Диссертация (1173116), страница 10
Текст из файла (страница 10)
1.53)научно-исследовательских работ [8, 10, 12, 62] и постановления Правительства РФ[66].Ввидутого,чтоэкспериментальныеобразцыпредставляликрупноразмерные элементы – фрагменты реальных мостовых балок, нагрузкана них не моделировалась, а принималась в полном соответствии с ГОСТ иСП. Подбор нагрузки для динамических испытаний происходил в несколькоэтапов. Сначала была определена максимальная нагрузка.
Она состоит издвух колес тележки А14 с учетом динамического коэффициента, равного21 + (согласно п. 6.3 СП [82]), весом 8,87 тс каждое, и покрытия проезжей3части, вес которого составляет 1,27 тс, что в сумме составляет 19,01 тс.Однако с учетом жесткости испытываемого образца для достижениястабильной работы пульсационной машины и обеспечения надежности80результатов испытания, а также для учета различия ограниченного (2 млнциклов) и абсолютного предела усталости и уменьшения коэффициентаасимметрии цикла было принято решение принять максимальную нагрузкунесколько большей и равной 22,5±0,1 тс. Результаты компьютерного расчетапоказали, что при таком варианте нагружения и выбранной максимальнойнагрузке напряжения в арматуре соответствуют предельным напряжениямпри расчете на выносливость без учета наличия сварных соединенийсогласно СП [82].Принятую максимальную нагрузку можно представить как состоящуюиз динамической составляющей - нагрузки от двух колес А14 (2х8,87=17,74тс) и статической, равной 22,5-17,74 = 4,76 тс.
Минимальная нагрузка быланазначена исходя из пригруза, необходимого для достижения максимальнойнагрузки, а также жесткости образца и составила 7,5±0,1 тс. Принятуюминимальную нагрузку также можно представить как состоящую изстатическойсоставляющей,равнойстатическойчастимаксимальнойнагрузки – 4,76 тс, и динамической, равной 7,5-4,76 =2,74 тс.Для принятого варианта нагружения коэффициент асимметрии цикла ρсоставляет 0,155, что позволяет судить по результатам испытаний о влиянииконтактной сварки на выносливость железобетонной плиты. При данномкоэффициенте асимметрии цикла коэффициент βρw, согласно СНиП и СП[76, 82], равен 0,6 – 0,65, что означает снижение расчетного сопротивленияна выносливость арматуры с контактной сваркой на 35%. При испытанияхэтоткоэффициентнеучитывался.Онипроводилисьисходяизпредположения, что контактная сварка не влияет на выносливость и неснижает физико-механических свойств металла рабочей арматуры.813.3.Проведение испытаний полноразмерных образцовжелезобетонной плиты проезжей частиНа первом этапе были проведены контрольные статические испытанияодного трехпролетного образца (П1С и П2С) со сварными сетками по 1-мупредельному состоянию на прочность.
Были испытаны первый и второйпролеты образца, с доведением до разрушения. Нагружение происходилосогласноразработаннойсхеме(рисунок30).Величинойступенииспытательной нагрузки были назначены 5 тс, что составило 10% отразрушающей нагрузки. Процесс проведения статических испытаний показанна рисунке 32.В ходе испытаний отмечались основные этапы деформированияобразца, замерялись вертикальные перемещения в середине пролета плиты идеформации бетона верхней и нижней фибры, согласно разработанной схеме(рисунок31).НачалутрещинообразованиясоответствоваланагрузкаPcr = 7,5±0,1 тс. Прогибы вплоть до нагрузки Рy = 33,0±0,5 тс рослиравномерно.
При нагрузке Рy = 33,0±0,5 тс напряжение в рабочей арматуредостигло предела текучести. Далее прогибы росли значительно быстрее. Принагрузке Pcr2 = 40,0±0,5 тс раскрытие трещин достигло 1,0 мм, фиксацияпрогибов была остановлена ввиду возможной травмоопасности процессаразрушения образца для соблюдения техники безопасности. Полноеразрушение образца произошло при Pu = 50,0±0,1 тс в первом случае иPu = 49,5±0,1 тс во втором.
Характер разрушения образца (выкрашиваниесжатой зоны бетона с образованием лещин) показан на рисунке 33.Полученные графики прогибов образцов на всех этапах нагруженияпредставлены на рисунке 38 (кривые П1С и П2С).82Рисунок 32 – Проведение статических испытанийРисунок 33 – Разрушение сжатой зоны бетона плиты во время статическихиспытаний83На следующем этапе были проведены динамические испытания –циклическое загружение образцов нагрузкой, рассчитанной ранее (см.
п. 3.2)и реально имитирующей прохождение двух колес нагрузки класса А14 набазе 2 млн циклов. Перед испытаниями на выносливость каждый образецподвергался предварительным статическим испытаниям с нагружением до22,5±0,1 тс для определения деформативности образца и определениямомента начала трещинообразования. Размещение нагрузки производилосьтак же, как при статических испытаниях по разработанной схеме(рисунок 30).
В случае успешного прохождения двух миллионов цикловизменения нагрузки проводились статические испытания с доведениемобразцовдоиспытаниям.разрушенияПроведениеаналогичнодинамическихпредварительнымиспытанийнастатическимвыносливостьпоказано на рисунке 34. Всего в ходе экспериментальных исследований навыносливость было испытано 4 полноразмерных образца.Рисунок 34 – Проведение динамических испытаний84Образец П3В имел сварные сетки: нижние сетки с рабочей арматуройдиаметром 14 мм и верхние – с рабочей арматурой диаметром 12 мм. Онуспешно прошел 2,14 млн циклов изменения нагрузки и был доведен доразрушения при Pu = 49,2±0,1 тс.
Разрушение произошло по сжатой зонебетона.Образец П4В имел сварные нижние и верхние сетки с рабочейарматурой диаметром 12 мм. После 1,12 млн циклов изменения нагрузкиобразец разрушился от усталости. Арматурные стержни нижних сетокпорвались по месту сварки (рисунок 35). Всего разорвалось 50% стержней(каждый второй стержень рабочей арматуры).Рисунок 35 – Обрыв стержней по сварному стыку в образце П4ВОбразец П5В имел также сварные нижние сетки с рабочей арматуройдиаметром 14 мм и верхние – с рабочей арматурой диаметром 12 мм. Он85успешно прошел 2,04 млн циклов изменения нагрузки и был доведен доразрушения при Pu = 48,4±0,1 тс. Разрушение произошло по сжатой зонебетона.Образец П6В имел вязаные нижние сетки с рабочей арматуройдиаметром 14 мм и верхние с рабочей арматурой диаметром 12 мм.
Онявлялся контрольным для испытаний на выносливость. Образец успешнопрошел 2,00 млн циклов изменения нагрузки и был доведен до разрушенияпри Pu = 46,5±0,1 тс. Разрушились арматурные стержни нижней сетки.Сводные результаты всех проведенных статических и динамическихиспытаний полноразмерных образцов представлены в таблице 6. Статическиеиспытания после успешного прохождения 2 млн циклов изменения нагрузкиобразцов П3В и П5В коррелируются с результатами статических испытанийпосле 2 млн циклов контрольного образца П6В и предварительныхстатических испытаний образцов П1С и П2С.
Отклонение в разрушающейнагрузке не превышает 3%, что находится в пределах точности проведенияиспытаний. Значения прогибов на всех этапах нагружения (рисунок 38)также оказались очень близкими.Следует 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.86Таблица 6 – Результаты статических и динамических испытаний полноразмерных образцов железобетонной плитыОбразец, видиспытанийДиаметр рабочейарматуры(верхняя/нижняя), ммТипсоединенийсеткиКол-во цикловизменениянагрузки, млнРазрушающаянагрузка, тсХарактерразрушенияП1С,статические1214сварной-50,0±0,1По сжатой зонебетонаП2С,статические1214сварной-49,5±0,1По сжатой зонебетонаП3В,динамические1214сварной2,1449,2±0,1По сжатой зонебетонаП4В,динамические1212сварной1,12-РазрыварматурныхстержнейП5В,динамические1214сварной2,0448,4±0,1По сжатой зонебетонаП6В,динамические121446,5±0,1Разрыварматурныхстержнейвязаный2,0087Анализ результатов испытаний и их сопоставление с3.4.компьютерными расчетамиДля последующего сопоставления и анализа до проведения испытанийбыли проведены расчеты для определения нагрузок, соответствующихосновным этапам работы образцов в ходе эксперимента и принятомузначению максимальной нагрузки при испытаниях на выносливость.
Былиполучены следующие значения нагрузок и соответствующие этим нагрузкамкомпоненты напряженно-деформированного состояния:Pcr = 7,5 тс – нагрузка, при которой началось активное1.трещинообразование в растянутой зоне образца;Pf = 22,5 тс– максимальная нагрузка, принятая в испытаниях на2.выносливость;Py = 33,0 тс – нагрузка, при которой рабочая арматура достигла3.предела текучести при статических испытаниях;Pu = 50,0 тс – нагрузка, при которой произошло разрушение4.образцов при статических испытаниях;Нагрузки с шагом 5 тс (10% от разрушающей) для построения5.эпюры прогибов.Полученные компоненты напряженно-деформированного состояниярассмотрены далее подробно. Проведено сопоставление проведенныхкомпьютерных расчетов, результатов экспериментальных исследований ирекомендаций нормативных документов.3.4.1.Сопоставлениерасчетныхиэкспериментальныхвертикальных перемещений образцовВходестатическихиспытанийбылизамеренывертикальныеперемещения в середине пролета образцов. Проведенные компьютерныерасчеты позволили получить значения вертикальных перемещений всередине пролета образца от воздействия всех нагрузок.88Деформированный вид компьютерной модели образца и вертикальныеперемещенияподдействиемиспытательныхнагрузокпоказанынарисунках 36-37.Рисунок 36 – Прогибы образца при воздействии испытательной нагрузкиPcr = 7,5 тс (мм)Рисунок 37 – Прогибы образца при воздействии испытательной нагрузкиPf = 22,5 тс (мм)89Сопоставление полученных в ходе испытаний кривых вертикальныхперемещений всех образцов под действием испытательных нагрузок в ходепроведениястатическихиспытанийирасчетнаякриваяпрогибовкомпьютерной модели представлены на рисунке 38.Коэффициент корреляции результатов экспериментов и расчетасоставил 0,996.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
