Проверка прочности и трещиностойкости опор

Железобетонные опоры должны быть проверены на прочность и трещиностойкость. В общем случае кроме проверок тела опор необходимо выполнить проверки прочности подферменников и ригелей, воспринимающих сосредоточенные давления от пролет­ных строений.

Проверку прочности тела опор осуществляют на действие нор­мальных сил N и изгибающих моментов М в местах изменения сечения и по обрезу фундамента.

Из-за неточностей при возведении опор при расчете тела опор необходимо учитывать вероятность появления случайных эксцен­триситетов, которые определяют по формуле

е_ссл = /₀/400, (20.11)

где /₀ — расчетная длина тела опоры (столба, стойки), принима­емая по указаниям СНиП 2.05.03-84* в зависимости от условий закрепления по концам.

Для опор мостовых сооружений статически определимых сис­тем начальный расчетный эксцентриситет равнодействующей про­дольных сил N относительно центра тяжести сечения:

е_с = М/М+е_ссл, (20.12)

где М — расчетный изгибающий момент в рассматриваемом сече­нии тела опоры.

Для опор статически неопределимых систем е_с принимают рав­ным эксцентриситету, полученному из статического расчета, но не менее е_ссл.

Расчет сечений опор производят либо только по прочности либо по прочности и устойчивости в зависимости от величины эксцен­триситета е_с. Для установления вида расчета вначале определяют ядровое расстояние

/■= №/А_ь, (20.13)

где IV — момент сопротивления рассчитываемого сечения; А_ь — площадь поперечного сечения.

Для прямоугольного сечения (рис. 20.5, а) имеем

г_х = Ь/6; г_у = к/6. 70

Рис. 20.5. Схемы к расчету сечений опор на прочность и устойчивость: а — при прямоугольном сечении; б — при сечении с закругленными гранями

При е_с < г (равнодействующая усилий находится в пределах ядра сечения) выполняют расчет по прочности и устойчивости. Проверку устойчивости выполняют по формуле

, (20.14)

где (р — коэффициент продольного изгиба, определяемый п. 3.55 по СНиП 2.05.03-84*; К_ь — расчетное сопротивление бетона по прочности на сжатие.

Проверку прочности железобетонного сечения производят по формуле

М<К_ЬА_Ь. (20.15)

В случае, когда е_с> е_ссл, достаточно выполнить только провер­ку по прочности:

М<К_ЬА_Ь, (20.16)

где А_ь — площадь сжатой зоны сечения.

Расположение нейтральной оси сечения определяют по фор­муле

а = а_с-е_сц, (20.17)

где а — расстояние от точки условного приложения продольной силы N до наиболее сжатой грани сечения; а_с — расстояние от оси, проходящей через центр тяжести всего сечения, до наиболее сжатой грани сечения; г| — коэффициент, учитывающий влияние

прогиба на прочность (г| = 1/(1 - ТУ/А^,.), где Ы_сг — условная кри­тическая сила, определяемая по формулам раздела «Бетонные и железобетонные конструкции» СНиП 2.05.03-84*).

Равнодействующая продольных сил N должна находиться в пределах поперечного сечения, что обеспечивается условием

е_сц < 0,8а_с. (20.18)

В простейшем случае прямоугольного сечения проверку вне-центренно сжатых элементов производят по формуле

Ы<К_ьЬх, (20.19)

где х — высота сжатой зоны сечения, определяемая по формуле х= Н - 2е_сх\.

При расчете сечений непрямоугольной формы (рис. 20.5, б) их можно приводить к эквивалентному по площади сечению. В случае симметричного сечения с закругленными гранями размеры экви­валентного сечения прямоугольной формы определяют по следу­ющим формулам:

Н„ = (1 - 0,ЗШ/Ь)И/(1 - 0,2Ш/Ь); (20.20)

Ь_п = {[1 - (0,433 - 0,125Н/Ь)Н/Ь]/(1 - 0,216Н/Ь)}Ь. (20.21)

Подферменники рассчитывают на местное смятие, что регла­ментируется п. 3.16 СНиП 2.05.03-84* и армируют косвенной ар-

Вид сбоку

Фасад

Е

-1^

Рис. 20.6. Схемы к расчету подферменников на прочность

матурой (располагаемой перпендикулярно действию сил). Расчет ведут при таком расположении временной нагрузки, при которой получают наибольшее значение опорной реакции.

Прочность на местное смятие проверяют по первому предель­ному состоянию:

_1ос, (20.22)

где N — расчетное усилие на подферменник, определенное без динамического коэффициента; А_!ос — площадь смятия (на рис. 20.6), А_/ос = а\Ъ\); К_Ьгеа — приведенное расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие, определенное по формуле

^КЬ,гес1 = ^КЬ <?1ос,Ь + <Р М-% 1ос,г (20.23)

В формуле (20.23) К_ь и Л, — расчетные сопротивления бетона и арматуры подферменников, Мпа; (р_;осй = ЦА_л1А_1ос < 3, (р и (л. — соответственно коэффициент эффективности косвенного арми­рования и коэффициент армирования сечения сетками или спи­ралями, определенные по формулам раздела «Бетонные и железо­бетонные конструкции» СНиП 2.05.03-84*; ф_/ос^ = 4,5 - 3,5А_1ос/А_е/, А^ — площадь бетона, заключенного внутри контура сеток кос­венного армирования, считая по их крайним стержням, при этом должно удовлетворяться условие А_!ос А А^ А А_л, А_л — расчетная площадь, принимаемая в соответствии с рис. 20.7; (л. = (п_хА_5Х1_х + + ПуА^уУА^а; п_х, А_5Х, 1_Х — соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержней сетки в направлении X; п_у, Аз_у, 1_У — то же, в направлении У; 5 — расстояние по вертикали между осями крайних сеток; (р = 1/(0,23 + \у_{) при \у_{ = [1К₅/(К_Ь + + 10).

Числом сеток и стержней в каждой сетке, их сечением и дли­ной задаются в соответствии с рекомендациями по конструирова­нию.

Расчеты ригелей из железобетона сводятся к расчету его кон­соли как заделанной одним концом балки (рис. 20.7). Расчетную длину консоли ригеля определяют по формуле

/_Р = 4 + Л_ь (20.24)

где /_к — вылет консоли за пределы тела опоры; А! — глубина ус­ловной заделки.

При закругленных и заостренных гранях тела опоры соответ­ственно принимают: А[ = К/3; А\ = /г_оп/3 (рис. 20.7, б).

При прямоугольной форме тела опоры А! = 0.

Для одностолбчатой опоры круглого сечения заделку ригеля считают по оси столба.

Расчетные сечения для проверки прочности на изгиб и подбо­ра продольной арматуры, хомутов и отгибов назначают в двух-

д/

1= 1=

! |

| \у А/=1/ЗЙ_0П1к, /

- г-

о

Рис. 20.7. Схемы к расчету консолей ригелей опор: а — при закругленных гранях тела опоры; б — при заостренных гранях опоры

трех местах по длине консоли. Ригели из преднапряженного бето­на кроме того должны быть проверены на стадии натяжения по прочности на внецентренное сжатие и трещиностойкость.

Расчеты тела опор по образованию и раскрытию трещин вы­полняют аналогично расчетам балок. Предельная ширина раскры­тия трещин А_сг для элементов опор мостов должна быть не более 0,2 мм по категории 36 и 0,3 мм — по категории Зв, за исключе­нием стоек опор и свай, для которых А_сг = 0,2 мм.

Контрольные вопросы

1. Какие виды расчетов необходимо проводить при проектировании
опор мостов?

2. Каковы особенности расчета опор в условиях вечномерзлых грун­
тов?

3. Каким образом определяются нагрузки на отдельный столб много­
столбчатой опоры?

4. Как учитывается воздействие временной подвижной нагрузки при
расчете устоев?

5. В чем заключается проверка устоя на опрокидывание?

6. При каких условиях происходит сдвиг опоры по круглоцилиндри-
ческой поверхности?

---

Дата добавления: 2015-08-17