Диссертация (1173089), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Есливыполняется условие С = Скр, то начинается коррозия и находится глубинакоррозионного износа арматуры и оставшаяся площадь арматуры. По еезначениям, а также с учетом изменившихся коэффициентов диаграммыдеформирования бетона на каждом шаге по времени решается системауравнений (5.17), (5.18), определяются изменившиеся кривизна c икоордината нейтральной оси z0 и находится напряженно-деформированноесостояние в бетоне и в арматуре элемента.
Также на каждом временном шагепроверяются условия наступления предельного состояния.5.5. Прогнозирование поведения железобетонного изгибаемого элементав хлоридсодержащей средеМоделирование проводилось для железобетонной однопролетнойбалки (насадки мостовой опоры) прямоугольного поперечного сечения,загружаемой равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью qпри одновременном действии хлоридсодержащей среды со всех сторон(рисунок 5.5).
Размеры поперечного сечения и схема армирования показанына рисунке 5.6.Рисунок 5.5 – Расчетная схема насадки под действием нагрузкии хлоридсодержащей средыPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com124Рисунок 5.6 – Размеры и схема армирования поперечного сечения насадкиСечение насадки аппроксимировалось сеткой точек густотой 24 точкипо высоте и 48 точек по ширине. Прикидочные расчеты показали, что дляполучения достаточной устойчивости гистограммы долговечности объемгенерируемой последовательности случайных чисел при уровне значимостиg = 0,9 должен быть в пределах от 8 000 до 12 000.
Для статистическогоанализа результатов расчета использовались стандартные процедуры, а длянахождения эмпирической обеспеченности P значений долговечности Tclприменялась эмпирическая функция надежности.При имеющейся гистограмме относительной частоты долговечностиf ( X% )дляслучайногопараметраX%использоваласьследующаяпоследовательность расчета обеспеченности:№ интервалагистограммыдолговечностиfi ( X% )1-й интервал2-й интервал...n-й интервалf1f2…fniå fi ( X% )3f1f1 + f2…1Эмпирическаявероятность X% :æ i ö%Fi ( X ) = ç å fi ÷ × Dè 1 øЭмпирическаяобеспеченность X% %:Pi ( X% ) = (1 - Fi ) × 100%å fn1F1 = f1×DF2 = (f1 + f2)×D…P1 = (1 - F1 ) × 100%P2 = (1 - F2 ) ×100%…PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.comæ n öFn = ç å f n ÷ × Dè 1 øPn = (1 - Fn ) ×100%125где D – интервал гистограммы, fi ( X% ) – относительная частота случайногопараметра на i-м интервале; Fi ( X% ) – эмпирическая вероятность случайногопараметра на i-м интервале, Pi ( X% )– эмпирическая обеспеченностьслучайного параметра на i-м интервале.Хотя интегральный и дифференциальный законы распределенияслучайных величин обычно обеспечивают полную характеристику случайнойвеличины, но на практике нередко хватает нескольких статистическиххарактеристик случайной величины (выборочного среднего, дисперсиивыборки, коэффициентов вариации, асимметрии и эксцесса), которые можнонайти с помощью известных формул.Для расчетного анализа использовались приведенные выше моделидеформированияматериалов,моделипрониканияхлоридов,моделикоррозионного износа арматуры, характеристики случайных параметровкоторых содержатся в таблице 5.1.В качестве предельного значения деформации при растяжении бетонаebnp , p принималась величина 0,5×10–3 и при сжатии e bnp ,c бетона величина 2×10–3.Расчетыпоказали,чтонаибольшаянагрузка,прикоторойжелезобетонная насадка, не поврежденная хлоридами, разрушается побетону, равна 26,6 кН/м.Результаты, полученные в процессе расчета с использованиемспециальноразработанногопрограммногокомплекса,графическипредставляются в виде карты распределения концентрации хлоридов пополовине симметричного железобетонного сечения, а также в виде эпюрдеформаций, напряжений в самом нагруженном сечении (посередине длинынасадки).
Расчеты проводились для уровня нагрузки q = 0,7·qпр, при этомиспользовались математические ожидания исходных параметров. Значениеизгибающего момента в самом нагруженном сечении равно М = 0,084 МН·м,продольное усилие отсутствовало (N = 0).Считалось, что в начальный момент времени хлориды отсутствовали,затем скачком устанавливалось граничное значение концентрации хлоридовPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com126на поверхности насадки, равное С = 10,09 кг/м3. На следующей стадииначиналось продвижение фронта хлоридов внутрь сечения насадки.Таблица 5.1КоэффициентвариацииЗаконраспределенияПараметрЕд.
изм.СреднеезначениеАр0Па0,810·10100,13НВр0Па10,800·10150,13НАр1Па0,561·10100,13НПа150,13Н100,11Н15Вр1Ас07,480·10Па4,181·10Коэффициентыкорреляцииr(Ар0, Вр0) = 1r(Ар1, Вр1) = 1r(Ар0, Aр1) = 1r(Аc0, Вc0) = 1r(Аc1, Вc1) = 1r(Аc0, Ac1) = 1Вс0Па3,484·100,11НАс1Па2,855·10100,11НВс1Па2,379·10150,11НDм2/год3,679×10–50,07Н–Csкг/м310,090,07Н–0,125Н–Ckrit3кг/м0,836EПа214000×100,07НsTПа450,0×1060,07Нaзм0,0450,10Н–ksм/год0,00030,15Н–hм0,40,015Н–bм0,80,015Н–d0мм160,03Н–q = 0,7·qпркН/м0,7·26,60,10Условно НР–r(sT, E) = 1Рисунок 5.7 иллюстрирует кинетику нарастания напряжений варматуре из-за коррозионного износа, вызывающего уменьшение сеченияарматуры и перераспределение напряжений.
К 30 годам, когда в бетонедостигается предел отношения e/eпред, в арматуре напряжения еще далеки отпредела текучести, равного 450 МПа.Изменение деформаций в наиболее растянутой точке сечения насадкиво времени иллюстрируется рисунком 5.8, на котором приведены кривые сразной степенью обеспеченности.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.comНапряжениев арматуре, МПа127Время, летРисунок 5.7 – Изменение напряжений в арматурных стержнях во времениРисунок 5.8 – Развитие деформаций в наиболее растянутой точке сечениянасадки, построенные с различной обеспеченностьюРезультаты расчета долговечности насадки при действии нагрузкиq = 0,7·qпр = 18,62 кН/м, коэффициент вариации которой равен Vq = 0,1, ихлоридсодержащей среды, действующей со всех сторон, приведены в видегистограммы долговечности на рисунке 5.9.На данной гистограмме показано, что долговечность сечения насадки собеспеченностью Р = 95%, 70%, 50%, 30% и 10% оказывается равной 9,7 лет;17,5 лет; 24,6 года; 32,8 года и 65,6 лет.
Эта гистограмма построена при учетестатистического характера (рассеяния) всех входных параметров: интенсивностивнешней нагрузки, коэффициентов диаграммы деформирования бетона, ширины ивысоты поперечного сечения, характеристик модели проникания хлоридов всечение, диаметра арматуры, механических характеристик арматуры, параметровмодели коррозии и толщины бетонного защитного слоя.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com128Рисунок 5.9 – Расчетная гистограмма долговечности сечения насадки5.6.
Мероприятия по ограничению влияния различных факторовагрессивной среды на механические характеристики и поведениежелезобетонных конструкций мостовых сооруженийТаккакдолговечностьжелезобетонныхконструкциймостовыхсооружений в агрессивных условиях эксплуатации значительно сокращается,то естественно возникает вопрос о путях повышения долговечности такихконструкций.Повышениенадежностиикоррозионнойстойкостижелезобетонныхконструкций мостовых сооружений в агрессивных средах может достигатьсяразличными способами:-путемпримененияновыхкоррозионностойкихматериалов(высокопрочных бетонов и новых видов арматурных сталей высокойнадежности); но при этом следует изучить процессы коррозии новых типовбетонов в часто встречающихся агрессивных средах, а также процессыкоррозионного разрушения новых видов арматуры при одновременномвоздействиинажелезобетонныеконструкциикоррозионных воздействий;PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.comсиловыхнагрузоки129- путем использования неметаллической арматуры для изготовленияармированных мостовых конструкций; при этом возникает задача расчетанесущей способности и долговечности армобетонных мостовых конструкцийс неметаллической арматурой;– путем разработки и применения защитных покрытий, как для бетона, так идля арматуры; при этом следует изучить работоспособность защитныхматериалов для бетона и арматуры; разработать критерии и методыпрогнозирования их долговечности;- так как поражение железобетонных конструкций факторами агрессивнойсреды обычно необратимо, то дли повышения несущей способности иувеличениядолговечностисуществующихжелезобетонныхмостовыхконструкций следует использовать усиление этих конструкций с помощьюполимерных композитных материалов (холстов и ламинатов), то естьприменить так называемое внешнее армирование; однако при проведенииработ по усилению нужно обеспечить хорошее сцепление усиливающихэлементов с пораженными коррозией элементами;- путем организации мониторинга и научно обоснованной эксплуатациижелезобетонных конструкций при совместном действии нагрузки иагрессивной среды.Приэтомвозникаетпроблемаразработкарасчетныхметодовпрогнозирования долговечности конструкций из новых материалов сзащитными покрытиями, работающих при воздействии реальных условийэксплуатации.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com1305.7.
Рекомендации по практическому применению разработанныхдетерминированных и вероятностных методик оценки несущейспособности и прогнозирования долговечности железобетонныхэлементов мостовых сооружений.Разработаннаядетерминированнаяметодикаоценкинесущейспособности и прогнозирования долговечности железобетонных конструкциймостовых сооружений является более корректной по сравнению с ранеесуществующими детерминированными методиками, так как основана наиспользовании уравнения диффузии для определения закона распределения иизменения концентрации агрессивной среды по объему железобетоннойконструкции, а также на использовании нелинейной деформационной моделижелезобетона, которая начинает все более широко использоваться внастоящеевремяприпрогнозированииповеденияжелезобетонныхконструкций. Для использования этой методики нужна достаточно доступнаяинформацияоразмерахжелезобетонныхэлементов,характереихармирования, механических характеристиках бетона и арматуры, нагрузкахна конструкцию, кинетике коррозионного износа арматурных стрежней врассматриваемой агрессивной среде, коэффициенте диффузии агрессивнойсреды в железобетон и критической концентрации агрессивной среды, прикоторой начинается коррозия арматуры.Важной особенностью разработанной методики является возможностьее распространения без затруднений на задачи оценки несущей способностиипрогнозированияналичиизащитногодолговечностижелезобетонных(лакокрасочного)покрытияконструкцийнаприповерхностижелезобетонных конструкций.
В этом случае следует сформулироватьграничные условия для уравнения диффузии, решение которого задаетхарактер распределения агрессивной среды по объему железобетоннойPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com131конструкции. Эти граничные условия должны отражать наличие защитногопокрытия на поверхности железобетонной конструкции.Разработаннаядетерминированнаяметодикаможетбытьлегкомодернизирована для учета влияния напряженного состояния на кинетикукоррозионного износа арматурных стержней в напряженной железобетоннойконструкции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
