Диссертация (1173116), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Очень сильная корреляция свидетельствует о соответствииработы компьютерной модели и реальных образцов. Максимальная разница взначениях прогибов компьютерной модели и реальных конструкцийсоставляет не более 15%, что можно объяснить не идеальными условиямиопирания и проведения испытаний, а также некоторой неоднородностью,присущей железобетону.90353025Прогиб, мм2015105005Образец П1С10Образец П2С1520Нагрузка, тсОбразец П3ВОбразец П4В25Образец П5В*3035Образец П6В40РасчетРисунок 38 – График прогибов при статических испытаниях всех образцов и расчетная кривая прогибов*представлен график предварительных статических испытаний, так как образец разрушился в ходе испытаний на выносливость913.4.2.
Сопоставление деформаций и напряжений в бетоне иарматурных стержняхВ ходе статических испытаний образцов П1С и П2С, а такжепредварительных статических испытаний образцов П3В, П4В, П5В и П6Впри нагружении до 22,5 тс измерялись деформации растянутой зоны плитысогласно разработанной схеме (рисунок 31).Момент начала трещинообразования соответствует относительнымдеформациям, равным ≈0,0001 при растягивающих напряжениях в бетоне,равных 1,8*Rbt,ser = 4,1 МПа, что соответствует образованию трещин свероятностью порядка 99,9% для бетона класса B45 согласно СП [82].Графикизмененияотносительныхдеформацийдлявсехобразцов,замеренных в ходе испытаний, представлен на рисунке 39.Анализполученногографикапоказывает,чтоначалутрещинообразования соответствует нагрузка от 7,3 до 7,8 тс для всехиспытанных образцов (исключение составляет образец П4В с нижней иверхней сварными сетками из арматурных стержней диаметром 12 мм), чтотакже визуально подтверждалось в ходе испытаний.В результате компьютерных расчетов была получена нагрузка,соответствующая началу трещинообразования, равная 7,5 тс.
При этойнагрузке в растянутой зоне бетона в середине пролета образца возникаютнапряжения 4,1 Мпа (рисунок 40).Различие между результатами измерений деформаций в растянутомбетоне в ходе испытаний и расчетом с учетом нормативных предпосылоксоставляет от 1,5 до 4%.В ходе компьютерных расчетов была получена разрушающая нагрузка,равная 50 тс. Этой нагрузке соответствуют сжимающие напряжения в бетоне,равные 57,8 МПа (рисунок 41). Такие напряжения в бетоне соответствуетпредельным напряжениям на момент разрушения для бетона класса В45.92Средняя прочность бетона класса B45, рассчитанная при коэффициентевариации 13,5% и обеспеченности 95%, составляет 57,8 МПа.В ходе статических испытаний была получена разрушающая нагрузкадля всех натурных образцов от 46,5 до 50,0 тс (таблица 7), что согласуется срезультатами предварительных компьютерных расчетов.Различиемеждуразрушающейнагрузкой,полученнойвходеиспытаний, и компьютерным расчетом с учетом нормативных предпосылоксоставляет не более 7%.930.003Относительные деформации0.00250.0020.00150.0010.0005026П1С10П2СНагрузка, тсП3ВП4В1418П5В22П6ВРисунок 39 – График деформации растянутой зоны бетона при статических испытаниях всех образцов(зеленым обозначена зона работы бетона без трещин, красным – бетон с трещинами)94Рисунок 40 – Напряжения в растянутой зоне бетона при воздействиииспытательной нагрузки Pcr = 7,5 тс (МПа)Рисунок 41 – Напряжения в сжатой зоне бетона при воздействиииспытательной нагрузки Pu = 50,0 тс (МПа)95В ходе анализа результатов компьютерного расчета и натурныхэкспериментов особое внимание уделялось работе арматурных стержней.Эпюры напряжений в арматурных стержнях, полученные в ходерасчета конечно-элементной модели на основных этапах нагружения,представлены на рисунках 42 – 43.
Достижение предела текучестиарматурными стержнями, составляющего для класса А400 (АIII) 390 МПа поГОСТ [26], согласно расчету произошло при нагрузке, равной 33 тс. Этопрослеживается на графике прогибов испытательных образцов, когдадеформации начали нарастать значительно быстрее после достижениянагрузки, равной 30 – 35 тс (рисунок 38). Аналогичный результат былполучен и в ходе измерения деформаций растянутого бетона: при нагрузке30 – 35 тс они также начали нарастать значительно быстрее (рисунок 45).Различие между полученной в ходе испытаний нагрузкой, при которойрабочие арматурные стержни достигают предела текучести, и результатамикомпьютерного расчета с учетом нормативных документов составляет неболее 10%.
Однако, следует отметить, что измерения проводились принагружении с шагом в 5 тс, что и определило такую сходимость результатов.Разрушение полноразмерных железобетонных образцов (таблица 7)происходило при нагрузке 46,5 – 50,0 тс. Разрушение происходило илибетона сжатой зоны или растянутых арматурных стержней. В ходе расчета поМКЭ напряжения в арматурных стержнях на воздействие нагрузки 50,0 тссоставило 587 МПа, что соответствует временному сопротивлению разрывуарматуры класса А400 (AIII) согласно ГОСТ [26].Различиемеждуразрушающейнагрузкой,полученнойвходеиспытаний, и компьютерным расчетом с учетом нормативных предпосылоксоставляет не более 7%.96В ходе компьютерного расчета были получены напряжения варматурныхстержняхотвоздействиямаксимальнойнагрузкипридинамических испытаниях, равной 22,5 тс.Получено,чтонапряженияварматурныхстержняхвходединамических испытаний в зоне контактной сварки составляли 260,6 МПа,что соответствует нормативному сопротивлению арматуры при расчете навыносливость без учета понижающего коэффициента βpw и значительнопревышает нормативное сопротивление арматуры с учетом понижающегокоэффициента βpw, равное 168,2 МПа.Сравнениерасчетныхнапряженийварматурныхстержняхисоответствующих им напряжений по ГОСТ [26] и СП [82] дано в таблице 8.Различия во всех измеренных и расчетных компонентах напряженнодеформированного состояния не превышают 10%, что говорит об адекватномсоответствии компьютерной модели работе натурных образцов подвоздействием испытательных нагрузок.97Рисунок 42 – Напряжение в арматуре плиты при воздействии испытательнойнагрузки Pf = 22,5 тс (МПа)Рисунок 43 – Напряжение в арматуре плиты при воздействии испытательнойнагрузки Py = 33,0 тс (МПа)98Рисунок 44 – Напряжение в арматуре плиты при воздействии испытательнойнагрузки Pu = 50,0 тс (МПа)0.012Относительные деформации0.010.0080.0060.0040.00200510152025303540Нагрузка, тсП1С и П2СП3В и П5ВП6ВРисунок 45 – График деформации растянутой зоны бетона при статическихиспытаниях всех образцов до разрушения99Таблица 7 – Сопоставление результатов испытаний и расчета полноразмерных образцов железобетонной плитыРассчитанные напряжения в стержняхарматуры нижней сетки, МПаНагрузкаР, тсЭтап нагруженияНормативныеОтклонениеЗона контактнойнапряжения в стержняхрассчитанныхМаксимальноесварки (~0,5арматуры нижней сеткинапряжений отзначениеметра отпо ГОСТ и СП, МПанормативных, %(середина пролета)серединыпролета)22,5МаксимальнаяСП [82]нагрузка прибез учета βpwиспытании на268,7+3,9 / +0,7168,2+48,3260,6СП [82]выносливость258,7с учетом βpwАрматурные33,0стержни достигли390,3ГОСТ [26]390,0+0,1587,2ГОСТ [26]590,0-0,5предела текучести50,0Разрушение образца1003.5.Выводы по главеРазработанаконструкцияэкспериментальныхобразцовплитыпроезжей части, схема их загружения, методика и программа проведенияиспытаний.Проведенные комплексные многовариантные натурные экспериментыи компьютерные расчеты по методу конечных элементов показали, чтоиспытанные образцы работают согласно расчетным предпосылкам.
В ходеиспытаний не выявлено отличий в статической и динамической работеобразцов со сварными и вязаными сетками. Подтверждена возможностьиспользования сварных сеток вместо вязаных.Наоснованиианализарезультатовпроведенныхнатурныхэкспериментов арматурных образцов, полноразмерных образцов плитыпроезжей части и компьютерных расчетов автором был разработан,согласован с ведущими проектными организациями и утвержден в ПАО«МОСТОТРЕСТ» СТО 01373996-001-2015 «Арматурные сетки заводскогоизготовления, выполненные контактной сваркой, для плит проезжей частиавтодорожныхмостов»[83].Вэтомнормативномдокументесформулированы особенности производства сварных арматурных сеток иосновные принципы контроля их качества и проведения испытаний.Усовершенствованаконструкцияитехнологияизготовленияжелезобетонных балок автодорожных мостов.В ходе разработки изменений и актуализации СП [82] автором быловнесено предложение о корректировке коэффициента βpw, учитывающеговлияние на условия работы арматурных элементов наличия крестообразныхсварных соединений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
