Диссертация (1173116), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Твердость в зонах термическоговлияния сварки уменьшилась на 13,8% (у сварного соединения) и на 38,5% (собратной стороны соединения).Определено влияние на условия работы арматурного элемента наличиякрестообразного соединения, выполненного отрегулированной заводскойконтактной точечной сваркой. Предел выносливости снижается на 17,8% прижестких режимах нагружения.65Глава 3. Испытание натурных образцов железобетонной плиты проезжейчасти автодорожного моста на воздействие статической и периодическиповторяющейся нагрузокОсновная часть экспериментального исследования состояла в натурныхстатическихидинамическихиспытанияхполноразмерныхобразцов,моделирующих реальную работу железобетонной плиты проезжей частиавтодорожного моста под действием переменной нагрузки, создаваемойавтотранспортом.3.1.Постановка задачи и методика проведения испытанийЗадачей 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 были взяты балки серии 3.503.1-81 и 3.503.1-МСП (институтОАО «Союздорпроект») и другие подобные (рисунок 16).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.
Один из блоков и процесс омоноличиваниянескольких таких блоков в образец показаны на рисунках 17 – 20.Каждый образец имел ширину 1 м и расстояние в осях ребер (опор)2,35 м. Это фактически максимальные расстояния, которые реальноприменяются на автодорожных мостах. Толщина плиты составляет 0,18 м (поСП [82]). Ширина монолитной вставки (продольный шов между балками)66составляет 0,95 м – максимальное значение, принятое согласно проекту,взятому за основу при проектировании образца для испытаний, высотаобразца – 0,6 м для обеспечения жесткости приопорных участков,сопоставимой с реальной.
В зоне сопряжения ребра и плиты выполнен вут.Блоки и участок омоноличивания выполнялись из бетона класса B45, чтобыло подтверждено паспортами изделий, результатами неразрушающегоконтроля на заводе и перед испытаниями, а также в ходе испытаний. В плитев качестве рабочей были использованы стержни арматуры класса А400 изстали 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 21.Рисунок 16 – Схема балки (вариант), взятой за основу при проектированииобразца для испытаний67Рисунок 17 – Фрагмент образца (блок) перед бетонированием монолитнойвставки продольного шваРисунок 18 – Обвязка монолитной вставки в зоне стыка двух блоков68Рисунок 19 – Омоноличивание блоков в экспериментальный образец дляиспытанийРисунок 20 – Готовый экпериментальный образец перед снятием опалубки69Рисунок 21 – Схема поперечного сечения экспериментального образцаСтатические испытания проводились на специальном силовом стенде спомощью гидравлического пресса и электрической насосной станции.Контроль величины нагрузки осуществлялся по тарированному манометру.Передначаломиспытанийнаобразецбылиустановленыизмерительные приборы – прогибомеры, деформометры и мессуры.
Общийвид стенда статических испытаний с образцом перед испытаниями показанна рисунке 22.Испытания на выносливость проводились на пульсационной машинеПМ-50. Эта испытательная машина, разработанная в АО ЦНИИС,предназначена для испытаний на выносливость разнообразных образцовдлиной до 6 м и шириной до 1 м и способна создавать максимальнуюнагрузку до 50 тс при коэффициенте асимметрии цикла ρ в пределах от -1 до1. Стенд пульсационной машины с установленным экспериментальнымобразцом показан на рисунке 23.
Пульсационная машина ПМ-50 состоит изпульта управления, соленоида, рычага с закрепленным на нем сердечником,распределительной балки и силового каркаса стенда. Схема устройствастенда пульсационной машины ПМ-50 показана на рисунке 24. Ток вкатушке соленоида создает электромагнитное поле, втягивающее сердечникэлектромагнита, закрепленный на рычаге. Когда рычаг оказывается вкрайнем нижнем положении (максимальная нагрузка), контакты замыкаются70и ток перестает поступать в сердечник, рычаг поднимается в крайнее верхнееположение (минимальная нагрузка) и цикл повторяется. Минимальная имаксимальная нагрузки задаются с помощью пульта управления и пригруза,но в значительной мере также зависят от жесткости самого образца.Необходимая пульсационная нагрузка достигается поэтапным расчетом иподбором пригруза до достижения оптимальной работы испытательноймашины.71Рисунок 22 – Силовой стенд статических испытаний с установленным образцом и измерительными приборами72Рисунок 23 – Стенд пульсационной машины ПМ-50 с установленнымобразцом73Рисунок 24 – Устройство пульсационной машины ПМ-5074В ходе проведения статических и динамических испытаний дляконтроля прогибов на всех этапах нагружения были использованытарированные и сертифицированные приборы: прогибомеры типа “ПМ”Максимова с точностью 0,1 мм (рисунок 25) и электронный индикаторчасового типа с точностью 0,01 мм (рисунок 26) с возможностью записиамплитудных значений перемещений.Растягивающие и сжимающие деформации в бетоне на всех этапахстатическихиспытанийотслеживалисьвысокоточнымэлектроннымдеформометром (со встроенной мессурой) с ценой деления 0,01 мм на базе250 мм (рисунок 27) и дублировалось механическим деформометром с ценойделения 0,01 мм на базе 500 мм.Дополнительно в ходе динамических испытаний на выносливостьиспользовался виброанализатор ViAna-4 с датчиками ВК-310А для контролячастоты изменения нагрузки и амплитудных значений перемещений(рисунок 28).
Универсальный переносной прибор марки «ViAna-4» (VibroAnalyzer, 4 независимых канала) является одним из наиболее технически ифункционально эффективных регистраторов и анализаторов вибрационныхсигналов и может быть использован в качестве многоканального цифровогомагнитофона с длительностью непрерывной регистрации до 10 часов, чтопозволило контролировать процесс проведения динамических испытаний.75Рисунок 25 – Прогибомер типа “ПМ”МаксимоваРисунок 26 – Электронныйиндикатор часового типаРисунок 27 – Электронный деформометр76Рисунок 28 – Виброанализатор ViAna-4 с датчиками ВК-310А3.2.Расчет экспериментальных образцов по методу конечныхэлементовДля уточнения методики испытаний и определения испытательныхнагрузок, а также компонентов напряженно-деформированного состояния доначала испытаний были проведены предварительные расчеты испытательныхобразцов плиты проезжей части по методу конечных элементов.Расчеты проводились в программном комплексе «MIDAS CIVIL»(лицензия №U005-02022, 2014-2017 г., сертификаты соответствия №0896211,№0896445), предназначенном для проектирования и расчета элементовконструкции мостов и других транспортных сооружений.
На сегодняшнийдень «MIDAS CIVIL» является одним из лидеров среди программныхкомплексов, специализирующихся на расчетах мостовых конструкций.77Расчетнаякомпьютернаямодельаппроксимируетобразцысарматурными стержнями диаметром 12 мм и 14 мм (соответственно верхняяарматура и нижняя) и стержнями диаметром 12 мм (и верхняя и нижняясетки), подготовленные для испытаний. При построении модели былиприняты объемные элементы для бетона и стержневые элементы круглогосечения для арматуры. Всего для каждой модели использовано более8800 элементов,чтосоответствуетболее20000степенейсвободы(уравнений).
В ходе расчета учитывался процесс образования трещин, путемизмененияфизико-механическихсвойствбетонапридостиженииопределенной нагрузки согласно СП [82]. Общий вид компьютернойрасчетной модели показан на рисунке 29.Рисунок 29 – Компьютерная расчетная модель экспериментального образцаВ первую очередь были рассчитаны два варианта размещения нагрузки.Первый вариант – одна точка нагружения посередине плиты, второй вариант– две точки нагружения, размещенные симметрично. Расстояние между78точками нагружения было принято равным 1,1 м, чтобы нагрузкаприкладывалась над первым рядом сварных соединений от середины балки исоответствовала расстоянию между колесами смежных тележек АК по СНиПи СП [76, 82].Расчеты обоих вариантов показали, что максимальные напряжения,возникающие в арматурных стержнях в монолитном стыке, на 16% меньше, ав зоне сварных соединений, являющихся предметом исследований в данныхиспытаниях, на 41% меньше в случае одноточечного нагружения, чем приприложении нагрузки в двух точках.
Поэтому для испытаний был выбранвариант с двухточечным нагружением для достижения максимальныхнапряжений в зоне сварных соединений при равномерном распределениинапряжений в зоне монолитного стыка. Принятая схема нагружения образцапоказана на рисунке 30. Размещение описанных ранее приборов (рисунки 25– 28) прорабатывалось с учетом схемы приложения нагрузок и показано нарисунке 31.Рисунок 30 – Схема размещения нагрузки на экспериментальном образце79Рисунок 31 – Схема размещения приборов на экспериментальном образцеВеличина испытательной нагрузки назначалась исходя из требованийСП[82]ирассмотренныхрекомендаций(см.п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
