементов почти всегда симметричные (рис. 48).
Если на симметричное сечение действуют изгибающие моменты М ѵ и M w или усадка, температура и влажность имеют характеристики, несимметричные относительно оси симметрии, то такое сечение надо рассчитывать как несимметричное. Для этого можно выделить отдель ные участки сечения так, чтобы центры тяжести трех каких-либо участков не лежали на одной прямой, и принять эти точки за / = 1, k — 2 и / = 3. Например, сечение из четырех различных участков (рис. 48, а), нагруженное несимметрично, можно условно разбить на пять участков с тем, чтобы центры тяжести 2 и 3 наклонных ребер не лежали на оси w.
Если симметричное сечение нагружено только в плоскости симмет рии (рис. 48, б) и имеет симметричные усадочные и температурно-влаж*
|
ностные деформации, то оно бу |
|||||||
|
дет деформироваться также сим |
|||||||
|
метрично. В |
этом случае выде |
||||||
|
ление новых |
участков |
(по типу |
|||||
|
рис. 48, а) нецелесообразно, так |
|||||||
|
как |
все |
усилия |
в направлении |
||||
|
перпендикулярно плоскости сим |
|||||||
|
метрии будут заведомо одинако |
|||||||
|
вые, а расчет с большим числом |
|||||||
|
участков более сложен. Однако |
|||||||
|
пользоваться |
приведенными |
ра |
|||||
|
нее формулами в случае, когда |
|||||||
|
центры |
тяжести |
всех |
участков |
||||
|
лежат на одной оси, |
нельзя, так |
||||||
|
как все А ц формул (Ш.ЗО) обра |
|||||||
|
щаются |
в |
неопределенности |
|||||
|
(dvi |
= 0). |
Вместо |
|
условий |
|||
|
(III.30) — (III.34) надо |
пользо |
||||||
|
ваться |
формулами |
(111.35) и |
|||||
Рис. 48. Симметричное сечение конструк |
вместо |
трех |
точек |
брать |
две |
|||
ции из материалов с разными упругими |
/ = |
1 и k = |
2. |
|
|
|
|
|
и пластическими свойствами |
Методика вывода систем диф |
|||||||
|
ференциальных |
уравнений |
и |
|||||
.других формул аналогична приведенной ранее, поэтому |
рассмотрим |
|||||||
уже готовые формулы для расчета |
симметричного |
сечения под дей |
||||||
ствием в плоскости симметрии переменных во |
времени усилий N и М |
и с учетом всех длительных процессов (индексы, обозначающие оси, опускаем).
Формулы для определения усилий в каждом участке сечения с оди наковыми свойствами:
|
4>t |
|
N i = N0ie - a^ * + E i Fi e |
^ ( е і _ |
еуг) е“^ Л р ,; |
|
о |
(IV.46) |
|
Vt |
|
|
|
|
М і ^ М оіе - аі ^ + Е і І і е- |
■г<Р ^ ( 7 _ |
Ту,)е“г 4>t d(pt. |
Формулы для определения постоянных коэффициентов системы дифференциальных уравнений:
|
т |
і |
j — n |
|
aU= |
2 |
El FI Ai ! 2 |
(—a,)«-J C |
(a); |
|
i — 1 |
n — 1 |
m |
|
|
m |
j |
I—n |
|
av = |
2 |
Et Fi Ai2 2 |
( - « i) " _ l 'C |
(a); |
i — 1 |
n = 1 |
m |
|
|
” |
E t (Ft d-i An -{- I t : A) |
i |
(—a i)n~ l |
І-п |
(a); |
||||||
|
Ь ц= S |
2 |
C |
||||||||||
|
|
г = 1 |
|
|
|
|
|
л = 1 |
|
m |
|
(IV.47) |
|
|
|
™ |
|
|
|
|
|
i |
|
l~n |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
(— a ;)"-> |
|
|
||||
|
b* i = |
2 |
E d F i d i A t o — Ii-.A) |
2 |
C |
(a), |
|||||||
|
|
‘= 1 |
|
|
|
|
П=1 |
|
m |
|
|
||
где A iu A i2 и Л |
принимают по |
формулам (III.35) при / = |
1 и А = 2. |
||||||||||
Переменные правые части системы дифференциальных уравнений |
|||||||||||||
определяются в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
т |
(т—І) ! |
|
|
|
т ( т + 1 —/) |
/ |
( - a ^ - i'c (ос); |
|
|||||
фі= 2 |
^ |
C(a)+ ^ E |
t F t 2 " e yJ ”2 |
|
|||||||||
1=0 |
|
m |
1= |
1 |
|
/=І |
|
n=l |
m |
|
|
||
m (m—j ) j |
|
|
|
m ( m + |
|
|
m |
|
|
||||
|
|
|
I — / ) / |
j—n |
|
|
|||||||
Ф.2 - 2 0 /W |
Q “ ) + 2 |
E i F i d t ^ j |
eyi |
2 |
(— a ,)» -1C ( a ) + } ( IV .48) |
||||||||
m |
|
m (m +1 —/) |
/ |
|
|
!—n |
|
|
|
|
|||
+ %ßiIi2 |
Tyi |
|
2 |
(-a,)" -i |
C (a). |
|
|
|
|||||
i=i |
|
i=i |
|
|
n—1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристическое |
|
уравнение 2 |
|
(m — 1)-й степени |
получается |
||||||||
после раскрытия определителя: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
m |
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
a y |
r " - i |
2 |
a 2 j rm~ |
|
|
|
|||
|
|
|
f = |
I |
|
|
j — 1 |
|
|
= 0, |
|
|
(IV.49) |
|
|
|
m |
|
|
|
m |
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
. 2 |
6 2; / " * - |
|
|
|
||
а постоянная ф* при k = |
1, 2, 3, |
.... 2т — 2 по формуле |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
щ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
^ Г |
У |
|
2 |
&і / < Г / |
|
|
|
|
|
^ |
= |
|
|
--------- = |
|
~ |
------------• |
|
(І Ѵ -5°) |
||
|
|
|
|
|
2 |
“2^ Г |
у |
|
2 |
ьѵЕ£~! |
|
|
|
|
|
|
|
/ = 1 |
|
|
/=і |
|
|
|
|||
Общие решения системы неоднородных дифференциальных урав |
|||||||||||||
нении дают деформации сечения и будут иметь вид: |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 т —2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е, --= |
|
g j - f C , |
ri 4 >t I r |
r |
|
|
|
||||
|
|
|
I= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m —2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
4>1£i4Г,£ L ^ |
, ‘+ c !m+ c î |
|
|
|
||||
|
|
|
i= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2m — 2 |
_ |
\ |
|
‘ ,= У |
|
^ ± ^ е г л (АІ1 + ъ А „ , + |
1= |
1 |
r l |
|
+ Л а ( C 2m - l + Q m - l ) + Л ;2 ( Q m ~f Q m )>
|
2 m— 2 |
_ |
V |
1 V ^ L± £ L ^ « P((I _ ^ )+ |
|
|
Л /=1 |
/7 |
H |
vQm-i -f- Qm-i Qm C2m) : Л. |
Переменные величины Сг определяются решением системы линей ных алгебраических уравнений:
2 т —2
I2—1 (а п + ' М 21) С і г Г |
Ѵ ‘ ф* = Ф 1; |
|
|
m—2 |
|
|
|
i=l |
|
|
|
2m—2 |
|
|
|
S K + ^ a 2r ) Q r r ‘- V ^ = 0; |
|
||
г—1 |
|
|
(IV .52) |
2m—2 |
|
|
|
/=1 |
( ^ + Ф А ^ Г |
' - Ѵ ^ = 0; |
|
2m—2 |
|
|
|
2 . |
(^Tm “Ь'Q ß2m) Q r i |
&* t ~b ^lm ^2m-lVû2m |
— Oj |
i = l |
|
|
|
2m—2 |
(^im+ 'Фг ^2m) Q ri |
e 1Ф<~f blmC2m_i + &2m C2m = 0, |
|
2 |
|||
I — 1 |
|
|
|
где средние пары уравнений, стоящие между многоточиями, записывают при / = 2, 3, 4, ..., m — 1.
Окончательные значения С) определяют интегрированием по фор муле (IV.32).
Система линейных алгебраических уравнений для определения по стоянных Q решений (IV.51) будет иметь вид:
т |
k |
( * + ! —/) І |
j —n |
k ( k—j) |
j |
|
Ъ В г Р і 2 |
4i 2 |
(- « г )" -1 C ( a ) = 2 N 0 C ( a ) - |
||||
|
|
n = 1 |
k |
/=o |
k |
|
m |
k |
m |
k |
(*+!—/) |
' |
/—л |
2 0 п П (an—ct;) + 2 Q |
Q Q 2 |
е0гу |
2 (—«|)п- 1С(о); |
|||
(=1 |
n = 1 |
7=1 |
7=1 |
|
/г= 1 |
k |
|
m |
|
|
ft (ft+I—/) / |
|
|
/—n |
(«) + |
1 |
||||||
I l E J . d , 2 |
e0; |
2 ( - « i ) " ~ I |
|
c |
|
||||||||||
1=1 |
|
|
j=1 |
|
rt=I |
|
|
£ |
|
|
|
|
|||
|
|
m |
|
|
k ( A - j - l — / ) |
/ |
|
|
/ — л |
|
|
|
|
||
Ь |
|
2 £ г / г 2 |
То |
2 |
(— «г)"- 1 |
|
С |
|
(“ ) = |
||||||
|
І= 1 |
|
J=1 |
|
П=1 |
|
|
|
* |
|
|
|
|
||
|
|
(ft—/) |
/ |
«г |
|
|
ft |
|
|
|
|
|
|||
J |
|
Mo |
с(a)— 2 |
(Л^ог^г + ^ог) П |
(an —a 4) + |
||||||||||
0 |
|
|
|
Æ |
i = |
1 |
|
|
« = 1 |
|
|
|
|
||
m |
|
|
|
k ( fc - j - 1 — / ) |
/ |
|
|
|
/ — л |
|
|||||
2 |
|
jEjfjdj 2 |
еуог |
2 |
(—“ i)n~ ‘ |
ft |
C |
(«) + |
|||||||
/'= 1 |
|
|
/=1 |
|
n=1 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
m |
|
|
k (ft+1 —j) |
j |
|
|
|
j —n |
|
||||
+ |
2 £ , Л |
2 |
Yyo/ |
2 |
( - a i ) " - 1 C |
(a), |
|||||||||
|
|
i = \ |
|
|
/ = 1 |
|
/1=1 |
|
|
|
k |
|
|
||
где пары уравнений (IV.53) записываются при k = |
1, 2, 3, ..., m — 1. |
Во всех формулах (IV.46) — (IV.53) учтено значение ууі, которое появляется, если усадка или температурно-влажностные деформа ции различных участков сечения приняты заданными и линейно изме няющимися вдоль оси симметрии.
Для случая действия постоянных во времени усилий ІѴиМна сим метричное сечение и без учета усадочных и других воздействий получим более простые формулы.
Правые части дифференциальных уравнений (IV.48) будут:
0 1 = Na1aa ...a m;
(IV.54)
Ф2= Ma1 a 2 ...a m,
а постоянные частных решений (IV.38) преобразуются к виду:
Вѵ |
aia2--'am (Nb2m- M a 2my, |
||
|
D |
(IV.55) |
|
в,. |
«l«2 ■■-а-m |
||
(Malm— Nblm), |
D
где D — ciimb 2 m b}m Ü2 m,
Общее решение системы дифференциальных уравнений будет:
2т —2
еі — |
2 |
~Гі еГі Ф;+ С,2т_і + В1фу, |
|
|
i— 1 |
|
(IV.56) |
|
2m—2 |
|
|
|
|
|
|
e2 — |
2 |
Фі "І" |
+ ^2 Ф/ |
|
i=l |
|
|
2m—2 |
^er^t(An+^Ai2)+ |
ег= У |
|
^ |
п |
1=1 |
|
+ ^ І 1 |
( С г т - 1 + |
Ві ft) + |
Лі2 (C2rn+ |
B2Фг); |
|
|
2m—2 |
|
|
|
|
Т = т |
2 - f |
|
|
|
|
|
i=i |
|
|
|
|
+ |
( - |
Ф -^ l ^ |
- - <^ + 2 2- |
2 - m |
Ф |
Система линейных алгебраических уравнений (IV.53) для опре деления постоянных С решений (IV.56) и (IV.57) примет вид:
m |
Л |
k |
2m—2 |
|
|
/ |
|
/ —п |
\ |
||
2 |
2 |
|
2 |
|
Сг г?"' (Ла + фгЛі2) 2 ( - o f)»- 1С (а) = |
|
|||||
г = 1 |
|
1 = 1 1 = 1 |
|
|
п = 1 |
|
& |
|
|||
|
|
к |
|
|
т |
|
к |
т |
|
|
|
|
= Л Г С (а )- 2 |
Л^П |
( « „ - « , ) - 2 Я І^ ,И І1Я1 + |
|
|||||||
|
|
ft |
|
|
г=1 |
я=1 |
і=І |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
k—/г |
|
|
|
|
|
|
+ ЛІ25 2) 2 |
(— «г)"“ 1 С (а); |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
П= 1 |
k |
|
|
|
m |
|
|
k |
2т—2 |
|
/ |
|
/—л |
|
||
2 £ , М , 2 |
|
2 |
|
с гг?-/ (лг1+ ^ л г2) 2 ( - « г)'г- , С(а)+ |
|
||||||
і = I |
|
j = |
1 |
/ = |
1 |
|
гг= 1 |
|
k |
|
|
|
m |
|
|
k |
2m—2 |
/ |
|
/ —n |
(IV.58) |
||
+ |
2 |
^ |
2 |
|
|
2 C,r{-'(1-*,) 2 (-»,)"-■ |
C <a) = |
||||
|
/=1 |
л |
/=1 |
/=і |
л=1 |
|
k |
|
|||
|
|
|
k |
|
m |
|
k |
|
|
|
|
|
= M C { a ) - ^ ( N i dl + M l) U (an—a t)— |
|
|||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
І= 1 |
n = 1 |
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
k |
k —n |
|
|
— 2 |
EtFidl(AnB1+ Лг2 ß2) 2 (— «г)"-1 |
C (а)— |
|
||||||||
|
»= 1 |
|
|
|
|
|
|
n = 1 |
|
k |
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
k |
k—n |
|
|
|
|
- |
2 |
E- ^ { B t - B |
2) 2 ( — a i)n~ l |
С (a); |
|
||||
при k = l , |
2 |
, |
|
3 |
— 1. |
|
|
|
|
Постоянные C2m_1 и C2m определяют во всех случаях по формулам:
Not .
Eft» ЕіFt
. Moi ^ et — е2
То: Еі Iі di — d2
подставляя в них выражения (IV.51) или (IV.56). 156
Пример IV.5. Рассмотрим случай симметричного сечения мостовой конст рукции, состоящего из трех участков с разными свойствами материалов и под верженного действию постоянных во времени усилий N и М.
По формулам (III.35) получим:
„ , |
, |
d3—dz |
„ |
, |
„ |
di — d3 |
А ц — 1; |
А 3і |
— “1 — d2“ ; |
Азг— 1; |
А32 = |
di — di |
А21 = А12 = 0; А = dx — d2.
По формулам (IV .47) получим:
aii = EiFi + E3 /•-, |
d;- |
|
d; |
; |
|
аа1 = £ 2 Р2 + £ 3 Рз |
dl |
* |
’ |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
-- d2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d i— d2 |
||||
ö l 2 — F l -Fl (а 2+ |
а з ) + £ з |
F 3 |
, |
, |
|
|
|
|
|
|
a22 — ^2 ^2 (а 1 |
а з) + |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
d± —d2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
d\ — dg |
(ccj-^cc2)‘, |
Яіз= £і Fi cc2 cc3 - ^ £ 3 |
|
dg— d2 |
а! а2‘, |
|||||||||||||||||
|
“3 |
j |
|
F3 -* |
~ |
||||||||||||||||||
|
di— d2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di — d2 |
|
|||||
|
|
|
<*23= |
£2 ^2 oti cc3 + |
£g F3 |
|
|
~ |
|
а г а 2; |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di— d2 |
|
|
|
|
|
|
|||
* |
|
^ |
T- . |
, |
^1 + |
^2 ^2+ |
^3 ^3 , |
i~i |
|
|
f |
d3 — d2 |
|
||||||||||
bu = |
F i F i d i + --------- ------ -----------+ E 3F3 d3 |
di— d2 |
1 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di—d2 |
|
|
|
1 |
■" 0"e |
|
||||||||
^21 = ^2 ^2 d2—E3 F3d; |
di — d3 |
|
|
F i^ i-^ ^ 2^2 + ^ 3^3 |
|
||||||||||||||||||
di—d2 |
|
|
|
|
|
di — d2 |
|
|
|
||||||||||||||
^12* |
|
|
|
|
|
£ 1/1 |
\ |
|
|
|
|
|
|
£0 / 2 |
|
|
|
|
|
||||
^ i ^ i d i + - |
|
7 " |
) ( а 2 + |
схз)-^ |
- |
|
— ( а і Ч ч а 2) - ^ |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
di — d2 - |
|
|
|
|
|
d i— d2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
E3F3d3~ |
|
|
|
-f- |
|
£ з --3, |
) |
(«! + |
«,); |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
d i—dz |
|
di — d2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
*22= |
E%F2 dz — £ 2 /2 |
|
(а іЧ « з) 4 |
^E3 F3 d3 d i —d3 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
di— dz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di — dz |
|
|||||
|
|
|
|
|
E3I3 |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
E1 I1 |
(ct2+ |
a 3); |
|
|
|||||
|
|
|
|
di —d2 |
) (0C1+ CC2) — ------- 7 - |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di—dz |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
* 1 3 — ( £ i £ i d i 4 |
|
, |
|
. |
| &2 а з 4 |
di — do |
■oti a3 -f- |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
dx —d3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
, |
|
( г, r, |
, |
d3— dz |
, |
|
£ 3/3 |
\ |
а і a 2> |
|
|
|||||||||
|
|
|
т |
|
£3 £3 ds , |
, 4 |
|
|
, |
, |
/ |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
V |
|
|
di — dz |
|
di — dz |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
*2 3 = ^ £ 2 £ 2 dz — |
|
|
|
|
|
а і а з 4 |
|
|
|
|
|||||||||
, |
/ |
r, |
r, |
|
, |
di — d3 |
■— |
E3I3 |
|
^ |
аі«2-— , |
Ei Ii |
а2 а3. |
||||||||||
•ф- |
[ £s£sd3 |
di —dz |
di — dz |
|
|
|
j |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
di — dz |
|
|
||||||||
Характеристическое уравнение (IV.49) будет: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
Я ц f 2 + a i2 г Ч а із |
|
а г р Ч й г Ѵ ф а г з _ Q |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
*11 |
f 2 Ч |
*12 f Ч |
*13 |
|
|
* 2 i г 2 Ч |
*22 г Ч |
*23 |
|
|
|
Оно имеет четыре корня. Тогда по формуле (IV.50)
аиг| + а12г;і-фа1з Фй = —Я21 г\ Фя22 rkJTaM
при k = 1, 2, 3 и 4.
По формулам (IV.55) получим:
Ві =«1 «2 «3 (^Ѵ633— Ма23)
а 13 Ь 2 3 — & 1 3 я 2 3
Вг■«! ос2 а 3 (Ма13— Nb13)
° 1 3 Ь 2 3 — 6 1 3 ö 2 3
Общее решение (IV .56) будет:
4
éi= 2 |
7 1" еГ*Ф+ С8фВіФі; |
|
І= 1 |
|
|
4 |
|
|
S2= У . |
- Ч і е ^ Ч С |
в + В, Фі- |
;= 1 О |
|
|
Уравнения (IV .58) для определения Сг — С4 |
запишутся в виде: |
|
Ci [£і f іф В 2 F2 ф іф f з F3 (Лзіфгф Л32)] ф С 2 [ f i f іф £ г F%ф-іф |
||
Ф-Вз f з (Л3іф ф 2 Л32)] фСз [Ег f і ф £ 2 f 2 ф зф £ з f з (Лзі ффз Л32)] Ф |
ф С 4 [ f i ^ ф £ 2 F2 ф4ф £ з F3(Л3іФ ф 4 ^зг)] = Na1— N2 ( a i— ос2) —N3(а 4 — сс3) —
|
•—Ei Fi Bi—Е2 Fг В2—Е3 F3(Л34 ß i |
Л32 В2)', |
|
|
|
|
С і I E i F 1 с ! і ф £ 2 F 2 d2 ф і ф £ з f з^з (Л3і ф ф і Л32) ф ( £ і ^ і ф £ 2 ^2ф £ з ^ з ) ' |
-фі |
Ф |
||||
|
||||||
•ф- ... ф С 4 Еі Fi di~\-E2 F2 d2ф4 + £ 3 F3 d3 (Л3іф ф 4 Л32) ф (£i Л ф £ 2 / 2ф |
|
|||||
l—ф4 |
|
|
|
|
|
|
ф £ з Iз) |
А |
(N3 <ізфЛ43) (а 4 — ос3) — |
|
|||
|
—NFxi — (N2(і2 + Л42) (а 4 — а 2) — |
|
||||
|
—Ei Fidi Bi—Е2f 2 d2 B2—E3 F3d3(Лзі £ іф Л32 B2)- |
|
|
|||
|
Bi — ß2 (E1 1 1 A-E2 12~\~Е3 !3)‘, |
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
Ci [£1 f 1 (®2 Ф |
а з )ф £ 2 f 2 Фі (® іФ а з) ф £ 3 f з (Л31ФФ1 Л32) (ос4ф а 2)] Гі ф ... ф |
|||||
ф С 4 [£ 4 Fi (oc2 ф а 3) ф £ 2 f 2 ф 4 ( а 4 ф а 3) ф £ 3 F3 (Л 31' ф ф 4 Л 32) (et! ф а 2)] |
г4= |
|
||||
= N<Xi a 2 —N3 («! — а 3) (а2 — ос3) —£ 4 Fx Вг (а 2ф а 3) - Е2 F2 В2(о^ф аз) — |
|
|||||
|
—Ез F3 (Л 3 1 0 і ф Л 32 В2) ( а 4 ф |
а 2); |
|
|
|
|
Ci | f г f i di ( а 2 ф а 3 ) ф £ 2 f 2 d2фх (осіФ а 3 ) ф £ 3 f 3 d3(Л 3і ф ф х |
Л 32) ( а 4 ф |
а 2) ф |
|
|||
+ [fi d1 |
(ос2ф а 3) ф £ 2 / 2 ( а іф а 3) ф £ 3 13 (а і ф а 2)] |
'Ь ) |
ф |
|
||
|
О ф |
|
ф С 4 j f i f i di (а 2ф а 3) ф £ 2 f 2 d2ф4 (осіфс£3) ф £ 3 f 3 d3(Л3іф ф 4 Л32) (ссі ф ос2) Ф
“г [Ei l i (я2 -фЯз) - ( - £ 2 I г (a i 4"а з) “Ь^з 73 (а і -Ф ct2)] |
1—Ф« r4 = Ma1 a2— |
|
|
|
A |
(Л^з d3 + М„) (ссу а 3) (сс2— я 3) — Е4 Fі dy By (cc2-ф-я3) |
— E2F2d2 B2(cc4 -ф* oc3) — |
|
ß |
__ ß |
[Ei Iy (а2-ф-сс3)-ф- |
E 3 F 3 d 3 ( 4 31 B i - p A32 ß2) (сс4 -j- а 2) — |
~ |
+ £г^г (а і“г а з)т^з^з (a i + cc2)].
Постоянные C5 и Ce определятся по формулам (IV .59). Следовательно, ре шения (IV.56) и (IV .57) получены.
§ 35. РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАННЫХ СЕЧЕНИИ НА КРУЧЕНИЕ С УЧЕТОМ
ПОЛЗУЧЕСТИ
Рассмотрим произвольное сечение мостовой конструкции, состоя щее из совместно работающих участков материалов с разными упру гими свойствами и ползучестью. Сечение подвержено действию перемен ного во времени крутящего момента М п. В дополнение к ранее приня тым гипотезам полагаем, что контур сечения не деформируется, т. е. все части сечения имеют одинаковый угол закручивания, а продоль ная ползучесть, усадка или температурно-влажностные деформации не влияют на деформации кручения в одном и том же сечении. Предпола гаем также, что сечение или имеет один замкнутый контур с нескольки ми концентрическими участками из материалов с разными свойствами (рис. 49, а), или не имеет замкнутых контуров (рис. 49, б).
Пусть в каждом участке сечения действует часть М пі полного кру тящего момента Мп, так что их сумма равна
т |
|
2м пі = м п, |
(іѵ.60) |
i=i
где т — общее число участков с различными свойствами в сечении.
Рис. 49. Сечения конструкции из материалов с разными упругими и пластиче скими свойствами, работающие на кручение