Содержание к диссертации
Введение
1.Анализ состояния исследуемого вопроса 5
1.1 Обзор методов устройства пути на мостах в России и зарубежных странах 5
1.3 Анализ методов расчета и экспериментальных исследований безбалластного мостового полотна 22
1.4 Цель и методы исследования 28
2. Анализ работы существующего безбалластного мостового полотна (БМП) 31
2.1 Анализ основных дефектов существующего БМП и их причин 31
2.2 Экспериментальный и теоретический анализ работы плит БМП 34
2.2.1 Исследование влияния жесткости прокладного слоя на работу плит БМП с различными расстояниями между балками опирання 47
2.2.2 Влияние начальных несовершенств плиты на её напряженно-деформируемое состояние 52
2.3 Экспериментальный и теоретический анализ работы шпилек 55
2.3.1 Исследование влияния жесткости прокладного слоя на работу шпилек 57
2.3.2 Оценка влияния вибраций и натяжения шпильки на унос плит и раскручивание гаек 60
2.4 Экспериментальный и теоретический анализ работы прокладных слоев 66
2.4.1 Исследование работы прокладного слоя в виде сплошной бетонной подливки 67
2.4.2 Исследование работы прокладного слоя из дерева и синтетических материалов 68
2.4.3 Экспериментальный анализ релаксации напряжений в полимерном материале прокладного слоя вследствие длительного напряженного состояния сжатия 69
2.5 Выводы по разделу 2 71
3. Исследование работы безбалластного мостового полотна при динамических нагрузках 74
3.1 Влияние жесткости прокладного слоя на динамические характеристики ВСП 74
3.1.1 Описание методики и алгоритма оценки влияния характеристик пути на его взаимодействие с подвижным составом 79
3.1.2 Анализ результатов расчета динамических свойств пути 83
3.2 Оценка коэффициента динамики для плит БМП при сходе поезда 87
3.3 Оценка сейсмостойкости типовой конструкции плит БМП 94
3.4 Выводы по работе безбалластного мостового полотна при динамических нагрузках 101
4. Совершенствование конструкции безбалластного мостового полотна 103
4.2 Совершенствование конструкции опорного узла плит на балки проезжей части 109
4.3 Использование фибробетона для изготовления плит БМП 113
Общие выводы 120
Литература 123
- Анализ методов расчета и экспериментальных исследований безбалластного мостового полотна
- Оценка влияния вибраций и натяжения шпильки на унос плит и раскручивание гаек
- Оценка коэффициента динамики для плит БМП при сходе поезда
- Использование фибробетона для изготовления плит БМП
Введение к работе
Актуальность темы. Безбалластное мостовое полотно (БМП) является в настоящее время основным видом полотна на железнодорожных мостах. Первые конструкции БМП разработаны в НИИ мостов и институте Ленги-протрансмост в 1961 году, как альтернатива мостовому полотну на деревянных брусьях. Более чем 40-летний опыт эксплуатации показал, что БМП имеет лучшие эксплуатационные показатели, чем применяемое ранее мостовое полотно на деревянных брусьях. Однако в процессе эксплуатации выяснилось, что в элементах БМП возникают эксплуатационные дефекты, такие, как трещины в плитах, ослабление узлов крепления плит к балкам проезжей части, разрушение прокладного слоя. Развитие этих дефектов отрицательно сказывается на эксплуатации мостов и требует совершенствования вопросов проектирования, укладки и эксплуатации БМП. Диссертационная работа посвящена анализу причин появления дефектов БМП и разработке методов по их устранению. В связи с этим тема диссертации представляется актуальной.
Целью работы явилось повышение эксплуатационной надежности и долговечности БМП. Для достижения поставленной цели потребовалось:
Проанализировать опыт эксплуатации БМП и выявить основные дефекты рассматриваемой конструкции.
Выполнить теоретические и экспериментальные исследования работы БМП и его фрагментов для установления причин их повреждений
Разработать рекомендации по заданию жесткости прокладного слоя БМП, по натяжению шпилек и по повышению трещиностойкости плит.
Разработать методику инженерного расчета плит БМП
Разработать предложения по усовершенствованию технологии изготовления плит БМП и их укладке.
Методика исследований включала:
Сбор и обобщение фактического материала обследований элементов БМП железнодорожных мостов.
Построение математических моделей рассматриваемых конструкций, их численный и аналитический анализ.
Экспериментальные исследования фрагментов плит на лабораторных стендах.
4. Натурные исследования элементов БМП под нагрузкой.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Уточнены особенности работы и возможные дефекты элементов БМП, в частности при использовании податливых прокладных слоев.
Установлен приемлемый диапазон жесткости прокладного слоя, сни-
жающий динамическую нагрузку на систему и обеспечивающий приемлемую работу элементов БМП под нагрузкой.
Разработана методика расчета элементов крепления БМП, позволяющая оценить необходимое натяжение шпилек по условию обеспечения их выносливости и условию исключения раскручивания гаек при проходе поездной нагрузки в процессе эксплуатации.
Предложены новые технические решения БМП, сочетающие в себе положительные свойства конструкций с прокладными слоями, изготавливаемыми на месте, и со сборными прокладными слоями.
Выполнен анализ сейсмостойкости плит БМП и разработаны рекомендации по проектированию плит в сейсмических районах.
На защиту выносятся:
результаты анализа повреждений плит БМП и выявленные причины дефектов, возникающих в процессе их эксплуатации;
математические модели для расчета плит БМП, учитывающие специфику их работы
результаты численных и экспериментальных исследований работы плит БМП и рекомендации, сделанные на основе этих исследований, в том числе по назначению натяжения шпилек, жесткости прокладных слоев;
предложения по совершенствованию технических решений узла крепления плит к балкам проезжей части и по изготовлению плит с применением фибробетона.
Достоверность результатов исследований обеспечивается использованием апробированных методов и моделей строительной механики, применяемых для анализа конструкций, а также одновременным использованием расчетных, экспериментальных и натурных методов исследований для выявления особенностей работы рассматриваемой конструкции.
Практическая ценность работы заключается в том, что все исследования автора доведены до практических предложений, применяемых при изготовлении и эксплуатации элементов БМП.
Результаты диссертационной работы реализованы:
при разработке Инструкции по применению и проектированию безбалластного мостового полотна на железобетонных плитах на металлических пролетных строениях железнодорожных мостов. Москва, 2007 г.;
при разработке Технических условий на изготовление плит БМП из сталефибробетона для путепровода на пересечении ж.д. путей линии Москва - Павелецкая с ул. Большая Тульская в г. Москве;
при разработке Технических условий на изготовление плит БМП из сталефибробетона для ОАО «РЖД»;
при проектировании, строительстве и эксплуатации мостового пере
хода через реку Шексна на 508 км участка Коноша - Вологда, железнодо
рожного моста через р. Дон на 670 км участка Отрожка-Ростов и др.
при обследовании и испытаниях моста через р. Волга в г. Ярославль.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуж
дались:
На 5-ых Савиновских чтениях (Санкт-Петербург, 2007 г.). (Работа удостоена третьей премии).
На научной конференции молодых ученых ПГУПС. 2007 г.
На научно-технических семинарах кафедр «Мосты» и «Теоретическая механика» ПГУПС, а также в НИИ мостов и дефектоскопии Федерального агентства железнодорожного транспорта.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, том числе 4 в журналах, входящих в перечень ВАК России.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы (108 наименований); содержит 131 страницу текста, 78 рисунков и 6 таблиц.
Анализ методов расчета и экспериментальных исследований безбалластного мостового полотна
Анализ работы БМП проводился с начала 60-х годов прошлого века и включал как экспериментальные, так и расчетно-теоретические исследования. При этом анализировались вопросы прочности и долговечности плит БМП, прочности и долговечности шпилек и прокладного слоя. Значительное влияние уделялось вопросам динамики БМП.
Большинство исследований работы БМП носило экспериментальный характер. В первых исследованиях, выполненных Д.И. Васильевым и A.M. Немзером анализировалась несущая способность плит БМП под сосредоточенной нагрузкой от пансонов, моделирующих сход поезда непосредственно на плиту и на контррельс. При этом плита выдержала осевую нагрузку 40-42 тс, при наличии контррельса 50-54 тс на каждое колесо [15]. Это минимум в 1,5 раза больше нормативной величины давления от колеса. Расчетная нагрузка от колеса при сходе поезда с учетом коэффициента динамики, определенного согласно [79], составляет 35 тс, что на 13 % меньше разрушающей. Это позволило авторам рекомендовать конструкцию БМП к широкому применению.
В дальнейшем в экспериментальных исследованиях Ф.А. Костырко и А.Л. Брика проводились сопоставительные исследования работы плит на сплошном прокладном слое и на дискретных опорах в металлической обойме[44]. Эти эксперименты обосновали возможность применения дисретных опор для установки плит БМП. Кроме того в указанных исследованиях проанализированы свойства мастик для заполнения швов между плитами и даны рекомендации по их подбору [43].
Основной недостаток выполненных исследований - отсутствие их связи с теоретическими разработками. Использованные модели БМП включали фрагментны конструкции и не учитывали взаимодействия ее элементов. В частности, не рассматривалось взаимодействие плит через пролетное строение и рельсовый путь; при испытании плит не учитывался их реальный характер опирання на балки; не фиксировались особенности пространственной работы плит. Проведенные экспериментальные исследования носили преимущественно качественный характер и отвечали на вопрос, выдержит ли плита заданную нагрузку без разрушения или нет. Для шпилек анализировалось число циклов до разрушения, причем условия работы шпильки, как элемента конструкции, не моделировались. В результате сложные экспериментальные исследования давали весьма ограниченные результаты.
Первые расчетные исследования БМП базировались на простейших балочных моделях работы плит и нормативных рекомендациях, разработанных для ВСП на поперечинах и балласте. Балочная модель работы плиты рассматривала плиту, как шарнирно опертую балку пролетом L, равным расстоянию между главными балками, загруженную нагрузкой по оси рельсов. Верхняя поверхность плиты при этом всегда сжата, а нижняя -растянута, что и определяет характер армирования плит. Указанные исследования позволяли оценить работу плит в поперечном направлении.
Простейшие исследования в рамках балочной модели плиты, но с более точным учетом характера ее опирання на балки, показывают, что в зоне опирання плиты на стенки балок проезжей части возникают отрицательные моменты в плите. Эти моменты должны вызывать возникновение трещин в верхней зоне плиты между осью балки и осью рельса. Однако величина этих моментов должна зависеть от податливости узла опирання прокладного слоя на балку. Попытки учесть взаимодействие плит с балками проезжей части через прокладной слой и поворотную жесткость узла опирання сделаны при разработке Инструкции [32]. В ней рассмотрены рамная схема плиты с прокладным слоем и балками проезжей части, пространственная модель плиты БМП с упругим опиранием в месте расположения прокладного слоя и односторонняя связь прокладного слоя с плитой и балками проезжей части. Однако у авторов [32] возникли три серьезные проблемы.
Во-первых, жесткость узла опирання зависит от того, расположен ли узел над ребром жесткости или между ребрами. От этого, согласно [32], зависят усилия в плите БМП. Однако при изготовлении плит заранее не известно, в какое место пролетного строения эта плита будет уложена.
Во-вторых, при высоких требованиях к точности учета жесткости прокладного слоя рекомендации [32] вовсе не учитывали взаимодействие плит между собой через рельсовый путь и контруголок.
В третьих, по расчетам [32] железобетонная плита работает на знакопеременную нагрузку. При натяжении шпилек верхняя зона растянута, а при проходе поезда - сжата. Это требует проверки работы плит на выносливость, однако нормы не предусматривают такой работы железобетона как в СНиП «Мосты и трубы» [79], так и в других нормативных документах в расчетах железобетона по выносливости отсутствуют характеристики длительной прочности при характеристике цикла р 0.
Серьезные исследования работы новых типов прокладных слоев и технических решений БМП с такими слоями рассмотрены в исследованиях НИИ мостов [40]. В указанной работе рассмотрены два типа прокладного слоя - жесткий (армоцементный раствор) и податливый (дерево). Рассмотрен также вариант сдвижки прокладного слоя из пролета в соответствии с рассмотренными ранее предложениями [39...41], снижение натяжения шпилек и предложение по увеличению толщины плит БМП с 16 до 18 см. Кроме того, авторы рассмотрели возможность применения БМП для пролетных строений с расстоянием между балками проезжей части 1,7 м.
По результатам выполненных теоретических исследований можно отметить следующее:
1. Из рассмотренных предложений по улучшению конструкции БМП наибольший эффект следует ожидать от снижения натяжения высокопрочных шпилек. Увеличения толщины плиты и эксцентричное расположение прокладного слоя не дает существенного положительного эффекта при работе конструкции.
2. Укладка БМП на мосты с расстоянием между балками 1,7 м возможна, но плиты полотна работают в этом случае в худших условиях, чем на существующих мостах. В плите увеличиваются отрицательные моменты, и становится отрицательным характеристика цикла для всех сечений плиты.
3. Опорные элементы БМП нуждаются в дальнейшем совершенствовании. Изменение конструкции должно быть направлено на уменьшение поворотной жесткости прокладного слоя.
4. Жесткость прокладного слоя влияет на работу БМП. Снижение жесткости уменьшает кручение балок пролетного строения и динамические эффекты взаимодействия пути и подвижного состава. В реальном диапазоне изменения модуля упругости слоя от 10000 до 2000000 кг/см2 разгрузка шпилек, по данным, при проходе поезда не превосходит 3-4 тс. При натяжении шпилек на 12 тс характеристика цикла р составляет не более 30%.
Кроме того, в [40] для жестких прокладных слоев обнаружен эффект отлипания части прокладного слоя от балок проезжей части при натяжении шпилек и проходе поезда.
Важным вопросом, не получившим отражения в [40], является взаимодействие плит с рельсовым путем, приводящее к выдергивающей реакции рельса перед поездом. Этот эффект неблагоприятно сказывается на работу БМП и зависит от соотношения жесткости рельса, подрельсового основания и прокладного слоя. Рассмотренные исследования выполнены по плоским рамным схемам при условном учете жесткости верхнего пояса балок проезжей части на кручение.
Сложившаяся ситуация обусловила упрощенные подходы к расчету плит при проектировании. До настоящего времени при проектировании [62] используется простейшая балочная схема плиты, а для косвенного учета пространственной работы вводится расчет на действие условных отрицательных моментов, оцениваемых в процентах от положительного изгибающего момента. Вопросы выносливости конструкций БМП вовсе не отражены в типовых проектах.
Следует отметить исследования работы БМП для сейсмических районов. Эти исследования опубликованы в работе [48]. В ней, в частности, показано, что сейсмические нагрузки могут превосходить статические только в районах с сейсмичностью 9 баллов и более. Авторы рассмотрели совместные колебания моста и подвижного состава в направлении поперек оси моста, используя плоскую расчетную схему. В процессе исследований был уточнен коэффициент сочетаний сейсмической и подвижной железнодорожной нагрузок. Указанное исследование может быть базовым для проектирования плит для сейсмических районов. Следует только отметить, что в качестве расчетного случая в [48] рассмотрена ситуация, когда во время землетрясения на данной плите расположена колесная пара подвижного состава. Правильнее было бы рассматривать задачу, когда хотя бы на одной из плит моста во время землетрясения окажется колесная пара.
Оценка влияния вибраций и натяжения шпильки на унос плит и раскручивание гаек
Унос плит, т.е. их перемещение (одностороннее или циклическое) приводит к нарушению плана и профиля пути и истиранию прокладного слоя. Последнее в свою очередь ведет к ослаблению натяжения шпилек и усилению процессов уноса плит.
Раскручивание шпилек периодически отмечается эксплуатационниками, особенно при использовании «мягких» прокладных слоев из дерева и синтетических материалов. Работа шпильки на выносливость должна обеспечиваться в соответствии с СНиП [79].
Задача уноса плит детально исследована А. А. Долгой [23]. Ею проанализирована возможность виброперемещения плиты безбалластного мостового полотна (БМП), расположенной на наклонной плоскости. Для этого в [23] рассмотрена расчетная схема, представленная на рис. 2.26, под действием следующих нагрузок: Fp - сила, передаваемая на плиту рельсовым путем; N0Tp - сила отрыва плиты; 1ЧШ - сила прижатия плиты шпильками; R -суммарная реакция опор (прокладного слоя) вдоль оси Y; F,p - сила трения, возникающая при виброперемещении плиты; G - вес плиты БМП.
Отрывающее усилие принято на основе загружения линий влияния реакции подрельсовой подкладки нагрузкой от подвижного состава; Fp -принята равной тормозной нагрузке, наконец, коэффициент трения f варьировался в пределах от 0,2 до 0,4 с некоторым запасом (фактическое значение f по экспериментальным данным может достигать 0,5-0,8).
В качестве возмущения принята вибрационная нагрузка на плиту при проходе поезда P(t), направленная под углом р к поверхности плиты, а плоскость плиты имеет с горизонтом угол а.
Возможность раскручивания гаек также связана с эффектом их виброперемещения. Если развернуть резьбу на плоскость, то гайку можно рассматривать как тело на наклонной плоскости (рис. 2.27). Угол наклона плоскости а определяется диаметром (d) и шагом резьбы (Р). В нашем случае d = 22 мм, Р = 1,5 мм; а = - = 0,0682.
На рисунках 2.28 и 2.29 приведены зоны, при которых наблюдается обезгруживания шпилек при проходе поезда (белый цвет), зона раскрутки гаек на шпильках( зеленый цвет) и зона нормальной эксплуатации элементов крепления БМП в зависимости от амплитуды перемещений гайки на шпильке для жесткостей прокладного слоя 5 и 50 мПа соответственно.
В конструкции с относительно жестким прокладным слоем (Е 50 МПа), где Svar O кН при реальной амплитуде высокочастотных вибраций раскручивание гайки не происходит при натяжении шпильки на 12 тс. Эффект раскрутки при этом реализуется, если эквивалентная амплитуда неровностей пути или дефект подвижного состава (эксцентриситет колесных пар) достигает 0,5 мм при скорости движения более 120 км/ч.
При эксплуатации пути, удовлетворяющего требованиям к содержанию ВСП [33], и контроле натяжений шпилек (первоначального и последующего) раскрутка гайки не происходит. При эксплуатации пути, не удовлетворяющего требованиям норм [33], когда натяжение шпильки падает до 5 тс, а ускорение высокочастотных вибраций А со2 превышает 10 м/с2, существует возможность самораскрутки шпильки.
Для исключения угона плит и самораскрутки гаек необходимо, чтобы натяжение шпильки не падало ниже величины Nmm=3 тс [23] при соблюдении достаточного качества пути, например, в соответствии с рекомендациями [34]. Для соблюдения этого условия достаточно натягивать шпильки на величину N Nmjn+AN. Соответствующая зависимость приведена для наглядности на рисунке 2.30.
Как видно из рисунка при Е 100 МПа, достаточно натяжения шпильки на величину 6 тс. Для более мягких прокладных слоев достаточно усилие натяжения в 9 тс.
Однако при этом следует учитывать, что для мягких прокладных слоев характерны обмятие слоя в процессе эксплуатации со значительным снижением уровня натяжения первоначального натяжения порядка 20-50 %.
Что касается работы шпилек на выносливость, то при натяжении их на 12 тс осевые напряжения в шпильке составляют 350 МПа. При установленном падении напряжений для Е = 5 МПа характеристика цикла р = 0,57.
Приведенные оценки показывают, что снижение модуля упругости прокладного слоя менее чем 100 МПа приводят к необходимости выполнять расчет по выносливости шпилек и возможно применять конструктивные меры по понижению размаха напряжений в шпильках.
При этом следует использовать пружинные шайбы, снижающие падение напряжений в шпильках при проходе поезда, и регулярно контролировать состояние шпилек.
Оценка коэффициента динамики для плит БМП при сходе поезда
Оценка коэффициента динамики при сходе поезда с рельсов на железобетонную плиту является важной задачей. Нагрузка от схода поезда определяет армирование плиты с целью не допустить ее разрушение, ведущее к возможности падения поезда с моста. В Инструкции по проектированию БМП величина коэффициента динамики LI принята равной 1,5. Однако эта цифра не имеет вообще никакого обоснования. В настоящем разделе анализируется величина возможного значения ц. На первый взгляд задача представляется достаточно сложной, поскольку искомая величина зависит от места схода поезда на плите, расположения плиты на пролетном строении, жесткости прокладного слоя и пролетного строения. Чтобы избежать широкого варьирования разнообразных факторов, влияющих на поведение системы, в работе рассмотрена простейшая качественная модель процесса схода, позволяющая дать оценку диапазона изменения коэффициента динамики.
Расчетная модель показана на рис. 3.12. Она представляет собой двухмассовую систему. Верхняя масса m моделирует подвижной состав, точнее, подрессоренную часть подвижной нагрузки, приходящуюся на одну ось. Величина верхней массы принята равной 21 т. Нижняя масса М моделирует часть системы, расположенную ниже рессор подвижного состава. Она может варьироваться в широких пределах от тонны до десятков тонн. В случае схода поезда над опорой, когда пролетное строение не включается в работу, масса М представляет собой неподрессоренную часть подвижной нагрузки и приведенную массу плиты. При сходе поезда в середине пролетного строения неподрессоренной массой подвижного состава и массой плиты можно пренебречь, а масса М представляет собой приведенную массу пролетного строения, которая, как известно, составляет половину от массы пролетного строения.
Жесткость верхней пружины — это жесткость рессорного подвешивания С, обеспечивающая парциальный период вертикальных колебаний подвижного состава Тпс= 0,41 Для определения жесткости нижней пружины будем исходить из возможного диапазона изменения приведенной массы и периода колебаний плиты с пролетным строением. При этом достаточно сложно определить величину приведенной массы и жесткости для конкретной системы, но, варьируя параметры расчетной схемы, можно перебрать весь возможный диапазон реальных динамических характеристик плит и пролетных строений.
После контакта колеса с плитой система начинает совершать свободные колебания в вертикальной плоскости, причем начальная скорость верхней массы равна 2ф\, а нижней массы - 0.
Уравнение свободных колебаний имеет вид Mq + Bq + Cq = 0, (3.23) где М - матрица инерции, В - матрица эквивалентного вязкого демпфирования [24], С - матрица жесткости.
Матрицы R и М, входящие в уравнение (3.23), строятся стандартными методами строительной механики. Для построения матрицы В использована методика, изложенная в [24]. При этом первоначально строится матрица Вс гистерезисного демпфирования по Е.С. Сорокину. Матрица Вс строится теми же методами и с использованием тех же программных средств, что и матрица жесткости R, но с заменой модулей упругости элементов конструкции Ек на соответствующие произведения укЕк, где Ук - коэффициент неупругого сопротивления k-го элемента конструкции. Вместо матриц R и Вс можно вычислять обратные к ним матрицы: матрицу податливости D=R_1 и матрицу Вс" .
Изложенный алгоритм реализован в среде MathCadH. Результаты расчетов анализируются ниже.
На рис. 3.13. приведен результат расчета коэффициента динамичности ц (отношения динамического усилия в рессорах к статическому) для случая схода поезда над опорой, когда масса М относительно мала, а парциальная частота колебаний нижней массы велика (период 0,05 с).
Кроме того на рисунке 3.14 приведены результаты расчета коэффициентов динамичности для схода поезда в середине пролета ПО м. На рисунке 3.15 приведены результаты расчета при сходе поезда в середине пролетного строения, имеющего период собственных колебаний 0,41 с.
Использование фибробетона для изготовления плит БМП
В последние 15-20 лет фибробетон стал активно применяться в промышленном и гражданском строительстве. Общеизвестно, что его использование повышает трещиностойкость, износоустойчивость, длительную прочность, а также и несущую способность. Однако до настоящего времени отсутствует нормативная база для применения конструкций из фибробетона. Ниже проведена оценка несущей способности плит БМП с металлической фиброй производства «Курганстальмост», производимая по технологии фирмы «Vulkan Harex», технические характеристики которой приведены в таблице 4.1.
По нашему мнению, применение металлической фибры не является наилучшим техническим решением. Металлическая фибра подвержена коррозии и достаточно дорога. Однако для металлической фибры имеются инструктивные материалы НИИЖБ [18], позволяющие оценить ее влияние на несущую способность и трещиностойкость плит. Имеющиеся исследования показывают, что аналогичного эффекта можно добиться при использовании и синтетической фибры.
В соответствии с [18] расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения, и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона % = —, определяемой из h условий равновесия, и значением относительной высоты сжатой зоны бетона R, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжений, равных расчетным сопротивлениям.
В формулу (4.3) входят два коэффициента kn и kor, заданные в [18] в табличной форме. Для удобства программирования нами получены аппроксимирующие формулы, позволяющие определить указанные коэффициенты в зависимости от длины фибры If и ширины сечения Ь=1 м.
Теоретически подкоренные выражения в формуле (4.8), а также в формуле (4.7) могут стать меньше 0. В расчетах в этом случае значение подкоренного выражения принималось равным 0. Однако при реальном проектировании указанная ситуация не может возникнуть. На рис. 4.15 приведен график зависимости коэффициента Kt от массы фибры на 1 м бетонной смеси mf. Как следует из рисунка, в соответствии с [18], имеет смысл применять фибробетон при условии 20 mf 130 кг/м\ Меньшее количество фибры не обеспечивает ее совместной работы, а большее - нарушает ее совместную работу с бетоном.
В соответствии с приведенной методикой была составлена программа на языке C++ в среде WINDOWS-XP. На рис. 4.16. приведены результаты расчета несущей способности плит в виде зависимости предельного изгибающего момента от массы фибры на 1 м бетонной смеси т,. При этом предельный момент отнесен к аналогичному моменту в плите без фибры.
Как видно из приведенных расчетов, следует ожидать повышения несущей способности бетона примерно на 35-40 %. При этом прочность бетона на растяжение повышается в несколько раз. Этот факт указывает на перспективность использования фибробетона для плит БМП.
На этой основе в НИИ мостов разработаны технические указания по технологии изготовления плит из фибробетона, разработан типовой проект плит БМП из сталефибробетона в ОАО «Трансмост» и реализовано изготовление плит из сталефибробетона на заводах группы компаний «СК-Мост» и на других предприятиях.
