Диссертация (1173089), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При этом рассмотрим случай, когда коррозияпроисходит по всему периметру арматуры и случай, когда коррозияпроисходит «по хорде», что более характерно для случая действия хлоридов.Значение предельного изгибающего момента с учетом коррозиирабочей арматуры «по хорде»:– коррозия арматуры за 5 лет составит 100 мкм для каждого стержнярабочей арматуры. Предельно-изгибающий момент равен 133,728 т·м;– коррозия арматуры за 10 лет составит 200 мкм для каждого стержнярабочей арматуры. Предельно-изгибающий момент равен 133,056 т·м;– коррозия арматуры за 20 лет составит 400 мкм для каждого стержнярабочей арматуры. Предельно-изгибающий момент равен 130,368 т·м.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com108Значение предельного изгибающего момента с учетом равномернойкоррозии рабочей арматуры по всем периметру стержня:– коррозия арматуры за 5 лет составит 100 мкм для каждого стержнярабочей арматуры.
Предельно-изгибающий момент равен 133,19 т·м;– коррозия арматуры за 10 лет составит 200 мкм для каждого стержнярабочей арматуры. Предельно-изгибающий момент равен 132,652 т·м;– коррозия арматуры за 20 лет составит 400 мкм для каждого стержнярабочей арматуры. Предельно-изгибающий момент равен 128,62 т·м.Результаты расчета приведены на рисунках 4.30-4.34.Коррозия, мкр50040030020010000 лет5 лет10 лет20 летРисунок 4.30 – График зависимости глубины коррозииарматуры от времениПлощадь рабочего сечения арматуры, %10099,59998,59897,59796,59695,50 лет5 лет10 лет20 летРисунок 4.31 – График зависимости сокращения площадирабочей арматуры от времени (при коррозии арматурногостержня «по хорде»)PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com109Площадь рабочего сечения арматуры, %100999897969594930 лет5 лет10 лет20 летРисунок 4.32 – График зависимости сокращения площади рабочей арматурыот времени (при коррозии арматурного стержня по всему периметру)135Расчетный момент, Мрасч134133132131130Предельный момент, Мпред1291280 лет5 лет10 лет20 летРисунок 4.33 – График изменения предельного момента с течением времени(снижение грузоподъемности при коррозии арматуры «по хорде»)136Расчетный момент, Мрасч134132130128Предельный момент, Мпред1261240 лет5 лет10 лет20 летРисунок 4.34 – График изменения предельного момента с течением времени(снижение грузоподъемности при коррозии арматуры по периметру стержня)Как показывают результаты расчетов, под влиянием коррозиипроисходит снижение грузоподъемности пролетного строения и сокращениеего долговечности.
Если коррозионный износ происходит по всемупериметру сечения, то долговечность составляет 8 лет, а при коррозии поPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com110хорде долговечность пролётного строения оказывается больше и составляет12 лет. Следовательно, при учете коррозионного износа арматуры следуетособое внимание уделять вопросу распределения коррозии по периметруарматурных стержней.Выводы по четвертой главе1. Полученные в данной главе соотношения, описывающие кинетикупроникания хлоридсодержащей среды в конструкцию, позволяют определитьзакон распределения хлоридсодержащей среды по сечению или объемужелезобетонного конструктивного элемента и тем самым определитьхарактер неоднородности, задаваемой деструктирующим воздействиемхлоридов.2. Уравнения, описывающие процесс деформирования железобетонныхэлементов, позволяют достаточно корректно моделировать напряженнодеформированное состояние железобетонных элементов, подвергающихсясовместному воздействию силовых факторов и хлоридсодержащей среды ипрогнозировать его изменение с течением времени.3.
Построенные уравнения деформирования железобетонного элемента,подвергающегося совместному воздействию силового фактора, а такжекарбонизации и хлоридсодержащей среды, позволяют прогнозироватьизменениенапряженно-деформированногодолговечностьжелезобетонногосостоянияконструктивногоиэлементаоцениватьмостовогосооружения.4. Показано, что методика прогнозирования поведения железобетонныхпролетных строений с учетом коррозии, предложенная В.И.
Васильевым,позволяет достаточно корректно оценивать снижение грузоподъемности идолговечность железобетонного пролетного строения, подвергающегосявоздействию хлоридов. Однако при этом особе внимание следует уделятьвопросу распределения коррозии по периметру арматурных стержней.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com111ГЛАВА 5. ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙВ ХЛОРИДСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЕ5.1.
О вероятностном моделировании поведения железобетонныхэлементов мостовых конструкций в хлоридсодержащей средеТак как железобетонные мостовые сооружения воспринимают свойсобственный вес, а также действие полезной временной нагрузки, то впроцессе эксплуатации они подвергаются совместному действию и нагрузок,и хлоридсодержащих сред, и потому долговечность мостовых сооружений вомногом определяется протекающими в них процессами деградации бетона икоррозии арматуры. Причем эти процессы носят стохастический характер иззатого,чтохарактеристикимеетместобетонаистатистическийарматуры,размеровразбросмеханическихпоперечныхсеченийармированных элементов. Поэтому и долговечность железобетонныхконструкций мостовых сооружений носит случайный характер, а значит, дляпрогнозирования их долговечности следует разрабатывать и применятьвероятностные методы.К настоящему времени имеется определенный отечественный изарубежный опыт построения и анализа детерминированных моделейдеформирования стержневых, балочных и пластинчатых железобетонныхконструкций мостовых конструкций, подвергающихся воздействию нагрузкии различных агрессивных сред.
Применение вероятностного подхода кмоделированию поведения железобетонных конструкций транспортныхсооружений начинает реализовываться в отечественных [98] и зарубежных[99-101] публикациях.Однако в подавляющем числе этих публикаций по применениювероятногоподходакпрогнозированиюповеденияPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.comжелезобетонных112конструкций учитывалось влияние небольшого количества параметров сослучайными свойствами.Здесь на задаче вероятностного моделирования поведения и оценкидолговечности железобетонной насадки мостовой опоры производится учетвероятностногохарактеразначительногобольшегочислафакторов,оказывающих влияние на долговечность: размеров поперечных сечений,нелинейных механических характеристик бетона с учетом его неодинаковойработы на растяжение и сжатие, случайного характера прикладываемойнагрузки, случайного характера проникания хлоридсодержащей средывжелезобетон,случайногохарактеракоррозионногопораженияметаллической арматуры.5.2.
Построение вероятностной модели поведения железобетонноймостовой конструкции при совместном действии нагрузкии хлоридсодержащей средыДляпостроениявероятностноймоделииспользуемприемпредставления обобщенной модели в виде комбинации моделей: моделижелезобетонногоэлемента;моделейдеформированиясоставляющихматериалов, то есть бетона и арматуры; модели проникания хлоридов;модели взаимодействия хлоридсодержащей среды с бетоном и арматурой;модели нагружения изгибаемого элемента; модели исчерпания прочностиили долговечности армированного изгибаемого элемента.Для определенности рассмотрим железобетонную изгибаемую балку исхематизируемеесечениеввидепрямоугольного,тавровогоилидвутаврового сечения с заданным характером армирования, то есть скоординатами расположения арматурных стержней и их площадями.
По всемэтим параметрам (размерам элемента, площадизащитногослоя)можнонайтиданныеоарматуры, толщиневероятностномхарактерераспределения их величин. Гипотеза плоских сечений, используемая припостроении модели изгибаемых элементов, считается детерминированной.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com113Модель деформирования бетона задается в виде некоторой задаваемойаналитической функции напряженийs% = j( X% 1...
X% n ; e )(5.1)от детерминированного аргумента ε со случайными коэффициентами,являющимися реализациями случайных величин X% 1 , X% 2 , ..., X% n (рисунок 5.1).Рисунок 5.1 – Характер случайных реализаций моделидеформирования материалаНа рисунке 5.1 по вертикали вдоль оси напряжений показаны графикиплотности вероятностей p(s1; e1) и p(sпр; eпр) случайных величин напряженийдля произвольного e1 и предельного eпр сечений диаграммы деформирования.Полагаем коэффициент вариации ns(e) в произвольном сечении диаграммыравнымкоэффициентувариациивпредельномсечениидиаграммыдеформирования.При моделировании поведения бетона используем деформационнуютеорию,тоестьучитываемнелинейностьегодеформированияинеодинаковость сопротивления растяжению и сжатию.
Проникающая в бетонхлоридсодержащаясредаприведеткпоявлениюнеоднородности,закономерность распределения которой по сечению учитываем, задаваязависимостькоэффициентовдиаграммыдеформированиябетонаотпараметра, характеризующего распределение хлоридов по объему бетона. Вкачестве такого параметра, как и ранее, используем концентрациюPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com114хлоридсодержащей среды С. С учетом этого модель деформирования бетонапримем в виде:3ïì A% p (C% ) × e - B% p (C% ) × e ;s% = í3ïî A%c (C% ) × e - B%c (C% ) × e .(5.2)Коэффициенты А и В полагаем линейно зависящими от концентрациихлоридов:A% p (C% ) = A% p 0 - k% pa (C% ), B% p (C% ) = B% p 0 - k% pb (C% ), A%c (C% ) = A%c 0 - k%ca (C% ),B%c (C% ) = B%c 0 - k%cb (C% ).Здесь A% c 0 , B% c 0 и A% p 0 , B% p 0 – значения коэффициентов диаграммыдеформирования бетона в исходном состоянии; k%ca , k%cbкоэффициенты,учитывающиеизменениеи k% pa , k% pbпараметров–диаграммыдеформирования под влиянием хлоридов.
Индекс «р» относится крастяжению, а «с» к сжатию. При этом величины Ар, Вр, Ас, Вс иконцентрация хлоридов С являются случайными функциями.Ввиду отсутствия влияния хлоридов на механические свойстваарматуры, считаем, что ее свойства не зависят от концентрации хлоридов, атакже полагаем, что арматура одинаково работает на растяжение и сжатие.Однако в связи с тем, что модуль упругости материала арматуры и пределтекучести являются случайными параметрами, модель деформированияарматуры примем в виде кусочно-линейной диаграммы Прандтляì E% × e,s% s = í sîs% T ,s < s% T ;s ³ s% T .(5.3)В (5.3) модуль упругости и предел текучести есть случайные величины.Припостроениимоделивоздействияхлоридсодержащейсредынажелезобетонную конструкцию будем полагать, что она включает модельпроникания хлоридсодержащей среды в железобетонный конструктивныйэлемент,зависимостьхарактеристикбетонаотконцентрациихлоридсодержащей среды в объеме конструкции, модель коррозионногоPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com115износа арматуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
