Автореферат (1173115), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Измерение твердости по Виккерсу»и другие). Результаты замера твердости в характерных зонах сварныхсоединениях, соответствующих рисунку 2.Рисунок 2 – Зоны проведения анализа микроструктуры сварного соединенияарматурных стержней. (1 - основной металл арматурного стержня, 2 - участоксплавления, 3 и 4 - зона термического влияния)В ходе исследования установлено, что структура металла меняется отферритно-перлитной (вне зоны сварки) до мартенситной (в зоне сварногошва). Замеры значений твердости по Виккерсу (HV10) показали, что переходна новый режим сварки привел к существенному уменьшению негативноговоздействия процессов сварки на характеристики рабочей арматуры.
Тактвердость в самых подверженных влиянию сварки зонах термическоговлияния уменьшилась в среднем на 13,8% с 252-350 до 220-300 HV в зонетермического влияния у сварного соединения (3) и на 38,5% с 336-545 до230-350 HV в зоне термического влияния с обратной стороны соединения (4).В ходе экспериментальных исследований работы арматурных стержнейкласса А400 (АIII) из стали марки 25Г2С со сварными крестообразными13соединениями по типу К1-Кт была подтверждена возможностьиспользования этих соединений в сетках железобетонной плиты проезжейчасти автодорожных мостов из арматуры диаметром более 14 мм и более.В третьей главе представлены проведенные автором испытаниянатурных образцов железобетонной плиты проезжей части автодорожногомоста на воздействие статической и периодически повторяющейся нагрузок.Основная часть экспериментального исследования состояла внатурных статических и динамических испытаниях полноразмерныхобразцов, моделирующих реальную работу железобетонной плиты проезжейчасти автодорожного моста под действием переменной нагрузки,создаваемой автотранспортом.Задачей данного этапа экспериментальных исследований являлосьопределение степени влияния на несущую способность (прочность) ивыносливость плиты проезжей части автодорожных мостов контактнойточечной сварки перекрещивающихся стержней в составе арматурных сетокзаводского изготовления над ребрами балок.Вкачествепрототипаэкспериментальныхобразцовприпроектировании образцов были взяты балки серии 3.503.1-81 и 3.503.1-МСП(институт ОАО «Союздорпроект») и другие подобные.Каждый образец состоял из нескольких блоков, которые специальнодля испытаний были изготовлены на МТФ-заводе мостовых железобетонныхконструкций «МОКОН», а затем омоноличены между собой на местеиспытаний, чтобы максимально точно смоделировать реальные условияпроцесса строительства.
Блоки и участок омоноличивания выполнялись избетона класса B45, что было подтверждено паспортами изделий,результатами неразрушающего контроля на заводе и перед испытаниями, атакже в ходе испытаний. В плите в качестве рабочей были использованыстержни арматуры класса А400 из стали 25Г2С диаметром 12 и 14 мм.Следует отметить, что бетонирование фрагментов выполнялось вреальной опалубке, в которой изготавливаются мостовые балки на заводежелезобетонных конструкций. Поперечное сечение экспериментальногообразца с основными габаритными размерами показано на рисунке 3.Статические испытания проводились на специальном силовом стендев лаборатории АО ЦНИИС, с помощью гидравлического пресса иэлектрической насосной станции.Контрольвеличинынагрузкиосуществлялся по тарированному манометру.14Перед началом испытаний на образец были установленыизмерительные приборы.
Общий вид стенда статических испытаний собразцом перед испытаниями показан на рисунке 4.Испытания на выносливость проводились на пульсационной машинеПМ-50 (рисунок 5), разработанной в АО ЦНИИС и предназначенной дляиспытаний на выносливость разнообразных образцов длиной до 6 метров ишириной до 1 метра. Эта испытательная машина способна создаватьмаксимальную нагрузку до 50 тс при коэффициенте асимметрии цикла ρ впределах от -1 до 1.Рисунок 3 – Схема поперечного сечения экспериментального образцаРисунок 4 – Силовой стенд статических испытаний с установленнымобразцом и измерительными приборами15Рисунок 5 – Стенд пульсационной машины ПМ-50 с установленнымобразцомДля уточнения методики испытаний и определения испытательныхнагрузок, а также компонентов напряженно-деформированного состояния, доначала испытаний проведены предварительные расчеты испытательныхобразцов плиты проезжей части по методу конечных элементов.Расчеты проводились в программном комплексе «MIDAS CIVIL»(лицензия №U005-02022, 2014-2016 г., сертификаты соответствия №0896211,№0896445), реализующем метод конечных элементов и предназначенном дляпроектирования и расчета элементов конструкции мостов и другихтранспортных сооружений.
Общий вид компьютерной расчетной моделипоказан на рисунке 6. Расчет проводился на всех этапах проведениястатических и динамических испытаний иучитывал процесстрещинообразования в бетоне плиты (рисунок 7).16Рисунок 6 – Компьютерная расчетная модель экспериментального образцаРисунок 7 – Прогибы образца при воздействии испытательной нагрузкиP = 22,5 тс (мм)17В первую очередь были рассчитаны два варианта размещениянагрузки: первый вариант – одна точка нагружения по середине плиты,второй – две точки нагружения, размещенные симметрично.Расчеты показали, что оптимальным вариантом размещения нагрузкидля достижения максимальных напряжений в зоне сварных соединений приравномерном распределении напряжений в зоне монолитного стыка являетсявариант с двухточечным нагружением.
Принятая схема нагружения образцапоказана на рисунке 8.В ходе испытаний использовались поверенные и сертифицированныеприборы:прогибомерытипаПМ,электронныйдеформометр,виброанализатор ViAna и электронный индикатор часового типа. Размещениеприборов прорабатывалось с учетом схемы приложения нагрузок и показанона рисунке 9.Рисунок 8 – Схема размещения нагрузки на экспериментальном образцеРисунок 9 - Схема и размещения приборов на экспериментальном образце18Результаты компьютерного расчета показали, что при таком вариантенагружения и выбранной максимальной нагрузке напряжения в арматуресоответствуют предельным напряжениям при расчете на выносливость безучета наличия сварных соединений согласно СП.
Принятую максимальнуюнагрузку можно представить как состоящую из динамической составляющей- нагрузки от двух колес А14 (2х8,87 = 17,74 тс) и статической, равной 22,5 17,74 = 4,76 тс. Минимальная нагрузка была назначена исходя из пригруза,необходимого для достижения максимальной нагрузки, а также жесткостиобразца и составила 7,5±0,1 тс.На первом этапе были проведены контрольные статические испытаниясо сварными сетками по 1-му предельному состоянию на прочность. Началутрещинообразования соответствовала нагрузка P cr = 7,5±0,1 тс.
Прогибывплоть до нагрузки Рy = 33,0±0,5 тс росли равномерно. При нагрузкеРy = 33,0±0,5 тс напряжения в рабочей арматуре достигли предела текучести.Полное разрушение образца произошло при P u = 50,0±0,1 тс в первом случаеи Pu = 49,5±0,1 тс во втором. Характер разрушения образца (выкрашиваниесжатой зоны бетона с образованием лещин) показан на рисунке 10.Полученные графики прогибов образцов на всех этапах нагруженияпредставлены на рисунке 12 (кривые П1С и П2С).Рисунок 10 - Разрушение сжатой зоны бетона плиты во время статическихиспытанийНа следующем этапе были проведены динамические испытания –циклическое загружение образцов нагрузкой, рассчитанной ранее. В случаеуспешного прохождения двух миллионов циклов изменения нагрузки19проводились статические испытания с доведением образцов до разрушенияаналогично предварительным статическим испытаниям.
Схема нагружениясоответствует схеме при статических испытаниях, приведенной на рисунке 8.Проведение динамических испытаний на выносливость показано нарисунке 11.Всего в ходе экспериментальных исследований на выносливость былоиспытано 4 полноразмерных образца (П3В, П4В, П5В и П6В). Сводныерезультаты всех проведенных статических и динамических испытанийполноразмерных образцов представлены в таблице 1.Рисунок 11 – Проведение динамических испытанийСтатические испытания после успешного прохождения 2 млн цикловизменения нагрузки образцов П3В и П5В коррелируются с результатамистатических испытаний после 2 млн циклов контрольного образца П6В ипредварительных статических испытаний образцов П1С и П2С (рисунок 12).Все образцы с диаметрами рабочей арматуры 12/14 (верхняя/нижняя сетки)показали идентичную работу вне зависимости от типа соединений сетки.20Таблица 1 – Результаты статических и динамических испытанийполноразмерных образцов железобетонной плитыОбразец, видиспытанийДиаметррабочейарматуры(верхняя/нижняя),ммП1С,статическиеП2С,статическиеП3В,динамическиеØ 12Ø 14Ø 12Ø 14Ø 12Ø 14П4В,динамическиеКол-воТипцикловРазрушающаясоединений изменениянагрузка, тссеткинагрузки,тысячсварной-50,0±0,1сварной-49,5±0,1сварной214049,2±0,1Ø 12Ø 12сварной1120-П5В,динамическиеØ 12Ø 14сварной204048,4±0,1П6В,динамическиеØ 12Ø 14вязаный200046,5±0,1ХарактерразрушенияПо сжатойзоне бетонаПо сжатойзоне бетонаПо сжатойзоне бетонаРазрыварматурныхстержнейПо сжатойзоне бетонаРазрыварматурныхстержнейСледует отметить, что разрушение арматурных стержней пристатических испытаниях произошло только в образце П6В с вязанымисетками.
Характер разрушения образцов с вязаными и сварными сеткамипоказал, что сварка не оказывает сколько-нибудь существенного влияния наработу арматурных стержней и плиты в целом.В ходе статических испытаний были замерены вертикальныеперемещения в середине пролета образца и проведены компьютерныерасчеты. В результате расчетов получены значения вертикальныхперемещений в середине пролета образца от воздействия всех нагрузок.Сопоставление полученных в ходе испытаний кривых вертикальныхперемещений всех образцов под действием испытательных нагрузок в ходепроведения статических испытаний и расчетная кривая прогибовкомпьютерной модели представлены на рисунке 12.21353025Прогиб, мм2015105005Образец П1СОбразец П5В*10152025Нагрузка, тсОбразец П2СОбразец П6ВОбразец П3ВРасчет303540Образец П4ВРисунок 12 - График прогибов при статических испытаниях всех образцов ирасчетная кривая прогибов(*представлен график предварительных статических испытаний, так как образецобрушился в ходе испытаний на выносливость)Коэффициент корреляции результатов экспериментов и расчетасоставил 0,996, что свидетельствует о соответствии работы компьютерноймодели и реальных образцов.Проведенные комплексные многовариантные натурные экспериментыи компьютерные расчеты по методу конечных элементов показали, чтоиспытанные образцы работают согласно расчетным предпосылкам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
