Диссертация (Применение трубобетонных конструкций с оболочкой из полимерных композиционных материалов при строительстве малых мостов), страница 8

Это связано с несимметричностью образцов.Анализ результатов позволяет сделать следующие выводы:1)Оболочки с более острым углом плетения в направлении вдоль осиобразцов, как и ожидалось, показали лучший результат.702)Несимметричность арочной конструкции приводит к неравномерномураспределению усилий в арочной конструкции и соответственно снижениюнесущей способности.3)Наличие дефектов значительно снижает несущую способностьконструкций.

Наибольшее влияние на несущую способность оказали продольныескладки значительного размера. Разрушение некоторых балочных образцовпроисходило разрывом продольной складки в растянутой зоне, т. е. вдольприложения растягивающего усилия, а не поперек.4)Образцы Б3, А6 и А7 изготовлены с наиболее плавными формами,соблюдением симметрии и наименьшим числом дефектов, а также более острымуглом плетения в направлении вдоль оси образца. Продольные складки не имеютярко выраженного характера или практически отсутствовали в зоне наибольшегорастяжения. Все это позволило в результате получить наибольшую несущуюспособность.Анализ значений относительных деформаций в различных точках сеченияпоказал сложный характер распределения напряжений по высоте сечения.Типичная картина распределения относительных деформаций по высоте сеченияпредставлена на рисунке 30.Рисунок 30 – Распределение относительных деформаций по высоте сечения приразличной нагрузке по результатам испытаний балочного образца Б371Работу сечения под нагрузкой можно разделить на 3 этапа:1)Зона соблюдения гипотезы плоских сечений (однако, некоторыеобразцы уже в этой зоне показывают перегиб в графике деформаций по высотесечения в сжатой зоне).2)Перваязонаперераспределениянапряжений,когданаиболеерастянутое волокно оболочки перемещается ближе к середине сечения.

Такоеположение предположительно связано с достижением бетона максимальнойвозможной деформации и началом активного образования трещин в растянутойзоне.3)Вторая зона перераспределения напряжений, где наиболее сжатоеволокно оболочки перемещается ближе к середине сечения. Этот процесспредположительно также связан с достижением бетоном предела несущейспособности на сжатие (наблюдается только у арочных образцов).Схема проведения малоцикловых испытаний образца А7 практическианалогична квазистатическим испытаниям других образцов. Тензорезисторыустанавливались в трех сечениях арки: опорное сечение (0,5 м от опоры), всередине и четверти пролета.

В каждом перечном сечении устанавливались по 4тензорезистора базой 10 мм (по 3 в осевом направлении (на полудлине окружностис одинаковым шагом) и один в радиальном направлении) для регистрациидеформаций оболочки. У опоры (горизонтально) устанавливался 1 индикатор,которому оценивалась величина смещения опоры. В течение всего процессаиспытания (до разрушения образца) в автоматическом режиме (с частотой 30 Гц)осуществлялась запись следующих параметров:- перемещение штока гидроцилиндра;- усилие на штоке гидроцилиндра;- показания тензорезисторов.Доприложенияиспытательнойнагрузкипроводилсявизуально-измерительный контроль образца, и фиксировались имеющиеся дефекты иповреждения.

После разрушения арки фиксировалось общее состояние сописанием последствий разрушения.72Нагружение производилось в 2 этапа (рисунок 31):- нагружение арочной конструкции со скоростью 0,2 мм/сек до среднегозначения силы в ходе проведения испытания (20 т);- запуск динамического испытания с циклическим изменением величиныприложенной вертикальной нагрузки с постоянной амплитудой 6 т и частотой 1 Гц.Рисунок 31 – Испытания образца А7 знакопостоянной циклической нагрузкой (награфике отображено100 циклов нагружения)Испытания показали, что на базе 10 000 циклов в данном диапазоненагружения наблюдается абсолютно упругий характер деформирования.

Послеокончания циклических испытаний образец был доведен до разрушения, какотмечалось выше.Следует отметить, что изучение всех разрушенных образцов показало, чтотрещина в растянутой зоне бетона не поднимается выше пятой части высотысечения, в сжатой же зоне видимых глазу признаков трещинообразования необнаружено.

С учетом результатов малоцикловых испытаний, не повлиявших нанесущую способность, можно сделать вывод, что процессы трещинообразования, сучетом закрытости этих трещин от внешне среды, не повлияют на долговечностьсооружений.Кроме описанных выше, в рамках первой партии испытаний так жепроводилисьиспытаниядляподтвержденияналичиясцеплениямежду73углепластиковой оболочкой и бетонным ядром. Схема испытаний приведена нарисунке 32.Рисунок 32 – Схема испытаний контакта оболочки и бетонного ядраНагружение образцов в испытательном прессе осуществлялось с постояннойскоростью 5- 10 т/сек. В процессе испытаний определялась разрушающая нагрузка(усилие сдвига). Образцы для испытаний изготовлены с разной площадью контактаоболочки и бетона за счет изменения высоты оболочки (глубины заделки).

В связис тем, что оболочки для изготовления образцов имели разный диаметр, доиспытания каждого образца определялся его диаметр (по длине окружности) спересчетом усилия сдвига на прессе в относительное усилие сдвига.Настоящие испытания показали, что величина сцепления является величинойпостоянной (т. к. образцы были изготовлены из обрезков разных элементов).Среднее значение N/A составляет 5,033, среднее арифметическое отклонение 0,353.74Таблица 11Площадь контактаНомер образцаНагрузка, Nоболочки с бетоном,N/A(т)A(кг/см2)(см2)1-25,3531053,05,082-11)-1307,8-3-17,6481405,85,444-110,1972224,34,585-22)4,0792019,62,02Примечания:1) при настройке пресса произошло повреждение образца;2) матрица/сетка оболочки не пропитана связующим, имеющееся связующее не былоотверждено.3.3 Испытания второй партии конструктивно-подобных образцов.Для проведения повторных испытаний были изготовлены образцы с угломплетения 30о и вдвое увеличенной толщиной стенки (6 мм).

В результате отработкитехнологии число дефектов было значительно снижено. Однако увеличение числаслоев плетения привело к появлению глубоких поперечных (радиальных) складок,которые не были ярко выражены в первой партии. В процессе изготовления второйпартии образцов также возник ряд новых дефектов, оценить влияние которых нанесущую способность затруднительно (таблица 12).75Таблица 12№ Наименование1Фото дефектаОбразцдефектаыВмятины круглойА 1-3формы2Сетка складок сА-1, А-«лохмотьями»5,распределительной ткани76№ Наименование3Фото дефектаОбразцдефектаыПродольныеА-2, А-складки3, А-5,А-64ПоперечныеА 1-6складки,большинствозаломомс77№ Наименование5Фото дефектаОбразцдефектаыЛокальныеА-2дефектынеполнойпропиткиСхема испытания аналогична проводимой в первой партии, но внесено рядизменений.

Главным образом увеличено количество тензорезисторов. Это связанос тем, что в ходе испытаний первой партии был выявлен сложный характердеформирования сечения с изменением высоты сжатой и растянутой зоны по меренагружения и значительным отклонением картины деформации от гипотезыплоских сечений.Для балочных образцов деформации композитной оболочки измеряются в 3х сечениях по длине балки (середина пролета, четверть пролета, опорная зона). Вкаждом сечении устанавливается розетка из 4-х тензорезисторов – в направлениивдоль оси сооружения; в радиальном направлении; вдоль волокон оболочки. Поокружности сечения розетки размещаются в 3-х точках (верх, низ и серединаокружности). В середине пролета, кроме того, устанавливаются дополнительныетензорезисторы на уровне четверти высоты сечения (рисунок 33-34).781) Приопорное сечение и сечение в четверти пролета2) Сечение в середине пролетаРисунок 33 – Схема расположения тензорезисторов балочных образцовРисунок 34 – Схема испытания балочных образцовРасположение тензорезисторов в сечении арочных образцов аналогично сбалочными образцами, и отличается наличием 4 розеток (рисунок 35-37).791) Приопорное сечение и сечение в четверти пролета2) Сечение в середине пролетаРисунок 35 – Схема расположения тензорезисторов арочных образцовРисунок 36 – Схема расположения индикаторов при испытании арочных образцов80Рисунок 37 – Схема расположения тензорезисторов при испытании арочныхобразцовНагружение образцов осуществлялось в силовой раме ступенчатой нагрузкойс управлением нагружения по перемещению штока гидроцилиндра.

Длянагруженияобразцаприменился1гидроцилиндрмощностью100,0т.Перемещение задавалось ступенями по 1,0 или 3,0 мм, Максимальная скоростьнагружения – 0,1 мм/с. Результаты испытаний приведены в таблице 13.Таблица 13№ образцаНесущаяПрогиб в серединеспособность, тпролета, ммАрка 124,519,5Арка 232,538,681№ образцаНесущаяПрогиб в серединеспособность, тпролета, ммАрка 330,450,0Арка 431,252,3Арка 527,142,5Балка 118,014,0Балка 245,063,0Данные таблицы 13 имеют значительный разброс.

Причиной тому являетсясложный характер влияния поперечных складок, а также сложность оценки новыхдефектов, связанных с процессом бетонирования второй партии образцов.Выявлена логичная закономерность – несущая способность образца тем ниже, чемближе поперечная складка к сечению с наибольшим усилием (середина пролета, вменьшей степени влиял момент в четверти пролета и опорной зоне). Основнойрезультат испытаний второй партии образцов, представляющий научную ценность– данные измерения относительных деформаций. Полученные показаниятензорезисторов указывают на сложный характер напряженно-деформированногосостоянияоболочкивподобныхконструкциях.Повторяемостьсхемыдеформирования для различных образцов подтверждает верность измерений иналичие закономерности.Результаты испытаний были использованы при верификации расчетнойметодики, изложенной в предыдущей главе.На основании анализа характера нагружения и разрушения образцов сразличными дефектами и анализа показаний тензорезисторов были разработанытребования к предельно допустимым дефектам оболочки арочных трубобетонныхконструкций, которые в дальнейшем были включены в Стандарт организацииАО «НИИграфит» для осуществления приемки конструкций как на этапеизготовления, так и на этапе входного контроля на строительной площадке.82Настоящие требования использовались при отбраковке образцов для верификацииметодики расчета в рамках четвертой главы.Выводы по третьей главеПо результатам работ третьей главы можно сделать следующие выводы:1)Испытаниямиподтвержденотеоретическоепредположениеоповышении несущей способности конструкции при более остром угле плетенияоболочки в направлении результирующих усилий.2)Получены данные о несущей способности конструкции, необходимыедля проведения верификации методики, приведенной во второй главе.3)Экспериментально подтверждено отсутствие проскальзывания междуоболочкой и бетонным ядром, принятое как допущение во второй главе.4)Проведены малоцикловые испытания конструкции, позволяющиесделать вывод об отсутствии их влияния на несущую способность конструкции.5)Проведенанализспособность конструкции.влиянияразличныхдефектовнанесущую83ГЛАВА 4.