CC BY
18
УДК 624.21
О. Л. ЗАКОРА, С. В. КЛЮЧНИК (ДПТ), Г. О. ЛИННИК, М. П. ДИТИНЕНКО, Д. Л. 1ВАШКЕВИЧ, О. А. ЗАБ1ЯКА (ДП «Укрзал1зниця»)
НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЗАЛ1ЗОБЕТОННО1 ПЛИТИ БЕЗБАЛАСТНОГО МОСТОВОГО ПОЛОТНА
В статп розглянуто вплив основных силових фактор1в на напружено-деформований стан зал1зобетонно! плити БМП. Приведенш рекомендаци щодо пвдвищення ii експлуатацшних якостей.
Ключовi слова: прогонова будова, безбаластне мостове полотно, напружено-деформований стан, трщи-ни, розтягувальш напруження.
В статье рассмотрено влияние основных силовых факторов на напряженно-деформированное состояние железобетонной плиты БМП. Приведены рекомендации относительно повышения ее эксплуатационных качеств.
Ключевые слова: пролётное строение, безбалластное мостовое полотно, напряженно-деформированное состояние, трещины, растягивающие напряжения
In the paper the influence of basic power factors on the stained-and-stressed state of reinforced-concrete tiles of BMP is considered. The recommendation for the increase of its operating qualities are given.
Keywords: span, ballastless bridge deck structured system, stained-and-stressed state, cracks, stretching tensions
Останшм часом на металевих нас^зних прогонових будовах залiзничних моста вщбу-ваеться замша мостового полотна на дерев'яних мостових брусах на безбаластне мостове полотно на залiзобетонних плитах (БМП).
Прогресившсть цього ршення не викликае сумшву. Проте на багатьох мостах, шсля не-тривало! експлуатаци, на укладених плитах БМП з'являються чисельш трщини i пошко-дження, яю здатнi значно впливати на несучу здатшсть, довговiчнiсть та безпеку експлуатаци вше! прогоново! будови.
В робот [1], на основi аналiзу лiтературних та нормативних джерел, анкетування науковцiв i досвiдчених фахiвцiв-експлуатацiйникiв та результат обстеження стану мостового полотна на плитах БМП в процес експлуатаци, ви-конанi систематизащя пошкоджень плит БМП i визначення факторiв, якi !х викликають. В той же час не розглянут силовi фактори, якi впли-вають на напружено-деформований стан плити БМП.
Розглянемо вплив штенсивносп натягнення шпильок i тимчасового навантаження на дефо-рматившсть i трiщиностiйкiсть плити БМП.
Поява штки трiщин навколо овального отвору плити для шпильки, на наш погляд, ви-кликана силовою дiею натягнутою зусиллям 12 тонн шпильки. Враховуючи, що поперечний перерiз шпильки розтягнутий нерiвномiрно, (напруження з боку робочо! рейки внутршньо! поверхнi шпильки в 2,5... 3,0 рази перевищують напруги в зовшшнш поверхнi), мiсцевi стиска-
льш напруження можуть перевищувати мщ-шсть бетону на стиск. Появ1 трщин сприяе та-кож наявнють концентратора напружень у ви-гляд1 овального отвору для шпильок та динам> чна д1я тимчасового навантаження.
В деяких плитах виявлеш поздовжш трщини м1ж робочою рейкою i контркутиком. Ц трщини, як i поздовжнi трiщини зверху i знизу плити по ос колii, також мають силове похо-дження. 1люстращею цього твердження явля-ються епюри згинальних моментiв (рис. 1), по-будованi на основi визначення момента в пе-рерiзах 1-1 (над опорою - поздовжньою балкою); 2-2 ^ж робочою рейкою та контркутиком) та 3-3 (по ос коли). Лiва части-на епюр моментiв вiдповiдаe дii постiйних на-вантажень власноi ваги плити, робочоi рейки i контркутикiв, натягнення шпильок, а права -ди постшних i тимчасових навантажень. Епюри вщ моментiв (див. рис. 1, а) вщповщають зусиллям, якi виникають в плитi при вiдстанi мiж осями поздовжнiх балок - 1,9 м, а епюри (див. рис. 1, б) - при вщсташ мiж осями - 1,7 м.
Епюри момента побудоваш при рiзних зу-силлях натягнення шпильок: 2,0, 10,0, 20,0, 40,0, 80,0, 100,0 та 120,0 кН.
Значення згинальних момента (тм) в пере-рiзах 2-2 та 3-3, викликаних постшними наван-таженнями i натягненням шпильок, здатш ви-кликати розтягальнi напруження бетону верх-ньоi поверхнi плити, як перевищують допус-тимi Rbt ser [2], тобто викликати появу трщин.
© Закора О. Л., Ключник С. В., Линник Г. О., Дитиненко М. П., 1вашкевич Д. Л., Забiяка О. А., 2011
Тимчacoвe нaвaнтaжeння знaчнo змeншye мoмeнти, яю мoжyть викликати poзкpиття трь вщ'емш згинaльнi мoмeнти, тoбтo нaпpyжeння щин знизу плити. вepxньoï пoвepxнi плити, aлe збiльшye дoдaтнi
-2,672 -2,475 -0,117 -2,302 -0,29 V -2,672
-U.2U >,1Ш +2,361 -0,176 / Н2.188 -0.Z0U
65 136 , 27 65
320
Риc. 1. Епюри згинaльниx мoмeнтiв в пepepiзax плити БМП
Слiд звepнyти увагу на тoй факт, щo збшь-шeння вiдcтaнi мiж пoздoвжнiми балками вcьo-гo на 20 cм мaлo змiнюe вiд'eмний мoмeнт вщ пocтiйниx нaвaнтaжeнь нaтягнeння i шпильoк, aлe бiльш нiж yдвiчi збшьшуе дoдaтнiй при дiï тимчacoвиx нaвaнтaжeнь. Цe вказуе на тe, щo при кoжнiй вiдcтaнi мiж ocями пoздoвжнix ба-лoк (для зaбeзпeчeння тpiщинocтiйкocтi плити БМП), пoвиннo вщговщати cвoe oптимaльнe зycилля нaтягнeння шпильoк i армування зал> зoбeтoнниx плит БМП.
Для пepeвipки тeopeтичниx виклaдoк на мo-cтy чepeз р. Сура на 248 км дшьнищ Днiпpoпe-тpoвcьк - Лoшкapiвкa був викoнaний наступ-ний eкcпepимeнт.
На вepxнiй пoвepxнi плити БМП в пepepiзax 1-1, 2-2 та З-З (риа 2) були нaклeeнi тeнзopeзи-cтopи i викoнyвaлocь cтaтичнe i динaмiчнe (зi швидкicтю 5 км/год) нaвaнтaжeння тeплoвoзoм 2ТЕ116 при piзниx cилax натягування шпильoк.
Отpимaннi peзyльтaти eкcпepимeнтaльниx дo-cлiджeнь (вiднocнi фiбpoвi дeфopмaцiï) нaвeдe-нi в табл. 1 та 2.
Eкcпepимeнтoм пiдтвepджeнo, щo фiбpoвi дeфopмaцiï i ,вiдпoвiднo, poзтягaльнi напру-жeння y пepepiзi 2-2 пepeвищyють нaпpyжeння, виникaючi в пepepiзi З-З. Нaпpyжeння в œpepi-зi 2-2 тiльки вiд OTar^m!' дiï тимчacoвoгo на-вaнтaжeння пepeвищyють дoпycтимi Rbt ser.
Пoвepтaючиcь дo пoяви тpiщин нaвкoлo oтвopiв для шпильoк, cлiд зауважити, щo мю-цeвi нaпpyжeння тaкi вeликi, щo знaчнo œpe-кривають poзтягyвaльнi нaпpyжeння, oбyмoв-лeнi poбoтoю плити, як кoнcoлi.
В пpoцeci eкcпepимeнтaльниx дocлiджeнь вcтaнoвлeнo, щo вiд ди тимчacoвoгo наванта-жeння змeншyeтьcя шрвюж нaтягнeння шпи-льoк: на зoвнiшнiй пoвepxнi шпильки дo 85 %, а на внутршнш - дo З5 %. Цe, в cвoю чepгy, при-звoдить дo збiльшeння poзтягaльниx напруг на
нижнш поверхш плити i до розкриття в нiй по- брусом, який характеризуемся низьким (в 3.. .4 здовжшх трiщин. Це явище обумовлено зам> рази меншим) модулем пружностi. ною бетонного прокладного шару дерев'яним
Рис. 2. Схема розташування датчиков на плит1 БМП. Результати статичних випробувань плити
Таблиця 1
Перер1з Натяг шпильки 80 кН Натяг шпильки 100 кН Натяг шпильки 120 кН
8-106 а, МПа 8-106 а, МПа 8-106 а, МПа
1-1 0,529 0,02 -2,95 -0,1 -3,89 -0,14
2-2 47,35 1,7 50,01 1,8 57,55 2,07
3-3 29,64 1,07 33,45 1,21 36,65 1,32 Таблиця 2
Результати динамiчних випробувань плити
Перер1з Значення Натяг шпильки 80 кН Натяг шпильки 100 кН
8-106 а, МПа 8-106 а, МПа
1-1 Мшмальш -1,14 -0,04 -2,97 -0,11
Максимальш -3,80 -0,14 -5,68 -0,20
2-2 Мшмальш 54,1 1,95 61,61 2,22
Максимальш 10,6 0,38 15,10 0,54
3-3 Мшмальш 35,9 1,29 38,3 1,38
Максимальш 13,7 0,49 16,3 0,59
Пюля аналiзу напружень у плитi пiд динамо значення розтягувального напруження у плит1, чним навантаженням слiд констатувати, що що можна вважати граничним станом для дано! вимiрянi напруження перевищують граничнi
конструкций а отже, таким станом, настання якого е неприпустимим для споруди.
Виконаш експериментально-теоретичнi до-слiдження дшсно! роботи залiзобетонноl плити безбаластного мостового полотна дозволяють зробити деякi попередш висновки i рекомендаций
- в процес експлуатаци плита зазнае дда багатьох силових впливiв, що потребуе бiльш ретельного дослiдження;
- заново виконати проектування i конс-труювання плити з застосуванням високомщ-них матерiалiв (арматура, бетон) i новiтнiх тех-нологiй;
- науково обгрунтувати оптимальну величину натягнення шпильок, як для рiзних вщ-станей мiж осями поздовжнiх балок, так i в межах одше! вiдстанi;
- знайти конструктивне ршення, яке за-безпечуе сталють натягнення шпильок в проце-с експлуатаци;
- розробити технологiю влаштування за-лiзобетонного прокладного шару мiж верхнiм поясом поздовжнiх балок i низом плити.
Виконання цих рекомендацш буде сприяти зменшенню власно! ваги плит, шдвищення !х несучо! здатносп, трiщиностiйкостi, довговiч-ностi та експлуатацшно! надiйностi.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Плупн, А. А, Заб1яка О. А, Линник Г. О. та ш. Систематизащя пошкоджень зал1зобетонних плит безбаластного мостового полотна зал1зни-чних моспв [Текст] / А. А. Плупн, О. А. Заб1я-ка, Г. О. Линник. // Проблеми надшносл та до-вгов1чносп шженерних споруд та буд1вель на зал1зничному транспорта зб. наук. праць. - Ха-рк1в, 2009. - Вип. 109.
2. ДБН В.2.3-14:2006. Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування. [Текст]. -Введ. 2007-02-01. - К.: Мн. буд., архгг. та житл.-комун. госп-ва, 2006. - 359 с.
Надшшла до редколеги 10.06.2011. Прийнята до друку 16.06.2011.
