CC BY
68
УДК 624.21.629.282.1
А. Л. ЗАКОРА, С. В. КЛЮЧНИК, В. В. МАРОЧКА (ДИИТ)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ПРИ ПРОДОЛЬНОЙ НАДВИЖКЕ ДВУХПРОЛЁТНОГО НЕРАЗРЕЗНОГО ПРОЛЁТНОГО СТРОЕНИЯ
В статп вщслщковуються змши зусиль в nepepi3ax аванбека та прогоново! будови на Bcix етапах И по-здовжнього насування.
В статье отслеживаются изменения усилий в сечениях аванбека и пролётного строения на всех этапах его продольной надвижки.
Variations of stresses in cross-sections of a launching girder and a span at all stages of its longitudinal shifting are investigated in the paper.
В процессе продольной надвижки неразрезного преднапряженного железобетонного пролётного строения с использованием аванбека при конвейерно-тыловой сборке произошло обрушение моста Иньяка в Южной Африке (1998 г.), в результате которого погибли 14 и ранены 19 человек [1]. Схема моста при продольной надвижке и вероятная последовательность его разрушения показаны на рис. 1.
Рис. 1. Схема моста и вероятная последовательность
разрушения: 1 -секция, 2 -тефлоновые прокладки; 3 -стальная монтажная ферма (аванбек); 4 - диафрагмы, 5 -уровень земли; 6 - приблизительный уровень скального грунта; 7 - концевая опора; 8 - передний край аванбека пробивает отверстие в опоре; 9 - опора, на которую действуют поперечные силы; 10 - найденные на земле разорванные стяжки
«Разорванные стяжки» (рис. 1) прикрепления аванбека к пролётному строению свидетельствуют о недостаточном их количестве, тем более, что разрушение произошло в то время, когда на этот стык воздействовал наибольший изгибающий момент.
Почему это обрушение не произошло при надвижке пролётного строения в предыдущий пролёт? Дело в том, что первый пролёт короче второго, и, следовательно, меньше величина максимального изгибающего момента, для восприятия которого прочность стыка аванбека с пролётным строением была достаточна. А для второго пролёта прочность стыка оказалась недостаточной.
Нарушены основные требования, которые должны соблюдаться при продольной надвижке пролётных строений с аванбеком, а именно: устойчивость, прочность и жесткость надвигаемой системы в целом и отдельных её конструктивных элементов (главных балок, опор, монтажных элементов) на всех стадиях производства работ [2].
Дело в том, что при продольной надвижке как сечения пролётного строения, так и узел примыкания аванбека к нему испытывают воздействие усилий (изгибающих моментов, поперечных сил и др.) разных знаков и разной интенсивности. Поэтому необходимо тщательно отслеживать изменение величин и знаков этих усилий и на наибольшие из них выполнять расчёты и конструирование сечений и узлов надвигаемого пролётного строения. При этом наряду с учетом собственного веса, строительных нагрузок необходимо принимать во внимание ветровое воздействие.
На примере продольной надвижки двухпро-лётного неразрезного преднапряженного железобетонного пролётного строения с использованием аванбека проследим изменение усилий в его сечениях (ветровое воздействие не учитывается).
Полагаем, что интенсивность постоянной нагрузки от собственного веса пролётного строения составляет 1т/м (д = 1), а аванбека -
0,5 т/м. Примем длину аванбека (/а) равной половине длины пролётного строения (/).
Вначале рассмотрим изменение усилий в корне аванбека и в сечениях надвигаемого пролётного строения, заменив надвигаемую систему расчетной схемой в виде одноконсольной балки (рис. 2), загруженной равномерно распределённой нагрузкой от собственного веса пролётного строения и аванбека. Линии влияния усилий (Ми 0) представлены на рис. 2.
Рис. 2. Линии влияния М и 0 вблизи (слева) и на опоре № 1
Изменение величины поперечной силы на опоре № 1 в процессе надвижки пролётного строения представлено на рис. 3.
Рис. 3. График изменения поперечной силы на опоре № 1 при надвижке системы
При этом положение 1 соответствует моменту прикрепления аванбека к пролётному строению на опоре № 1, положения 2, 3 и 4 соответствуют надвижке системы соответственно на 1/6 /, 1/3 / и 1/2 / (до момента опирания аванбека на переднюю опору № 0). При этом поперечная сила в корне аванбека отрицательная и постоянная 0а = —0,25д/, а в сечении левее опоры № 1 - тоже отрицательная и изменяется от —0,25д/ до —0,75д1. Положительное значение поперечной силы на опоре № 1 изменяется от 0,8125д/ до 1,562д/.
При продольной надвижке системы по этой схеме отрицательный изгибающий момент на опоре № 1 изменяется от -0,0625^/2 до -0,3125д/2 (рис. 4).
Рис. 4. Изменение изгибающего момента на опоре № 1: а - при надвижке одноконсольной балки; б - при надвижке неразрезной системы
В момент опирания аванбека на авангардную опору № 0 изменяется расчетная схема надвигаемой системы - она из одноконсольной балки превращается в двухпролётную неразрезную (рис. 5).
Рис. 5. Расчетная схема и линии влияния усилий (М и 0) в сечениях неразрезного двухпролётного пролётного строения
При дальнейшем движении надвигаемой системы после опирания аванбека на опору № 0 поперечная сила в корне аванбека возрастает, меняя при этом знак, от -0,036ql (корень аванбека в середине пролёта 0-1) до +0,38ql, когда на опору № 0 опирается передний конец пролётного строения 0-1 (рис. 6).
Рис. 6. График изменения поперечной силы в корне аванбека при его движении от середины пролёта 0-1 до опоры № 0
Изгибающий (отрицательный) момент на предыдущей опоре № 1 изменяется незначительно от 0,108ql2 до 0,125q/2 (рис. 4), минимальное значение которого в 2,5 раза меньше изгибающего момента, возникающего при над-вижке консоли.
В момент опирания аванбека на опору № 0 максимальный положительный изгибающий момент в корне аванбека составляет 0,039q/2.
Таким образом, наглядно видно, как изменяются усилия, действующие на надвигаемую систему «пролётное строение + аванбек», в процессе её надвижки.
Собственно конструкция аванбека, узел прикрепления его к надвигаемому пролётному строению должны быть запроектированы таким образом, чтобы была обеспечена как их прочность, жесткость и устойчивость, так и всей
системы в целом во всем диапазоне изменения действующих в процессе надвижки усилий.
При этом следует помнить об изменении усилий, действующих в процессе продольной надвижки на сечения надвигаемого пролётного строения. Например, перед опиранием аванбека на опору № 0 , на опору № 1 опирается середина пролётного строения 0-1, которая в эксплуатационном положении рассчитана и сконструирована на восприятие максимального положительного изгибающего момента и минимальной поперечной силы.
А до момента опирания аванбека на опору № 0 это сечение пролётного строения должно обеспечивать восприятие максимального отрицательного изгибающего момента (—0,3125д/2) и максимальной положительной поперечной силы 1,5625^/.
При необходимости предусматривается усиление этих сечений с целью обеспечения их прочности, устойчивости и необходимой жесткости.
Учет ветрового воздействия способен существенно повлиять на величины усилий, действующих на надвигаемую систему. Для снижения этого влияния иногда целесообразно использовать устройства, снижающие эффект ветрового воздействия, напр. [3].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Оливер, Э. Отсутствие опыта и ошибки привели к человеческим жертвам при обрушении моста Иньяна [Текст] / Э. Оливер // Мостостроение мира. - 2004. - № 1-2. - С. 66-67.
2. Кручинкин, А. В. Сборно-разборные временные мосты [Текст] / А. В. Кручинкин. - М.: Транспорт, 1987. - 191 с.
3. Закора, А. Л. Способ монтажа пролётных строений. Авторское свидетельство № 1296660 [Текст] / А. Л. Закора, Г. А. Коваленко. - Б.Н. № 31, 1986.
Поступила в редколлегию 26.08.2008.
