АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ МАЛЫХ МОСТОВ РТ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Аннотация. Статья посвящена определению рациональных конструктивных решений при проектировании пролетных строений малых мостов, выполненных из монолитного железобетона. Рассматривается численное решение МКЭ с использованием программного комплекса «ЛИРА». Произведены расчеты плит по двум группам предельных состояний на прочность и жесткость конструкций по нормам проектирования мостовых сооружений. Приведены рекомендации по конструированию монолитных плит для малых мостов.

Ключевые слова: мостовые сооружения, пролетное строение, монолитный железобетон, плита, численное решение, МКЭ, покрытие, конструирование.

В Республике Татарстан имеется большое количество мостов, построенных до 2000-х годов, имеющих значительное количество дефектов, которые нуждаются в срочном ремонте. Для быстрого и менее затратного проектирования и строительства, необходимо использовать ряд упрощенных методов подбора конструктивного решения мостового сооружения. К сожалению, как таковых этих методов практически не существует в настоящее время, либо они недостаточно удобны в использовании.

Целью настоящей статьи является разработка ряда рекомендаций для определения рационального решения в проектировании пролетных строений и произвести сравнительный анализ с уже выполненными конструкциями для оптимизации их проектирования.

Проблема выбора оптимального поперечного сечения ПС мостового сооружения весьма актуальна в настоящее время в виду большого количества эксплуатируемых малых мостов, построенных ранее. Срок службы ПС, выполненных из железобетона, считается не менее 50 лет. Выполнить ремонт всех мостовых сооружений практически невозможно, т.к. многие из них уже не подлежат ремонту и нуждаются в замене новыми конструкциями.

В рамках настоящей работы рассмотрены методы оптимизации проектирования конструкций монолитных пли ПС для малых мостов. В качестве методов исследования были приняты численные методы расчета плоской модели ПС, применяя программные комплексы Excel и Lira. Расчеты по предельным состояниям выполнены как по нормам проектирования [2, 3], так и численным методом по МКЭ по программе ПК «Лира». Были рассмотрены различные комбинации длин, количества пролетов и вида заделки для выбранного габарита моста. В качестве поперечного сечения был рассмотрен габарит моста Г-8 при длине пролетов от 6 до 8 метров, количестве пролетов от 1 до 3 и жесткой или шарнирной заделке. В программном комплексе Лира были получены усилия от постоянных и временных нагрузок.  Путем расчета на прочность по методу предельных состояний были подобрана арматура А400 и принят класс бетона B30.

В программном комплексе Лира была смоделирована плоская (двухмерная) расчетная схема пролетных строений и получены усилия от расчетных нагрузок. Далее путем ручного инженерного расчета были подобраны арматура и класс бетона.

Проведенные расчеты на базе метода конечных элементов позволили оценить рациональность использования выбранного вида для возведения неразрезных ПС мостовых сооружений. Путем анализа полученных результатов можно составить ряд рекомендаций по рациональному использованию материалов для железобетонных мостов с максимальным сроком службы для более длительной долговечности сооружения.

Была проведена проверка на прочность с помощью программных комплексов Excel и Лира.

Усилия от действующих нагрузок были получены “Методом конечных элементов” в программном комплексе Лира. Ниже представлены основные результаты расчета усилий:

Рисунок 1. Эпюра My для двухпролетного моста, с длиной пролета L=6 м.

Для сравнения результатов расчета с МКЭ была создана пространственная модель в ПК «Лира».

Рисунок 2. Картина прогибов ПС.

Рисунок 3. Диаграмма расхода арматуры кг/1 п.м. ширины плиты

Рисунок 4. Диаграмма запаса прочности конструкции в %

Рисунок 5. Диаграмма сравнения прогибов ПС.

Из анализа приведенных выше диаграмм можно сделать вывод о том, что предлагаемые нами конструкции монолитных ПС с переходными плитами консольного типа хоть и имеют больший расход арматуры по отношению к существующим мостам, но что самое важное эти конструкции имеют значительно больший запас прочности и большую жесткость, что скажется на долговечности конструкции.

Пролетные строения с переходными плитами консольного типа будут дороже существующих мостов (ремонт и реконструкцию которых не проводят и их состояние оставляет желать лучшего), но в итоге такие конструкции будут более долговечными, надежными и затраты на их содержание и ремонт значительно будут меньше.

Заключение

1. Проведено сравнение полученных результатов с существующими конструкциями;
2. Разработаны методы оптимизации конструктивных решений пролетных строений с переходными плитами консольного типа на малых мостах;
3. Сделаны выводы об эффективности и рациональности сделанных рекомендаций, позволяющих проектировать и изготавливать более долговечные и наименее трудоемкие конструкции.
4. В процессе выполнения работы были применены как численные, так и расчеты методом конечных элементов в ПК «Лира».
5. По результатам проведенных исследований и расчетов был составлен ряд рекомендаций для проектирования ПС малых мостов и произведен сравнительный анализ с уже выполненными конструкциями для оптимизации данных конструктивных решений.

Подводя итог проведенной работы в целом можно сказать, что рекомендуемые в данной работе конструктивные решения пролетных строений с переходными плитами консольного типапозволяет значительно увеличить долговечность конструкции и снизить затраты на уход за конструкцией и ее ремонт.

Список литературы:

1. Бычковский Н.Н. Железобетонные мосты / Н.Н. Бычковский, С.И. Пименов; под общ. ред. Н.Н. Бычковского. (в двух частях) Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. Ч. 1. 411 с., ISBN 5-7433-1646-55.
2. ГОСТ Р 52748-2007. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения. – М.: Стандартинформ, 2008. – 8 с.
3. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Госстрой России,- ГУП ЦПП, М.;1998, - 119 с.