Содержание к диссертации
Введение
1. Современные методы расчета грузоподъемности составных балок мостов и задачи по их совершенствованию 6
1.1. Анализ современных методов прочностных расчетов балок 6
1.2. Поиск резервов грузоподъемности 8
1.3. Цель и задачи данной работы 10
2. Основные положения прочностных расчетов составных балок с учетом вероятностных характеристик металла 12
2.1. Обоснование допускаемых пластических деформаций 12
2.2. Определение зон пластических деформаций в сечениях балок 12
2.3. Вероятностная оценка реализации несущей способности прокатных элементов, находящихся в зоне пластического деформирования 15
3. Несущая способность (грузоподъемность) по нормальным напряжениям составных балок с учетом статистического разброса пределов текучести входящих в них прокатных элементов ... 18
3.1. Общие сведения о физических характеристиках металла мостовых конструкций 18
3.2. Вероятностная оценка расчетных сопротивлений для композиции прокатных элементов, расположенных в зоне пластического деформирования 28
3.3. Построение эпюр предельных напряжений при расчете на прочность по нормальным напряжениям и при образовании пластического шарнира 34
3.4. Определение предельных (расчетных) моментов по прочности и образованию пластического шарнира 38
4. Рекомендации по расчету составных балок на прочность (грузоподъемность) по нормальным напряжениям 45
4.1. Обоснование и суть методики расчета составных балок на прочность (грузоподъемность) 45
4.2. Сравнение несущей способности составных балок, полученных по разным методикам 46
5. Результаты экспериментальных исследований 51
5.1. Описание экспериментальных балок и расчетные данные по ним 51
5.2. Методика и выполнение эксперимента 53
5.3. Результаты испытаний балок и их анализ 57
Заключение 64
Список использованных источников 66
Приложение 79
- Анализ современных методов прочностных расчетов балок
- Вероятностная оценка реализации несущей способности прокатных элементов, находящихся в зоне пластического деформирования
- Вероятностная оценка расчетных сопротивлений для композиции прокатных элементов, расположенных в зоне пластического деформирования
- Сравнение несущей способности составных балок, полученных по разным методикам
Введение к работе
Актуальность темы. На железных дорогах России эксплуатируется более 87000 искусственных сооружений, общей длиной около 2260 км, построенных в течение последних 120 лет. Основным видом искусственных сооружений являются металлические мосты с массой металла пролетных строений около 1400 тыс. тонн.
Надежность и грузоподъемность мостов в значительной степени зависит от норм проектирования, по которым они построены. Нормы проектирования в России с 1875г. по 1984г. изменялись 10 раз. При этом расчетные нагрузки увеличились: погонные примерно в 5 раз, а осевые в 3,5 раза. Однако грузоподъемность мостов, построенных по старым нормам, по сравнению с современными отличается в меньших соотношениях, чем расчетные нагрузки, поскольку в старых нормах допускаемые напряжения были значительно занижены по сравнению с принятыми в более поздних нормах.
В настоящее время около 90% всех эксплуатируемых металлических мостов (по массе металла) запроектированы по нормам 1931г. и более поздним. Эти мосты, рассчитаны под нагрузку Н7, Н8 и С14. Около 60% от общего количества металлических пролетных строений мостов по массе металла — клепаные.
Одной из важнейших задач эксплуатации мостов является безопасность пропуска нагрузок путем обеспечения необходимой грузоподъемности и надежности, которые по мере развития различных повреждений снижаются.
В указанных пролетных строениях наиболее распространенными элементами являются составные клепаные балки (балки проезжей части, главные балки), которые в связи с наличием различных повреждений и с устройством мостового полотна на железобетонных плитах, имеют недостаточную грузоподъемность, определенную по действующим нормам, для пропуска перспективных нагрузок, а иногда и обращающихся.
Проблему по обеспечению требуемой грузоподъемности балок можно решить путем их усиления. Кроме того, серьезным источником повышения расчетной грузоподъемности металлических пролетных строений мостов является использование их внутренних резервов, путем совершенствования расчетных моделей и методов расчета.
Цель диссертационной работы — на основании разработанной профессором В.О. Осиповым концепции обосновать и разработать основные положения расчета на прочность по нормальным напряжени-
4 ям составных клепаных балок проезжей части металлических пролетных строений железнодорожных мостов с учетом статистического разброса механических характеристик (пределов текучести) прокатных элементов, входящих в их сечение (композицию).
При этом важной задачей является выбор участков сечений в наиболее напряженных зонах и определение допускаемых пластических деформаций в предельном состоянии, необходимых для полной реализации несущей способности каждого элемента композиции.
На основании полученных значений установленного предельного состояния построить эпюры предельных нормальных напряжений с учетом статистического разброса пределов текучести прокатных элементов, входящих в композицию. По эпюрам предельных нормальных напряжений получить несущую способность балки в предельном состоянии.
На основании анализа полученных данных по несущей способности для нескольких типов составных балок разработать методику расчета несущей способности составных балок по нормальным напряжениям, обеспечивающую безотказную их работу с заданной вероятностью.
Для подтверждения концепции провести собственное экспериментальное исследование.
Объектом исследования являются клепаные балки проезжей части металлических пролетных строений железнодорожных мостов.
Методы исследования. Для решения поставленной задачи был применен расчетно-теоретический, вероятностный метод исследования, основанный на обширных опытно-экспериментальных работах, выполненных в течение последних десятилетий в МИИТе по данной тематике.
Научная новизна результатов исследования заключается в разработке и обосновании усовершенствованной методики оценки грузоподъемности составных балок проезжей части металлических мостов, которая позволила вскрыть неучитываемые современной методикой расчета резервы, и использовать их для повышения расчетной грузоподъемности. Для этого:
Проведен расчет и анализ несущей способности 35 типов сечений клепаных сплошностенчатых балок мостовых конструкций с симметричными и несимметричными сечениями высотой от 0,8 до 2,6 м при различной вероятности реализации несущей способности по пределам текучести оу элементов, входящих в композицию пояса, и двух
5 уровней допускаемой пластической деформации: -р1=0,1% и
єрі — 0,2%. При построении эпюр для несимметричных сечений определено смещение нейтральной оси zQ при работе сечения в упругопла-стической стадии. По полученным эпюрам < ап > определены предельные моменты Мп . При этом для каждого сечения получены предельные (расчетные) моменты по действующим нормативным документам.
Рассмотрена возможность реализации несущей способности с заданной вероятностью, принимая пояс балки в виде одной композиции, для наиболее широко применяемых в мостовых конструкциях балок со сплошной стенкой, изготовленных из стали СтЗ.
На основании численного эксперимента и сравнения получе-ных результатов предложена усовершенствованная методика расчета на прочность по нормальным напряжениям балок проезжей части металлических мостов.
Практическая (ценность) полезность. Сравнительный анализ применяемых в настоящее время методик оценки несущей способности (грузоподъемности) сплошностенчатых составных балок металлических мостовых конструкций по нормальным напряжениям и предлагаемой, с учетом статистического разброса прочностных характеристик прокатных элементов, входящих в систему балки, показал, что современные расчеты закладывают большие, не учитываемые резервы грузоподъемности по прочности. Важным результатом исследования является вскрытие, оценка и использование этих резервов. В частности:
учет статистического разброса прочностных характеристик при совместной работе прокатных элементов, входящих в композицию, заметно повышает расчетное сопротивление Re, что приводит к экономии металла при проектировании и соответственно к повышению расчетной несущей способности эксплуатируемых мостов.
реализация полученных результатов позволит существенно, до 20% по сравнению с получаемой по существующим нормам, увеличить расчетную несущую способность по прочности составных элементов и соединений металлических пролетных строений мостов, включая сплошностенчатые составные балки и соответственно повысить их грузоподъемность (без существенных капиталовложений). Эффективность предложенной методики продемонстрирована на целом ряде примеров.
Сформулированные в работе рекомендации по расчету на прочность по нормальным напряжениям балок металлических мостов, могут быть после необходимой доработки использованы при совершенствовании соответствующих нормативных документов по проектированию и эксплуатации указанных выше конструкций.
Апробация работы. Исследования выполнялись в рамках программы фундаментальных и поисковых научно-исследовательских работ МИИТа начиная с 2004 г. Отдельные разделы представлялись в Сборниках научных трудов МИИТа. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседании кафедры «Мосты» ИПСС МИИТа в 2005 г., на научно-практической конференции «Неделя науки» в 2004 г., на Московской городской научно-практической конференции «ВУЗЫ-НАУКА-ГОРОД» в 2005 году.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в восьми печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 97 страницах машинописного текста и 19 страницах приложений, содержит 26 рисунков и 14 таблиц. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Анализ современных методов прочностных расчетов балок
История строительного искусства и развитие методов расчета сооружений и их отдельных элементов показывают, что научно-инженерная мысль постоянно ищет все более рациональные формы как сооружений в целом, так и их деталей.
На заре создания науки о прочности материалов один из ее основоположников Г. Галилей отмечал [20]: "...полые пики или трубы, будь то из дерева или металла, всегда оказываются значительно более прочными, чем соответствующие сплошные стержни того же веса и при той же длине..."
В монографии СП. Тимошенко [100] отмечено, что экономию материала за счет применения двутавровых и трубчатых профилей отчетливо представляли себе инженеры в начале XIX века, а с 1840 г. использование в строительстве мостов двутавровых балок из сварочного железа стало обычным делом. Существенную экономию материала можно получить, применяя для перекрытия больших пролетов фермы. Первыми типами сооружений, в которых использовались фермы, были деревянные мосты и стропильные перекрытия. Как отметил СП. Тимошенко [100], фермы использовались еще в строительной практике римлян.
Из той же монографии СП. Тимошенко [100] мы узнаем интересные подробности. Первые цельнометаллические фермы в Соединенных штатах были построены в 1840 г., а Англии - в 1845 г. Первым русским мостом с металлическими (железными) фермами был небольшой мост через р. Стрелку на Санкт-Петербургской - Петергофской железной дороге, открытой для движения в 1857 г. В 1853-1857 гг. был построен мост с двухпролетными решетчатыми неразрезными железными фермами через р. Лугу на Санкт-Петербургской - Варшавской железной дороге. Этот мост был построен по системе Тауна. Автором проекта был СВ. Кербедз.
На железных дорогах нашей страны эксплуатируется большое количество металлических мостов. Для безаварийной эксплуатации и эффективного использования металлических пролетных строений очень важно иметь надежные оценки действительной их грузоподъемности и ресурса.
Для оценки несущей способности металлических пролетных строений мостов требуется проводить их расчет на действие всех ожидаемых нагрузок. В реальных конструкциях большую роль играют несовершенства элементов и условия их совместной работы под нагрузками.
Грузоподъемность является одной из важнейших эксплуатационных характеристик пролетного строения и его элементов. Под грузоподъемностью пролетного строения или отдельных его элементов понимают способность их безопасно (при достаточной степени надежности) пропускать с определенной скоростью максимально возможную нагрузку, величина которой принимается в качестве характеристики грузоподъемности [55]. Пролетное строение и его элементы представляют собой сложную многоэлементную конструкцию. Его грузоподъемность в целом оценивается несущей способностью наиболее слабого элемента (звена). Несущая способность элементов пролетного строения, как правило, различна.
Грузоподъемность зависит от многих факторов; величин и характера силовых воздействий; геометрических характеристик сечений элементов и общих размеров пролетного строения; качества материала, изготовления и монтажа; коррозии, износа и различных повреждений, полученных в процессе эксплуатации; качества конструктивных решений и др.
Учитывая случайный характер развития, взаимодействия и влияния различных факторов, а также большое разнообразие пролетных строений, оценка их грузоподъемности, надежности и долговечности является сложной многоплановой задачей. Для ее решения наиболее удобны расчетные методы. Соответствие расчетной и действительной грузоподъемности зависит главным образом от правильности учета влияния перечисленных факторов и точности их оценки [54].
В диссертации предполагается на основании разработанной профессором В.О. Осиповым [56,58,60-62] концепции обосновать и разработать основные положения расчета на прочность по нормальным напряжениям составных клепаных балок проезжей части металлических пролетных строений железнодорожных мостов с учетом статистического разброса механических характеристик (пределов текучести) прокатных элементов, входящих в их сечение (композицию).
При этом важной задачей является выбор участков сечений в наиболее напряженных зонах различных типов сечений и размеров балок и определение прокатных элементов входящих в рассматриваемое сечение, определение допускаемых пластических деформаций в предельном состоянии, необходимых для полной реализации несущей способности каждого элемента композиции и не превышающих допускаемых величин. На основании полученных значений установленного предельного состояния построить эпюры предельных нормальных напряжений с учетом статистического разброса пределов текучести прокатных элементов, входящих в композицию. По эпюрам предельных нормальных напряжений может быть получена несущая способность балки в предельном состоянии.
На основании анализа полученных данных по несущей способности для нескольких типов составных балок предполагается разработать методику расчета несущей способности составных балок по нормальным напряжениям, обеспечивающую безотказную их работу с заданной обеспеченностью (вероятностью).
Вероятностная оценка реализации несущей способности прокатных элементов, находящихся в зоне пластического деформирования
В России, начиная с 1856 г., для изготовления пролетных строений железнодорожных мостов применяли сварочное железо, которое получали из чугуна-сырца пудлинговым способом. При специальной обработке чугуна в пудлинговой печи углерод при соприкосновении с горячими газами сгорал. В результате в печи получали пропитанную шлаками губчатую массу, называемую крицей. Для удаления шлаков крицу проковывали, однако при проковке шлаки удалялись не полностью. Оставшаяся часть шлаков при проковке и дальнейшей прокатке вытягивалась, придавая сварочному железу характерное волокнистое строение. В связи с этим сварочное железо имеет значительное различие механических характеристик вдоль и поперек проката.
По нормам 1875г. нижний предел временного сопротивления сварочного железа для элементов пролетных строений мостов ограничивался 310 МПа, для заклепок - 350 МПа. Минимальная величина относительного удлинения (6-10%) устанавливалась только для импортного сварочного железа. В 1889г. минимальное относительное удлинение для сварочного железа 1-го сорта было установлено равным 18 %, а 2-ТО-12 %. Другие механические характеристики по этим нормам не регламентировались [41].
Согласно техническим условиям 1897 г. листовое сварочное железо для мостов проверяли на загиб в холодном состоянии. Минимальное временное сопротивление разрыву вдоль прокатки устанавливали 340 МПа, а поперек - 280 МПа; минимальное относительное удлинение при испытании вдоль прокатки - не менее 12 %, а поперек прокатки - 2,5 %. Минимальное временное сопротивление разрыву сварочного железа для заклепок устанавливали 360 МПа, а относительное удлинение - 18 %.
С 1883 г. по инициативе проф. Н.А. Белелюбского для изготовления пролетных строений мостов в России стали применять литое железо. Технические условия 1897 г. требовали проверки литого железа для мостов на загиб в холодном состоянии. Временное сопротивление разрыву при толщине 8 мм и более ограничивали 350-450 МПа. В 1905 г. требования к качеству литого железа для мостостроения были повышены. Временное сопротивление железа 1-го сорта согласно нормам 1905 г. не допускалось ниже 370 МПа, а 2-го - 350 МПа [54].
Следует отметить, что «литое железо» - это условное название малоуглеродистой стали, получаемой конвертерным, мартеновским и другими способами. Его использовали в мостостроении вплоть до 1935 г., когда было принято решение применять исключительно мартеновскую сталь. Тогда же был утвержден стандарт на малоуглеродистую сталь мартеновской плавки, (СтЗ мостовая) и впервые введено ограничение нижнего предела текучести и ударной вязкости для мостовой стали [18].
После Великой Отечественной войны для сварных мостов начали применять успокоенную малоуглеродистую сталь, которую получали путем раскисления непосредственно перед разливкой (0,8-1,0 кг алюминия на 1 т стали). Первоначально эта сталь имела марку СтЗ мостовая успокоенная, а с 1984 г. - 16Д, Эта сталь имеет пониженную склонность к старению по сравнению с кипящими (нераскисленными сталями).
В 40-х гг. начали использовать стали повышенной прочности, которые к настоящему времени заняли доминирующее положение в мостостроении. Как правило, это стали, получаемые путем легирования никелем, хромом, марганцем и другими элементами. Содержание углерода в низколегированных сталях не превышает 0,2 %, так как с увеличением его понижается пластичность и коррозионная стойкость, а также ухудшается свариваемость. Наиболее широкое применение в мостостроении нашли низколегированные стали марки 10ХСНД (первоначальное название СХЛ-4; НЛ-1) и 15ХСНД (СХЛ-1; НЛ-2).
Для изготовления элементов пролетных строений железнодорожных мостов в 60-70-х гг. применяли также стали других марок, повышение прочности которых достигнуто путем легирования или термической обработки [43].
Заклепки до конца прошлого века изготавливали из сварочного железа. К сварочному железу для заклепок предъявляли более высокие требования (по прочности и относительному удлинению), чем к металлу основных элементов. В начале XX столетия заклепки продолжали изготавливать преимущественно из сварочного железа, хотя для пролетных строений оно практически уже не применялось. Это объясняется тем, что опасались «пережога» заклепок из литого железа во время нагревания их перед клепкой [41]. Позднее, примерно с 30-х гг. XX века для заклепок использовали сталь более мягкую, чем для склепываемых элементов. Так, при клепке элементов из стали марки СтЗ применяли заклепки из стали марки Ст2 (ГОСТ 499-70). Элементы из низколегированной стали марки НЛ-2 склепывали заклепками из стали марки НЛ-1 или Ст2. В настоящее время основным видом монтажных соединений металлических пролетных строений являются соединения на высокопрочных болтах. Болты изготавливают, как правило, из легированной стали марки 40Х (ГОСТ 4543-71) с термической обработкой.
Изложенный выше краткий обзор показывает, насколько разнообразен по своему качеству металл эксплуатируемых мостов. Это разнообразие связано не только с тем, что для изготовления пролетных строений мостов применялись различные марки стали (железа), но и с изменением качества металла одной и той же марки вследствие иной технологии его изготовления, а также в связи с повышением требований к его качеству. Механические характеристики и химический состав являются важнейшими исходными данными для оценки качества металла и назначения расчетных сопротивлений (допускаемых напряжений). В связи с большой разнородностью прочностных характеристик металла эксплуатируемых пролетных строений, которые к тому же не всегда достаточно контролировались при изготовлении, определение расчетных сопротивлений значительно усложняется. Это в первую очередь относится к мостам из сварочного и литого железа. Что касается мостов, построенных после 1935 г., то качество металла для них контролировалось почти в полном соответствии с действующими в настоящее время нормами и его механические характеристики и химический состав достаточно хорошо известны.
Вероятностная оценка расчетных сопротивлений для композиции прокатных элементов, расположенных в зоне пластического деформирования
На первых этапах развития методов вероятностного расчета они базировались на «классической» теории. Суть ее заключалась в определении напряжений в конструкции и сопоставлении полученных значений с допускаемыми, которые назначались с большим запасом. Вопрос о величине запаса в целом оставался невыясненным и «классическая» теория не давала на него определенного ответа [104].
Дальнейшим развитием методов расчета была теория разрушающих нагрузок эта теория учитывала пластические деформации в стадии разрушения и устанавливала единый коэффициент запаса. В то же время коэффициенты запаса часто назначались эмпирическим путем на основе эксплуатации сооружений без серьезного научного обоснования. Предполагалось, что они должны учитывать неточности и условности принятых методов расчета, возможные отклонения в прочностных свойствах материалов, увеличение нагрузок сверх нормативных [104]. Как «классическая теория», так и теория разрушающих нагрузок не учитывали непосредственно факторы случайной природы в явном виде.
Следующим этапом развития и усовершенствования расчета является методика расчета по предельным состояниям, которая была введена в нормативные документы для мостовых сооружений в 1956-1962 гг. [27,80]. Общий коэффициент запаса по этой методике расчленяется на три группы: коэффициенты однородности, учитывающие возможные отклонения характеристик прочности материалов; коэффициенты перегрузки учитывающие случайные превышения нагрузки; коэффициенты условий работы, учитывающие условности расчета, возможные отклонения действующих размеров сооружения или его формы от проектных. В основу расчета положены статистические методы определения расчетных значений характеристик материалов и нагрузки и признание изменчивости параметров работы конструкции [104].
Методика расчетов по предельным состояниям позволила, хотя и раздельно, оценить влияние случайного характера прочностных свойств материалов и нагрузки.
В настоящее время общепризнано [11], что поведение реальных конструкций обусловлено взаимодействием целого ряда факторов случайной (стохастической природы). Поэтому расчеты надежности и долговечности конструкции нужно обосновывать только на использовании вероятностных методов. Утверждению этой концепции, отражающей физический смысл явления, предшествовали многолетние исследования, среди которых известны фундаментальные труды В.В. Болотина [9-11], А.Р. Ржаиицина [76-78], Н.С. Стрелецкого [90-93] в области теории надежности и долговечности строительных конструкций, СВ. Серенсена [83], Л.И. Иосилевского [32], В.О. Осипова [58,62], В.П. Чиркова [104], К.Б. Бобылева [7], А.А. Потапкина [73], А.В. Александрова [1], В.М Круглова, В.Д. Потапова и др. в области применения вероятностных методов в расчетах мостовых конструкций.
В.В. Болотиньш [9-11] были сформулированы основные положения вероятностного расчета. Первое из них сводится к отчетливому понимаю того факта, что внешние воздействия на конструкцию и ее поведение в эксплуатации являются случайными процессами, развертывающимися во времени. Правильное решение проблем надежности и долговечности возможно с применением аппарата случайных чисел. Второе положение состоит в отождествлении надежности и вероятности нахождения параметров системы в некоторой допустимой области, а нарушение надежности рассматривается как выход из этой области. Для мостовых конструкций такой выход равносилен прекращению их функционирования. Третье положение состоит в том, что отказы, как правило, наступают вследствие постепенного накапливания повреждений.
Сбор и анализ статистической информации об отказах и последствиях этих отказов позволяют решить задачу определения нормативной вероятности безотказной работы мостовых сооружений в соответствии с реальными условиями эксплуатации мостов.
При назначении расчетных сопротивлений металла учитывается весь комплекс его механических характеристик. Однако основной характеристикой, определяющей первое предельное состояние по прочности металлических пролетных строений, является предел текучести.
За последние годы наметилась тенденция поиска резервов несущей способности металлических мостовых конструкций. Профессором В.О. Осиповым разработана новая концепция расчета составных элементов (композиции) из пластичных сталей [56,58,60-62]. Сущность этой концепции заключается в том, что достижение предела текучести в одном наиболее слабом прокатном элементе композиции не должно рассматриваться как предельное состояние по прочности составного стержня в целом. Предельным состоянием следует считать достижение предела текучести во всех элементах композиции. При этом несущая способность по пределу текучести сгг каждого элемента композиции полностью используется, несмотря на их значительный разброс.
В соответствии с этой концепцией предлагается составные элементы (композиции) рассматривать как механическую систему с параллельно соединенными элементами и за расчетное сопротивление принимать среднее значение предела текучести всех элементов сгюы„ с заданной вероятностью, а за предельное состояние - наступление текучести во всех элементах композиции. В композицию могут входить все элементы сечения (составные элементы, работающие при центральном приложении усилия) или части сечений в которых можно допустить пластическую деформацию (изгибаемые элементы). При этом обеспечивается полная реализация несущей способности всех элементов входящих в композицию по пределу текучести ат. Это позволяет наиболее полно и дифференцированно оценивать несущую способность элементов-композиций и характер статистического разброса их пределов текучести ат,
Сравнение несущей способности составных балок, полученных по разным методикам
Экспериментальные данные дают возможность оценить реальную несущую способность балок и показать резервы грузоподъемности, неиспользуемые существующими методиками расчетами. Из эпюр напряжений о четко вытекает правомерность применения закона плоских сечений при расчете конструкций в упругопластической стадии работы. Анализ полученных результатов показывает наличие значительных резервов несущей способности экспериментальных балок. Использование предлагаемой методики частично реализует эти резервы, но они сохраняются на достаточно высоком уровне.
Сравнительный анализ применяемых в настоящее время методик оценки несущей способности (грузоподъемности) сплошностенчатых составных балок металлических мостовых конструкций и предлагаемой, с учетом статистического разброса прочностных характеристик прокатных элементов, входящих в систему балки, показывает, что современные расчеты закладывают большие, не учитываемые резервы грузоподъемности по прочности. Важным результатом исследования явилось вскрытие, оценка и использование этих резервов. В частности:
На основании полученных значений установленного предельного состояния построены эпюры предельных нормальных напряжений с учетом статистического разброса пределов текучести прокатных элементов, входящих в композицию. По эпюрам предельных нормальных напряжений получена несущая способность балок в предельном состоянии. Учет статистического разброса прочностных характеристик при совместной работе прокатных элементов, входящих в композицию, позволил заметно повысить расчетное сопротивление Rc.
На основании анализа полученных данных по несущей способности для нескольких типов составных балок разработана методика расчета несущей способности составных балок по нормальным напряжениям, обеспечивающая безотказную их работу с заданной обеспеченностью (вероятностью).
Реализация полученных результатов позволит существенно, до 20% по сравнению с получаемой по действующему "Руководству по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов", увеличить расчетную несущую способность по прочности по нормальным напряжениям составных клепаных балок мостов и соответственно повысить их грузоподъемность. Эффективность предложенной методики продемонстрирована на целом ряде примеров.
На основании данных полученных при обработке экспериментальной части работы получены результаты подтверждающие концепцию на которой базировалась разработка методики расчета. В сечении испытываемой балки текучесть наступила при нагрузке соответствующей ее предельному состоянию, полученному при расчетах по методике МИИТа. При этом занижение ее реальной несущей способности, при подсчете по действующим нормам, составило порядка 15% при сечении состоящем из 4 прокатных элементов.
С увеличением числа прокатных элементов в сечениях поясов различие в расчетной грузоподъемности балок, определенной по «Руководству» и по методике МИИТа будет возрастать.
Сформулированные в работе рекомендации по расчету на прочность по нормальным напряжениям балок металлических мостов, могут быть после необходимой доработки использованы при совершенствовании соответствующих нормативных документов по проектированию и оценке грузоподъемности эксплуатируемых мостов.
