Определение напряжений в сталежелезобетонных балках от усадки бетона и температурных воздействий.

Усадка бетона это характерный для бетона процесс изменения его объёма, связанный с формированием во времени структуры цементного камня. Для линейно протяжённых элементов (каким является железобетонная плита проезжей части) наибольший интерес представляет продольное укорочение плиты усадки бетона (Рис. 28.1). Процесс усадки бетона, как и ползучести, носит затухающий характер.

Для определения дополнительных напряжений, возникающих в сталежелезобетонном пролётном строении (сталежелезобетонном сечении), мысленно предположим, что связь между железобетонной плитой и стальной балкой временно отсутствует. Плита при этом от усадки бетона свободно укоротится на величину.

Затем к …
железобетонной плите и стальной балке приложим соответственно два взаимно уравновешенных внутренних усилия.

Указанные усилия определим из условия, что удлинение железобетонной плиты от усилия Nb и укорочение стальной балки от в уровне центра тяжести плиты должны в сумме компенсировать свободную полную деформацию или относительную.

Из (28.3) можно получить выражение для определения искомого изменения напряжений в бетоне от его стеснённой усадки:

Последнее слагаемое знаменателя (28.4) показывает, что ползучесть бетона смягчает воздействие усадки бетона на сталежелезобетонное сечение. Имея значение аь silr, несложно определить дополнительные напряжения в любой точке стального сечения.

Современные нормы проектирования мостов предлагают методику определения дополнительных напряжений СТЖБ сечений, основанную на использовании приведённого модуля упругости.

Применяя значение приведённого модуля упругости бетона, определяют геометрические характеристики СТЖБ сечения. С учётом сказанного, а также обозначений, приведенных на рисунке 28.3, приведём выражение для определения напряжений в любой точке сечения:

Нормы проектирования мостов рекомендуют это распределение температур определять на основе экспериментальных исследований и теплофизических расчётов.Как показывает практика, распределение температур по высоте сечения носит плавный характер, поэтому температуры измеряют в ограниченном числе точек подходящей математической функцией экспериментальные данные, можно построить эпюру распределения температур (Эп. t) по высоте сечения (Рис. 28.4). Для решения поставленной задачи разобьем балку по высоте на характерные участки.

Изменение температуры по высоте участка примем прямолинейным. Если бы каждый выделенный участок балки мог деформироватя в не связи с соседними, то эпюра температурных деформаций по форме соответствовала бы (сплошная линия на эпюре 6, приведенной на рисунке 28.4). Для обеспечения совместности деформаций на границах участков приложим к торцам каждого участка продольные силы изгибающие моменты.



Для записи выражений для; воспользуемся гипотезой плоских сечений и построением, приведенным на рисунке 28.4:

С учётом того, что на стадии проектирования СТЖБ пролётного строения не всегда представляется возможность собрать необходимые данные для расчёта на температурные воздействия, нормы проектирования мостов предлагают методику расчета на эти воздействия, основанные на нормировании разности температур между стальной балкой и железобетонной плиты.

Температурные воздействия на сталежелезобетонное пролётное строение определяются разностью температур между железобетонной и стальной частями сечения. Расчёты выполняют исходя из неизменности характера распределения температур по длине пролётного строения (для прямолинейных в плане пролётных строений) и неравномерного распределения температур по высоте стальной или бетонной частей сечения (Рис. 28.4). Температурное воздействие нормируется максимальным значением разности температур железобетонной и стальной частей сечения для сплошностенчатых пролётных строений автодорожных и городских мостов с ездой поверху:

а)в случае, когда температура стали выше, чем железобетона, и балка подвергается нагреву от воздействия солнечных лучей при их наклоне к горизонту 30° и более, t max=30 °C; в случае, когда температура стали выше, чем железобетона, но балка не подвергается нагреву от воздействия солнечных лучей; в случае, когда температура стали ниже, чем железобетона.

б)в случае без (до) устройства на железобетонной плите проезжей части одежды ездового полотна, когда температура железобетона выше, чем стали.

Напряжения в сталежелезобетонном строении статически определимой системы могут быть вычислены по формуле.