Расчет сталежелезобетонного пролетного строения, страница 4

  В этих формулах М и М_II – изгибающие моменты соответственно на первой и второй стадиях работы балки от нагрузок, учитываемых в расчетах на выносливость;  W_S1,S,W_S2,S, W_bf,stb - моменты сопротивления нетто сталежелезобетонного сечения соответственно для нижнего и верхнего поясов балки, для железобетонной плиты, определенные при коэффициенте приведения бетона к стали n=E_st/E, где Е - условный модуль упругости бетона с учетом его ползучести (приближенно Е=0,4Е_b); m_b1 – коэффициент условий работы бетона под многократно повторяющейся нагрузкой, определяемый по п.3.26 СНиП 2.05.03-84; g_w – коэффициент понижения расчетных сопротивлений, определяемый по п.4.57 СНиП 2.05.03-84. g_w=1

Расчет объединения железобетонной плиты со стальной балкой

  Объединение железобетонной плиты со стальной балкой осуществляется с помощью жестких упоров. Упоры рассчитываются на продольное сдвигающее усилие Т, возникающее от поперечных сил на второй стадии работы сталежелезобетонной балки.

   Количество и размещение жестких упоров по длине балки определяем с помощью огибающей эпюры сдвигающих сил, действующих между железобетонной плитой и стальной балкой.

  Величины максимальных сдвигающих сил на опоре и в середине пролета определяются по формулам:

     Т_о=т

     Т_0,5=т

где Q_II,o и Q_II,0.5 – расчетные поперечные силы в сечениях на опоре и в середине пролета на второй стадии работы балки; S_b,stb – статический момент железобетонной плиты относительно центра тяжести объединенного сечения балки; I_stb – момент инерции приведенного к стали объединенного сечения.

  Площадь эпюры сдвигающих усилий

  W= м²

на длине полупролета балки выражает усилие, действующее на все упоры, размещающиеся на этой длине. Если наибольшее допускаемое усилие на один упор составляет Т_уп, то число упоров, необходимое на длине полупролета, составит

                                        n=.

Наибольшее допускаемое усилие один упор Т_уп определяется по условиям прочности бетона плиты на смятие и срез и прочности самого упора и его прикрепления к стальной балке.

  Так, при жестких упорах площадь действия сжимающих напряжений, передаваемых бетоном на один упор, принимается равной  А_у=h´c,

где h – высота упора; с – его ширина.

  Допускаемое усилие Т_уп по прочности бетона плиты на сжатие определяется по формуле:

                            Т_уп=2´R_b´A_y=2´0,0375´2000=150т

                            n=шт.

Подбор ребер жесткости

 Для обеспечения местной устойчивости сжатых зон вертикальных стенок балок применяются ребра жесткости. Наименьшая толщина ребра 10 мм, но не менее , где b_h – ширина выступающей части ребра.

В балках со стенкой, укрепленной симметричными двухсторонними ребрами, , где h_ef – высота стенки балки.

Определяем толщину ребра жесткости

E=2.06´10⁵ МПа, R_y=295 МПа;

Принимаем толщину ребра жесткости t=10 мм.

Расчет сечения связей между балками

 При работе в составе пролетного строения элементы связей воспринимают сжимающие и растягивающие усилия. Поэтому в первом приближении сечение элементов связей может определяться требованиями предельной гибкости l_пр.

,

где        l_o – свободная длина элемента связей;

             r_min – минимальный радиус инерции поперечного сечения элемента;

    l_пр – предельная гибкость элемента, принимаемая равной 150 для автодорожных мостов.

Элементы поперечных (вертикальных) связей принимаем из одиночных уголков сечением 100+100+10.

 

Элементы продольных (горизонтальных) связей принимаем из двух уголков сечением 160+160+12.

Расчет монтажного стыка балки

 Монтажные стыки сварных изгибаемых балок выполняются на высокопрочных болтах. Стенка и пояса двутавровой балки перекрываются двусторонними накладками толщиной 10 мм.

 Подбор сечения стыковых накладок и определение количества высокопрочных болтов для их прикрепления производятся по величине расчетных усилий в стыке. Расчетными усилиями в сечении стыка изгибаемой балки являются изгибающий момент и поперечная сила.

 При расчете стыка вертикального листа предполагается, что от действия изгибающего момента усилия между болтами распределяются, как в материале стен­ки, пропорционально удаленности болтов от горизонтальной оси, про­ходящей через центр тяжести болтов стыка.

 Усилие в болтах крайнего гори­зонтального ряда от действия изги­бающего момента М, приходящего­ся на стенку балки, будет равно:

.

Момент Мс равен расчетному мо­менту М в сечении стыка, умножен­ному на отношение момента инер­ции стенки к моменту инерции всего сечения;

а_max/2 - рас­стояние от крайнего горизонтального ряда болтов до центра тяжести болтов стыка;

М_С=т/м

I_ст==

 I_б==24,5м⁴ - момент инерции болтов, поставленных в пределах полунакладки; n - число вертикальных рядов болтов в полунакладке, n=2

Усилие на каждый болт от действия поперечной силы

т

где m - число болтов в полунакладке;

т

 Полное усилие на один болт крайнего ряда

т

Это усилие не должно превосходить несущей способности болта

S£2N_болт

 Здесь 2 — число площадок трения при двусторонних накладках.

N_болт=m´Q_bh=0.9´10.82=9.738т,

где Q_bh – расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом);

S=9,56<2N_болт=19.476т.

Приложение 1