Разработка и исследования железнодорожных балочных пролетных строений мостов с плитой, соединяемой с ребрами монтажными стыками

В настоящее время заканчивается реконструкция Центральной железной дороги Республики Куба одного из важнейших объектов развивающегося народного хозяйства страны. На реконструируемых участках была произведена полная замена искусственных сооружений. Для этого использовались сборные железобетонные пролетные строения, характерная особенность которых заключается в том, что при монтаже плиты соединяются с ребрами монтажными стыками. При строительстве мостов в некоторых пролетных строениях из-за технологических трудностей формирования стыковых соединений было допущено некачественное омоноличивание стыков в месте соединения ш ш т ы с ребрами. Наличие выявленных дефектов, снижающих надежность и долговечность пролетных строений, вызвало необходимость выполнения данного исследования. Работа составных конструкций детально рассмотрена в трудах советских ученых: А. Р. Ржаницина, В. В. Холопцева, А. В. Носарева, Л. И. Иосилевского, В. П. Чиркова и зарубежных: А. Абелес, И. Гийон, Т. Лин, А. Озелль. Известны исследования напряженного состояния составных балок A.M. Померанцева, Г. П. Соловьева, Ю. Г. Рузина и Н. И. Поливанова. При этом необходимо отметить существенно разные исходные позиции различных авторов, принятые при анализе условий работы составных балок и гибких связей сдвига. Такие исследователи, как, например, Т. Лин, И. Гийон, А. Озелль, Р. Мает, считают, что погонные сдвигающие усилия, возникающие в стыковом шве составной балки, будут восприняты связями сцепления между бетонами и шероховатостью соприкасающихся поверхностей. Предусматриваются разные виды гибких связей сдвига, которые при работе конструкции будут воспринимать вертикальные усилия, Другие исследователи (Л.В. Захаров, А. В, Косарев и Л.И. Иосилевский) считают, что сцепление между бетонами и трение в стыковом шве составных балок будет иметь место в начале во всех конструкциях. Но в тех, которые не обладают жесткими связями сдвига и на которые действуют большие многократно повторяющиеся эксплуатационные нагрузки (как например, железнодорожные пролетные строения), при определенных условиях могут появляться сдвиги между элементами, которые приводят к быстрому разрушению арматурных связей сдвига. Как показали обследования и испытания эксплуатируемых пролетных строений Центральной железной дороги, в некоторых из них имеют место сдвиги плиты относительно ребер балок под временной нагрузкой. Были зафиксированы также вертикальные и наклонные трещины большой длины в ребрах балок из обычного железобетона. При испытаниях максимальные усилия в арматурных связях сдвига, в ребре-балке и максимальные сдвиги наблюдаются под каждой группой осей временной нагрузки. Диссертация состоит из четырех глав, основное содержание которых опубликовано в научно-технических журналах на Кубе или было вынесено на обсувдение в докладах на разных конференциях и заседаниях. В первой главе приводятся характерные особенности пролетных строений. Дан обзор теоретических и экспериментальных методов исследования составных балок, приведено описание пролетных строений и их испытания, путем расчета доказана недостаточность несущей способности одних ребер-балок в случае выключения плиты из работы конструкции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. В цроцессе обследований и испытаний выявлены циклические сдвиги плиты относительно ребер-балок. Установлено, что основной причиной таких сдвигов является плохое качество соединения плиты с ребрами-балками.

2. Экспериментально установлен циклический и упругий характер сдвигов плиты относительно ребер-балок. Доказано также прогрессирующее развитие сдвигов и пропорциональность между усилиями в арматуре, сдвигами и поперечной силой в сечении.

3. При обследовании эксплуатируемых пролетных строений зафиксированы сквозные вертикальные и наклонные трещины большой длины в ребрах-балках из обычного железобетона, свидетельствующие о работе ребер-балок на внецентренное растяжение при наличии сдвигов плиты.

4. Анализ различных методов статического расчета стыка и подсчитанные примеры выявили наличие противоречия и недостаточно ясное представление об условиях работы арматурных стержней в зоне стыка. Расчетом показано, что учет изгиба арматурного стержня сильно уменьшает несущую способность стержней и она оказывается меньше расчетных усилий, действующих в швах пролетных строений рассматриваемого класса.

5. В работе предлагается расчетный аппарат для определения напряженно-деформированного состояния в бетоне и арматурных стержнях. Расчетная методика позволяет оценивать сдвиги под временной нагрузкой при расчете на выносливость и определять степень развития дефекта. Расчетом доказано, что циклические сдвиги приводят к разрушению бетона под арматурными стержнями.

6. Составлена программа расчета на ЭВМ для составных балок из обычного и предварительно напряженного железобетона. Путем расчета выявлены различные закономерности работы составных балок.

7. Разработан приближенный метод, позволяющий использовать программу на ЭВМ для расчета составных балок из двух стержней в анализ составных балок с тремя стержнями. Сопоставление экспериментальных и расчетных результатов дает хорошее совпадение. Разработан также алгоритм расчета составных балок из четырех стержней.

8. Создана расчетно-экспериментальная методика исследования напряженного состояния эксплуатируемых пролетных строений, позволяющая контролировать прочность и выносливость элементов конструкции. Разработанная методика может быть использована цри расчете составных балок различных конструкций.

9. В работе дан анализ особенностей технологии ремонта составных балок с использованием компаундов на основе эпоксидных смол применительно к железобетонным пролетным строениям.Кубы.

10. В работе даны предложения по улучшению конструкции существующих элементов пролетных строений, а также предложения по новым конструкциям.

— ы.