Диссертация (1173116), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Предел выносливости Rаꞌ,полученныйсогласнообобщеннымрезультатамдлянаиболеераспространенной рабочей арматуры класса А400 (АIII) различных марок поформуле (2), представляется важным сравнить с расчетным сопротивлениемарматуры Rаꞌ при расчете на выносливость, принятым в замененных идействующих нормативных документах по проектированию различныхконструкций из железобетона (таблица 1).24Таблица 1 – Сопоставление расчетных сопротивлений арматуры навыносливость по различным нормативным документамРазмеры в кгс/см2Расчетное сопротивление арматурыRа ꞌ, при ρНормативный документ-0,5-0,20+0,2+0,4+0,6135016201800198023402700139016001770194022802620122514901740208025903400140016801890206524503290149517842048240429103684СН 200-62 [73]СН 365-67 [74]СНиП II-В.1-62* [78]СНиП 2.03.01-84* [80]СНиП II-И.14-69 [79]СНиП 2.06.08-87 [81]СНиП 2.05.03-84* [76]СП 35.13330.2011 [82]Экспериментальные данные[45, 48, 55, 57, 59, 60, 70]25Проведенные сравнения позволяют сделать несколько выводов:1.Принятые в различных нормативных документах значениярасчетных сопротивлений на выносливость арматуры класса А400 (АIII)отличаются на 5-20% при разных коэффициентах асимметрии цикла ρ.Степень обоснованности этих рекомендаций и причины столь значительногорасхождения не вполне ясны.2.Значения расчетных сопротивлений на выносливость арматурыкласса А400 (АIII) ниже полученных экспериментально на 6-19% чем поСНиП (СП) «Мосты и трубы» [76, 82] и вплоть до 40% чем по СНиП[78, 79, 80, 81] и старым мостовым СН [73, 74].
Все это в значительной мереставит под сомнение обоснованность предложенных в нормативныхдокументахрасчетныхсопротивленийарматурыприрасчетенавыносливость.Для установления степени снижения предела выносливости из-заприменения периодического профиля в арматуре Н.С. Карпухин [45] иК.В. Михайлов [57] независимо друг от друга в разное время проводилииспытания серий натуральных и точеных образцов диаметром 6-8 мм изстали марок Ст5 и 25Г2С для классов А240 (АII) и А400 (AIII)соответственно. Испытания проводились при коэффициенте асимметриицикла ρ в пределах от 0,15 до 0,50.
Было установлено, что пределвыносливости точеных образцов в среднем на 35-45% выше пределавыносливости натуральных образцов (имеющих периодический профиль).Эксперименты показали, что периодический профиль арматуры являетсяконцентратором напряжений и значительно ухудшает усталостную работуарматурных стержней. Однако железобетонные конструкции, армированныегладкой арматурой, обладают худшими показателями выносливости прииспытании на изгиб, что можно объяснить лучшей совместной работойбетона и арматуры за счет периодического профиля, который обеспечиваетсцепление.26Историю изучения вопроса выносливости арматурных стержней классаА400 (АIII) со сварными соединениями требуется рассмотреть отдельно.
Какпоказал анализ результатов опытов, ранее проведенных разными авторами,наличие любого сварного соединения приводит к ухудшению сопротивленияарматурного стержня действию циклической нагрузки. Причин этого явленияможет быть несколько: появление концентратора напряжений в результатерезкогоизмененияформыарматуры,образованиеэксцентриситетаприложения растягивающей нагрузки вследствие неравномерного изменениясечения, разнообразные дефекты из-за низкого качества сварки (поры,микротрещины, непровары, несплавления), подкалка стали во времяостывания и другие. Неблагоприятное влияние сварного соединения навыносливостьарматурногостержняпотребовалоспециальныхэкспериментальных исследований.
И все же выносливость сварныхсоединений до сих пор остается сравнительно малоизученной и существуетвсего несколько работ, связанных с их экспериментальными исследованиями.Одним из первых влияние сварки на выносливость арматурныхстержней заметил И.А. Матаров [52, 54] еще на раннем этапе изучениявыносливости арматуры. Им в 1950-60х годах было проведено 5 серийиспытаний по 6 образцов шестиметровых железобетонных балок с рабочейарматурой диаметром 16 и 22 мм из стали марки Ст3. Каркасы балок былимногорядные, вязаные, к рабочей арматуре были приварены отгибы икоротышидлязамерадеформацийарматуры.РанниеисследованияИ.А.
Матарова не были направлены на всестороннее изучение влияниясварки, поэтому степень снижения усталостной прочности арматуры из-заналичия сварных стыков осталась малоосвещённой в его работах. Им былоотмечено, что обрыв арматуры при циклическом нагружении происходилчаще именно в зоне сварного соединения, выполненного дуговой сваркой,что свидетельствует о снижении предела выносливости арматуры в этойзоне, а также было установлено, что снижение предела выносливости при27наличии перпендикулярно приваренных хомутов составило 6-13%, а приприварке отгибов в виде «плавающих» стержней – вплоть до 50-60%.ВажнымипредставляютсяисследованияА.И.
Кедрова[46,55],А.Я. Бродского и В.И. Лощилова [9], А.П. Кириллова [47, 48]. Ученыепроводили испытания на выносливость арматуры периодического профиляиз стали марок Ст5, 25ГС (25Г2С), 35ГС с различными видами сварныхсоединений. Ими были исследованы стыки, выполненные контактнымметодом, ванным способом со стальными подкладками и в формах, дуговойсваркой с парными накладками и внахлест.
Результаты этих испытанийпозволили сделать несколько важных выводов:1.Основной причиной снижения усталостной прочности сварныхсоединений является образование концентратора напряжений вследствиеизменения формы образца и появления эксцентриситета приложенияпродольного усилия.2.Выносливость арматурного стержня со сварным соединениемзависит не только от конструкции стыка, но даже в большей степени оттехнологии сварки. Снижение предела выносливости для разных типовстыковых соединений варьировалась от 20 до 60%. По итогам испытанийпредпочтительной оказалась контактная сварка, а наилучшие результатыбыли достигнуты при последующей зачистке места контакта.Всеткахплитыпроезжейчастиавтодорожныхмостов,рассчитываемых на выносливость, широко применяется крестообразноесварное соединение типа К1-Кт по ГОСТ [21].Исследования влияния крестообразной контактной сварки проводилисьв шестидесятые годы в НИИЖБ [57].
Испытывались образцы арматурыпериодического профиля из стали марок Ст5 и 25Г2С с привареннымикоротышами из стали марки Ст3. В результате опытов было установлено, чтоприварка поперечных элементов приводит к незначительному снижению28усталостной прочности арматуры, особенно арматуры периодическогопрофиля. Концентрация напряжений от крестообразной контактной сваркиненамного превышает концентрацию напряжений, вызываемую профилемарматуры.
Это обусловлено, по всей видимости, изначально пониженнойусталостной прочностью арматуры периодического профиля, который сам посебе является концентратором напряжений, что было отражено в работахН.С. Карпухина [45] и К.В. Михайлова [57]. Испытания арматурных образцовпри коэффициенте асимметрии цикла ρ=0,25 из стали марки 25Г2Сдиаметром 22 мм показали снижение предела выносливости (по сравнениюсо стержнями без приваренных элементов) на 14-20%, диаметром 12 мм –8-17% в зависимости от диаметра приваренного стержня.
Несмотря наограниченныеданные,полученныепорезультатамиспытаний,представленная картина не соответствует принятым в СП 35.13330 [82]коэффициентам для расчета крестообразных соединений, выполненных спомощью контактной сварки. Так при коэффициенте асимметрии циклаρ=0,25 снижение усталостной прочности согласно СП 35.13330 [82]составляет 35%.Таким образом, применение контактной сварки крестообразныхсоединений в железобетонных конструкциях согласно СП [82] приводит кнеобходимости значительного увеличения количества рабочей арматуры.Среди зарубежных исследований выносливости арматурных стержнейсо сварными соединениями необходимо отметить работы В.В. Сандерса,В.Х.
МюнсаиэкспериментальныхН.М. Хокинзаисследований[112, 113, 122, 127].Вбылочтоустановлено,ходеихснижениеусталостной прочности при наличии сварных соединений, выполненных бездолжного контроля, может достигать 50%. При применении сварнойарматурной сетки, выполненной с помощью автоматических сварныхголовок, при коэффициенте асимметрии цикла ρ=0 снижение составляет29порядка20%.Улучшениетехнологиисваркипозволяетдобитьсяпрактически нулевого снижения усталостной прочности.Однако даже при надлежащем процессе сварки и при условии, чтоусталостная прочность стержней в зоне сварки остается неизменной,прочность и пластичность в этой зоне могут иметь пониженное значение.Поэтомунеобходимопроведениеподробныхисследованийвлиянияконтактной сварки на выносливость арматуры класса А400, наиболее частоприменяемой в мостостроении.1.3.Обзор исследований выносливости плитных железобетонныхэлементовИз всех элементов железобетонных мостов наиболее подверженнойвоздействию циклических нагрузок является плита проезжей части.
Одним изпервых исследователей работы плиты с различными вариантами ее опирания,армирования и загружения был Р. Зелигер [37]. По результатам исследованийсделаны следующие выводы: предельный изгибающий момент в плитах,опертых по четырем сторонам, примерно на 30% больше, чем в «балочных»плитах («балочной» плитой следует считать плиту с соотношением сторонменее 1:1,5); сосредоточенная нагрузка в центре плиты производитвоздействие, равное учетверенному действию распределенной нагрузки.Исследование выносливости на мелкомасштабной модели плитыпроезжей части железобетонного пролетного строения при действиициклической нагрузки проводилось в 1989 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
