Диссертация (1173116), страница 3
Текст из файла (страница 3)
[85] иТУПМ-37 [86].Основные теоретические исследования, касающиеся выносливостиэлементов железобетонных мостов, проводились в нашей стране (в ЦНИИС,НИИ Мостов, МИИТ, ЦНИПСК, МАДИ, ЛИИЖТ, НИИЖТ, ВНИИЖТ,СибАДИ и др.) в сороковые-пятидесятые годы прошлого века, когдапроисходил переход от расчетов конструкций по допускаемым напряжениям красчетам по предельным состояниям и был разработан новый нормативныйдокумент НиТУ 123-55 [63]. Введение нового метода расчета позволилодифференцировать коэффициенты запаса, а это дало возможность внедритьнадежные сборные и преднапряженные железобетонные пролетные строениямостов.Однакоизучениеработыжелезобетонныхконструкцийнавыносливость продолжала оставаться актуальной. К этому периоду относятсяфундаментальныетрудыО.Я.Берга[2, 4, 5],И.А.
Матарова[52, 53],А.И. Иванова-Дятлова [38], Н.С. Карпухина [44, 45], Т.Г. Фролова [89],И.Л. Корчинского [50], зарубежные исследования, опубликованные в работах[120] и др. В работах указанных авторов полученные экспериментальныеданные, в основном, обработаны по внешним проявлениям процессов:разрушающим нагрузкам, деформациям, прогибам, наблюдаемым по мере16увеличениячислацикловприложениянагрузки.Результатыэтихисследований, в особенности данные масштабных экспериментальныхисследований работы бетона, арматуры, железобетона, а также серийполноразмерных образцов балок на выносливость во Всесоюзном научноисследовательском институте транспортного строительства (ЦНИИС) подруководством О.Я.
Берга и И.А. Матарова [2, 3, 4, 5, 52, 53, 55] позволилиразработать методику расчета конструкций на выносливость, вошедшую вомногие нормативные документы, в том числе сначала в ТУПМ-56 [87], а затемв СН 10-57 [72], СН 200-62 [73] и CН 365-67 [74]. Основные положения этойметодики, изложенные в нормах, а именно в СНиП 2.05.03-84* [76] иСП 35.13330.2011 [82], остаются неизменными до настоящего времени: расчетжелезобетонных элементов на выносливость производится на нормативныенагрузки с учетом динамического коэффициента, принимается гипотезаплоских сечений (сечения плоские до деформации остаются плоскими и последеформации), вводятся особые сниженные значения расчетных сопротивленийматериалов, а изменение напряженного состояния в конструкции изжелезобетона под действием циклической нагрузки учитывается путемвведения особого отношения модулей упругости бетона и арматуры n1 прирасчетах по формулам упругого тела, что отражает процесс нарастанияостаточных деформаций. Однако несмотря на переход на расчет конструкцийпо предельным состояниям в основе современных расчетов на выносливостьлежит теория допускаемых напряжений.
Этот факт может быть объяснен тем,что разрушение конструкций при усталости происходит именно приэксплуатационныхнагрузках,уровенькоторыхзначительноменьшепредельных.Дальнейшие серьезные исследования выносливости железобетонныхконструкций относятся уже к семидесятым-восьмидесятым годам XX века,когда произошел переход к новым общесоюзным нормам проектированиябетонных и железобетонных конструкций [73, 77, 78], и двухтысячным годам.17В эти годы появились новые материалы, высокопрочные бетоны, новые маркистали, новые конструкции из стали и железобетона, развивалось типовое исборноестроительство.дополнительныхВсенатурныхэтотребовалоиспытаний.Срединовыхисследованийбольшогоиколичестваэкспериментальных исследований стоит отметить работы К.В.
Михайлова,В.М. Селюкова, Ф.М. Городницкого [16, 56, 57, 58], В.М. Бондаренко [7],А.Л. Цейтлина[29, 30, 90, 91],Н.И.Карпенко[43],С.Н.Карпенко,А.И. Васильева [11, 13, 91], Л.И. Иосилевского [39, 40], В.П. Чиркова[40, 92, 93], Э.А. Балючика [1], В.В.
Новака [64], Ю.В. Новака [64, 65],П.М. Саламахина [69], Л.И. Короткова, А.С. Залесова [35, 36], Г.К. Евграфова,С.А. Мадатяна, К.А. Пирадова, Ф.В. Винокура, Ю.М. Егорушкина, а такжетруды продолживших свои исследования О.Я. Берга [6] и Н.С. Карпухина [45].Проведенные исследования благодаря своему большому объему иразнообразию внесли значительный вклад в строительную науку нашейстраны в вопросах выносливости железобетонных конструкций. Часть работбыла не завершена, не все результаты исследований нашли в полной мереотражение в нормативных документах. В связи с чем, многие проблемы изадачи по выносливости не были решены до конца, а ряд положений,зафиксированных в нормативных документах, до сих пор вызывает спорыученых и, зачастую, не имеет достаточной опытной проверки.
Это также взначительной мере определяет актуальность проблемы и ее важность длянародного хозяйства.1.2.Обзор исследований выносливости бетона и арматуры1.2.1. Выносливость бетонаИсследования выносливости бетона начали проводиться одновременно сего широким внедрением в мостостроение в начале XX века. В разное времяисследования проводились в ведущих научных школах СССР: ЦНИИС (НИЦМосты, НИЦ СМ, НИЦ ВМ), НИИЖБ, ЦНИИСК, ВНИИЖТ, ЛИИЖТ,18НИИЖТ, МАДИ, СибАДИ, НПЦ Мостов, МИИТ, УрПИ, НИИСК, НИЦГидропроект, ВНИИГ, а также за рубежом.Над вопросом выносливости бетона на сжатие работали Н.С. Карпухин[44, 45], О.Я.
Берг [6], И.А. Матаров [52], Ю.Н. Котов [51], Ю.Г.Козьмин [49],Т.Г.Фролов [89], Ю.С.Волков [14, 42], А.П.Кириллов, Т.С.Каранфилов идругие советские, а также зарубежные авторы [99, 100, 114, 120, 123].В начале рассмотрим выносливость бетона на сжатие, так как вреальных мостовых конструкциях бетон без арматуры в элементах,работающих на растяжение, не применяется.Н.С.
Карпухин обобщил результаты своих исследований [45] и болеедвадцати работ других авторов [2, 5, 6, 14, 42, 44, 49, 51, 52, 53, 89, 99, 101,110, 111, 115]. Обработка результатов опытов 48 серий образцов позволилаему вывести уравнение для вычисления предела выносливости бетона насжатие σr при разных значениях коэффициента асимметрии цикла ρ>0 взависимости от призменной прочности бетона Rпр: =0.571−0.365пр , МПа.
(1)Несмотря на значительный общий объем испытаний (несколько тысячобразцов), разное время проведения экспериментов, разные классы бетона иформы образцов статистическая обработка результатов дает высокуюкорреляцию (коэффициент корреляции r=0,801).Предел выносливости, полученный согласно уравнению (1), считаюнеобходимым сравнить с принятым в СН 200-62 [73] и СНиП (СП) «Мосты итрубы» [76, 82] для самых распространенных классов бетона B30 и B40. Израсчета по СНиП исключен коэффициент, учитывающий рост прочностибетона со временем (за счет твердения бетона), так как испытания19проводились на образцах возрастом около 28 суток.
Сравнение графическипредставлено на рисунках 2 и 3.202120Предел выносливости, МПа191817161514131200.10.20.30.40.50.60.70.80.91Коэффициент асимметрии циклаэкспериментальные данныепо СНиП (СП) 2.05.03-84*по СН 200-62Рисунок 2 – Сравнение данных экспериментальных исследований выносливости бетона класса В30 с расчетами поСНиП (СП) 2.05.03-84* и СН 200-622128Предел выносливости, МПа26242220181600.10.20.30.40.50.60.70.80.91Коэффициент асимметрии циклаэкспериментальные данныепо СНиП (СП) 2.05.03-84*по СН 200-62Рисунок 3 – Сравнение данных экспериментальных исследований выносливости бетона класса В40 с расчетами поСНиП (СП) 2.05.03-84* и СН 200-6222На основе представленных графиков можно сделать несколько важныхвыводов:1В диапазоне наиболее вероятных и опасных коэффициентовасимметрии цикла ρ от 0,1 до 0,6 предел выносливости для бетона на сжатие,принятый в СН 200-62 [73] и СНиП (СП) «Мосты и трубы» [76, 82],отличается от полученного на основе обработки экспериментальных данныхне более чем на 3-4%.
Это говорит о соответствии положений нормативныхдокументов реальной работе бетона на выносливость.2При коэффициенте асимметрии цикла ρ, равном 0, отличиепределов выносливости на сжатие достигает более 5% из-за коэффициентацикла повторяющихся напряжений εb , который согласно СНиП (СП) [76, 82]одинаков при коэффициентах цикла ρ, равных 0 и 0,1. Подобныерекомендации СНиП (СП) не вполне обоснованы.3Значение предела выносливости при коэффициентах асимметриицикла ρ>0,6 не соответствует экспериментальным данным.
В этом случаерасчет на выносливость не производится.1.2.2. Выносливость арматурных стержнейИсследованияопределяющейрассмотретьвыносливостивыносливостьподробнее.арматурнойжелезобетоннойВыносливостьстали,вомногомконструкции,следуетстержневойарматурыклассаА300 (АII) и А400 (АIII) из сталей различных марок при различныхзначениях коэффициента асимметрии цикла ρ исследовалась в разные годы введущих научных школах СССР (ЦНИИС (НИЦ Мосты, НИЦ СМ, НИЦВМ), НИИЖБ, ЦНИИСК, ВНИИЖТ, ЛИИЖТ, НИИЖТ, МАДИ, СибАДИ,НПО Мостов, МИИТ, УрПИ, НИИСК, НИЦ Гидропроект, ВНИИГ), а такжеза рубежом. Наиболее распространенной рабочей арматурой в настоящеевремя является арматура класса А400 (АIII), вытеснившая почти полностью23арматуруклассаА300(АII),поэтомуцелесообразнорассматриватьисследования, касающиеся именно арматуры класса А400 (АIII).Н.С.
Карпухин в монографии [45] обобщил результаты своихисследований, а также работ А.И. Матарова [55], А.П. Кириллова [48], К.В.Михайлова [57, 59], Н.М. Мулина [60], С.М. Скоробогатова с соавторами [70]и др. Обработка результатов испытаний 45 серий образцов позволилаученому вывести уравнение для вычисления предела выносливости σr приразных значениях коэффициента асимметрии цикла ρ: =208.81−0.74, МПа. (2)Статистическая обработка результатов испытаний образцов арматурыиз различных марок стали, проведенных при разных методиках, в разноевремя и разными авторами исследований, дает очень высокую корреляциюрезультатов (коэффициент корреляции r=0,939).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
