Диссертация (1173102), страница 10
Текст из файла (страница 10)
При разработке Стандарта организацииАО «НИИграфит» был заложен верификационный коэффициент запаса несущейспособности, равный 1,2.В рамках настоящей работы так же проводилось сравнение результатоврасчета несущей способности конструктивно подобных элементов по методике92института штата Мейн, линейной модели расчета изгибаемых трубобетонныхконструкций из СП 266.133300.2016 и методике расчета, разработанной в рамкахнастоящей работы. Результаты сравнения приведены в таблице 26.Таблица 26Номер образцаМетодика,предложенная ЛинейнаяавтороммодельСП Модель института штатаМейн266.133300.2016ЗначениеСравнениес ЗначениенесущейэксперименталнесущейСравнениес ЗначениеэксперименталнесущейСравнениеэксперименталспособнос ьнымспособнос ьнымспособнос ьнымти, кН*мти, кН*мти, кН*мзначением, %значением, %сзначением, %Первая партия образцовБ3106,2112286289118.1125А6102,1788--243208А7108,8110--238241Вторая партия образцовБ1193,27144452337188.8141Б2195,47110455257190.4107А2174,07110--273173А3177,75120--275186А4179,83118--278183А5183,89139--280212Примечания:- для линейной методики из СП 266.13330.2016 соответствующие значения Rp и Ry замененына предел прочности оболочки на растяжение/сжатие в продольном направлении, что делаетего некорректным, т.к.
в СП 266.13330.2016 учитывается влияние сложнонапряженногосостояния оболочки (см. формулу (4) и 1 главы);Вышеприведенное сравнение наглядно показывает не применимостьразработанной ранее институтом штата Мейн эмпирической методики расчета дляконструкций с иными конструктивно-технологическими параметрами.934.3 Требования к предельно-допустимым дефектам оболочкиНа основании результатов испытаний конструктивно-подобных элементов сразличными дефектами были разработаны требования по предельной величинедефектов и отклонений геометрических размеров:1) В прошедших отбраковку конструкциях не допустимы следующиедефекты:- продольные складки длиной более 400 мм и высотой более 4 мм;- поперечные складки с длиной более 150 мм и высотой более 5 мм;- непропитанные участки;- материал конструкции должен пройти полное отверждение (косвенныйпризнакнеоконченногоотверждения–запахрастворителяприторцевании/пропиле отверстия под заливку бетона);- нарушение направления волокон, скручивание волокон, значительноеизменение угла плетения наполнителя от проектного, непостоянство угла плетениянаполнителя (диапазон изменения угла более 50 или резкое изменение угла).2) Допустимые отклонения толщины стенок оболочки элементов отсортаментных значений не должны превышать ±10% от толщины стенки.3) Допустимые отклонения внутреннего диаметра оболочки не должныпревышать ±5.4) Допустимые отклонения прямолинейности проекции оси арочногоэлемента в плане не должны превышать 1/400 длины пролета.
Для прямолинейныхтрубобетонных элементов отклонение оси от прямолинейности так же не должнапревышать 1/400 длины пролета.5) Отклонения величины пролета не должно превышать 1/400 длины пролета.6)Отклонениявеличиныстрелыподъемаарочногоэлементаотсортаментного значения не должны превышать ± 12 мм.7) Допустимые отклонения оси арочного элемента от окружности не должныпревышать 10 мм.948) На поверхностях оболочки не допускаются вмятины глубиной более 3 мм,трещины, расслоения, сквозные отверстия диаметром более 0.5мм, сколы наторцах.9) Концы элементов должны быть обрезаны под прямым углом. Допускаетсявеличина скоса торца не более 2°.
На срезе не должно быть сколов и заусенцев.10) Допустимое отклонение угла плетения армирования рукавов ±5°.При разработке настоящих требований, кроме результатов испытаний,учитывались так же следующие предпосылки:- допустимое отклонение толщины стенки и диаметра трубы установлены всоответствии с ТУ 1-595-11-1478-2014;- отклонение величины пролета в пределах 2 см установлено с цельюобеспечения попадания арочного элемента в пределах пустот армированияростверка и обеспечения свободной заводки арматурного каркаса для объединенияарочных элементов с ростверком;- допустимые отклонения от круглого очертания оси арочного элементаустановлены из соображений соблюдения геометрических характеристик (моментинерции сечения, момент сопротивления сечения) с инженерной точностью(отклонение величины характеристики не более 5%);- глубина вмятин установлена в соответствии с минимальной толщинойоболочки в сортаменте с целью предотвращения возникновения значительныхконцентраций напряжений;- величина припуска арочного элемента взята из условия обеспечениязаделки элемента в ростверк на величину одного диаметра арочного элемента;- предельное отклонение оси арочного элемента в плане взято из условияувеличение результирующего момента в заделке не более чем на 2 %; определениевеличины предельного отклонения производилось моделированием арочнойконструкции составного сечения методом конечных элементов в программномкомплексе Midas Civil.
Проводилось моделирование арочных конструкцийразличных пролетов и с различной стрелой подъема. Арочным конструкциям95задавались различные отклонения оси в плане. Каждая арка нагружалась в центрепролета (рисунок 39).Рисунок 39 – Моделирование арочных конструкций в программном комплексеMidas Civil4.4 Анализ надежности исследуемых конструкцийОтдельногорассмотрениятребуеттакойпоказательтрубобетонныхэлементов с полимерной композитной оболочкой, как их живучесть, т. е.способность воспринимать нагрузку или часть нагрузки после непроектноговоздействия.По результатам испытаний, трубобетонные элементы с оболочкой из ПКМимеют пологую зону на графике «нагрузка-перемещения» перед разрушением. Виностранныхпубликацияхможновстретитьтермин«площадкапсевдопластичности». В действительности, имея схожий характер поведения96системы (отклонение от линейности перемещений на диаграмме в процессенагружения и остаточная деформация после снятия нагрузки), это явление имеетдругое характер протекающихпроцессов.
Главным образом накоплениеостаточной деформации объясняется накоплением повреждений элементовсистемы. Основными из них являются:- релаксация напряжений в дефектах структуры оболочки, образованных впроцессе изготовления, таких как складки и др.; при достижении определенногопорога напряжений происходит распрямление складок, что хорошо видно надиаграммах относительных деформаций тензорезисторов (снижение величиныотносительных деформаций без снижения нагрузки на диаграмме объясняетсярелаксацией напряжений в дефектах, преимущественно распрямление складок,рисунок 40);- появление и накопление повреждений в бетонном ядре, изначальнопоявление трещин в растянутой зоне, а затем разрушение бетона и в сжатой зоне;- накопление разрушений в матрице композитной оболочки, что вызываетперераспределение напряжений между волокнами и приводит к большемувовлечению последних в работу (неполная вовлеченность волокон на начальномэтапе связана с технологической невозможность обеспечить прямолинейное«натянутое» положение 100% волокон в процессе изготовления оболочки);- накопление разрушений волокон; закон распределения прочностныххарактеристик волокон одной партии имеет стохастический характер и обычноописывается уравнением нормального распределения [76].На рисунке 41 представлены результаты испытаний второй партии опытныхобразцов трубобетонных конструкций с полимерной композитной оболочкой.
Надиаграмме хорошо видно наличие пологой зоны деформаций, начинающейсяприблизительно при нагрузке 250 кН (в процессе испытаний образца А-1произошло смещение шарнира гидроцилиндра, что привело к повреждениямобразца и невозможности продолжения испытаний).9714061357Нагрузка130812512120131151415110-0,001-0,000500,00050,0010,001518Относительные перемещения по показаниям тензорезисторовРисунок 40 – Показания тензорезисторов образца А-1 из 1-ой партии350300250Нагрузка, кНАрка 1200Арка 2Арка 3150Арка 4Арка 5100Арка 6500-70-60-50-40-30-20-100Перемещения, ммРисунок 41 – Результаты испытаний второй партии арочных образцовИз представленной диаграммы (рисунок 41) можно сделать вывод, чтозначительный прирост деформаций арочных трубобетонных элементов сполимерной композитной оболочкой позволит визуально определить наступлениеаварийной ситуации задолго до достижения конструкцией предела несущейспособности, что повышает безопасность эксплуатации мостовых сооружений сподобными несущими элементами по сравнению с балочными конструкциями с98преднапряжённой рабочей арматурой, которые имеют крайне малые деформацииперед обрывом рабочей арматуры и могут быть обнаружены только припроведении обследования квалифицированными инженерами.4.5 Наблюдение за пилотным сооружениемС целью наблюдения за состоянием пилотного объекта, построенного черезручей Соловей в створе улицы Крупской в селе Языково Карсунского районаУльяновскойобласти,мостовоесооружениебылооснащеносистемоймониторинга.
Оптоволоконная система мониторинга пилотного объекта включаетследующие элементы (рисунок 42):1.Оптоволоконные датчики деформации и температуры, интегрируемыев арочные элементы из ПКМ.2.Оптоволоконный детектор транспортного потока, устанавливаемый надорожное полотно проезжей части (устанавливается опционально).3.Блок-контейнер для размещения измерительного оборудования,подводимые оптоволоконные кабели.4.Комплект измерительного оборудования для сбора информации отоптоволоконных датчиков и детектора транспортного потока, программноеобеспечение.Рисунок 42 – Состав оптоволоконной системы мониторинга двухполосногоавтомобильного арочного моста99Установленная система мониторинга отслеживает состояние 3-х арочныхэлементов, располагающихся на периферии и в центре моста. В каждый арочныйэлемент интегрировано по 6 оптоволоконных датчиков деформаций.Диапазон измерения относительных деформаций оптоволоконных датчиковдеформаций из стеклопластика на основе ВБР от -4500 до +4500 мкм/м (от -0,45 %до +0,45 %) с погрешностью не более 5%.
Рабочий температурный диапазондатчиков деформаций от -40°С до 40 °С. Рабочий температурный диапазондатчиков температуры от -50 °С до 80 °С.Частота опроса оптоволоконных датчиков составляет не менее 500 Гц.Рисунок 43 – Оптоволоконный датчик деформаций на основе ВБР в корпусе изстеклопластика, приклеенный на поверхность оболочки арочного элементаРисунок 44 – Оптоволоконный датчик деформаций на основе ВБР в корпусе изстеклопластика на основе препрега КМКС-2м.120Оптоволоконные датчики деформаций устанавливались в середине ичетвертях пролета арочных конструкций в растянутой и сжатой зонахсоответственной (рисунок 45).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
