|
Материалы

Механизм работы мостовых железобетонных конструкций на силовые воздействия и основы их расчета


 

В современном мостостроении широко используются конструкции из монолитного и сборного железобетона. Многолетний опыт строительства железобетонных мостов свидетельствует о их высокой эксплуатационной надежности и долговечности при условии соблюдения норм проектирования.

Железобетон представляет собой материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, работающих совместно на силовые воздействия. Бетон и арматурная сталь имеют различные предельные значения показателей физико-механических свойств, которые необходимо учитывать в расчетах несущей способности железобетонных мостовых конструкций. Основными показателями предельных значений механических свойств бетона и стали являются их прочность при сжатии, растяжении, изгибе, которая нормируется СНиП 2.03.05–84 для различных классов бетона и марок стали показателями расчетных сопротивлений этих материалов.

Арматурная сталь имеет высокие показатели прочности на усилия сжатия и растяжения и обладает большой несущей способностью. Бетон, как материал, хорошо работает на усилия сжатия и имеет относительно высокие показатели, но имеет очень низкие показатели прочности при приложении растягивающих усилий, что не дает возможности его использования без арматуры.

Железобетонные конструкции, работающие на изгиб, внецентренное сжатие подвергаются в своих сечениях действию внутренних усилий сжатия и растяжения. Таким образом, в сечении железобетонной конструкции образуются две зоны: сжатая часть и растянутая, разделенные нейтральной осью инерции. Площадь бетона каждой зоны должна воспринимать соответствующие усилия сжатия и растяжения. Поскольку растянутая зона бетона воспринимает небольшие усилия растяжения, то эта зона усиливается рабочей стальной арматурой, которая и воспринимает усилии растяжения. Сжатая зона сечения бетона всей своей площадью воспринимает усилие сжатия, а напряжения возникающие в этой зоне характеризуют предельное значение несущей способности конструкции в целом. Таким образом, при расчетах железобетонных конструкций основным критерием предельного состояния является прочность бетона, возникающая в сжатой зоне. Величина нагрузок и условия их действия определяют стадии работы железобетонных конструкций. При небольших значениях нагрузок возникают внутренние напряжения в бетоне и арматуре не превышающие предельной прочности этих материалов. В этом случае железобетонные конструкции работают надежно в упругой области сопротивления материалов. При увеличении нагрузок напряжения в растянутой зоне бетон достигают предельной прочности бетона на растяжение, возникают трещины и бетон этой зоны выключается из работы, а растягивающие усилия воспринимаются рабочей арматурой. Эта стадия работы железобетонной конструкции учитывается в расчетах по всем группам предельных состояний. При значительном увеличении нагрузки напряжения в рабочей арматуре нарастают, что приводит к росту напряжения в сжатой зоне бетона. Если напряжения в сжатой зоне бетона достигнут предела прочности бетона на сжатие, то наступит критический момент потери несущей способности железобетонной конструкции.

Состояние железобетонной конструкции, при котором напряжения растяжения в арматуре превышает предел прочности стали на растяжение, а в сжатой зоне напряжения сжатия превышают предел прочности бетона на сжатие является стадией разрушения конструкции. В расчетах такая стадия работы не должна учитываться.

Таким образом, расчет железобетонных конструкций осуществляется с позиции работы материалов не переходящих границу их предельного напряженно-деформированного состояния, когда максимальные усилия от внешних нагрузок не превышают внутренних усилий, зависящих от прочности бетона и стали.

Общее время работы: 11.247158050537 мс
Использование памяти: 659 КБ