Задачи и последовательность выполнения расчета балочных пролетных строений со сплошными стенками

15.06.2016

Конструирование пролетного строения на всех основных этапах сопровождается расчетами, играющими поверочную роль. Вначале проектировщик компонует конструкцию и намечает ее геометрические параметры, руководствуясь заданием, техническими условиями, опытом проектирования. Затем он проверяет расчетом правильность, а также рациональность намеченных решений и при необходимости корректирует их.
Как правило, расчет начинают с места приложения временной подвижной нагрузки, т.е. с проезжей части пролетного строения, затем конструируют и рассчитывают главные балки, связи, опорные части.
Имеет значение степень включения проезжей части в работу главных балок. Если она считается работающей совместно с балками, то ее рассчитывают в два этапа: вначале на местную нагрузку от колес транспортных средств, затем учитывают работу проезжей части в составе главных балок. Расчетные усилия в конструкции по двум этапам суммируют.
Проезжая часть сплошностенчатых пролетных строений может выполняться в виде балочной клетки либо ортотропной плиты. И нервом случае методика расчета в основном аналогична расчету балочной клетки решетчатых пролетных строений.
Важным фактором является статическая определимость главных балок. Если они разрезные однопролетные, то расчет существенно упрощается и сводится к прямому подбору сечений. Расчет статически неопределимых систем имеет вид многоэтапной итерационной процедуры (или процесса последовательных приближений). Особенно сложен этот процесс для неразрезных сталежелезобетонных пролетных строений.
Поскольку «игра сил» в конструкции зависит от способа ее возведения, необходимо выполнять расчет не только в стадии эксплуатации пролетного строения, но и учитывать работу конструкции в стадии строительства. Для этого следует принять конкретную технологическую схему возведения пролетного строения, которая оговаривается в проекте как обязательное условие.
Учет технологии возведения конструкции может выполняться двумя различными подходами: 1 — поверочный расчет на монтаж пролетного строения, ранее сконструированного из рассмотрения его работы в стадии эксплуатации; 2 — выбор способа производства работ и расчет конструкции на две последовательные стадии «строительство → эксплуатация» с суммированием усилий.
Первый подход не всегда приемлем, так как при некоторых способах монтажа в элементах возводимого пролетного строения могут возникать усилия, превосходящие по величине эксплуатационные. В таком случае появляется необходимость добавления в конструкцию металла, но такое решение едва ли рационально, поскольку добавленный металл при эксплуатации является «лишним».
Более целесообразны технологические решения, позволяющие избегать усиления основных конструкций: устройство временных опор, временного усиления (монтажным шпренгелем и др.), облегчение пролетного строения (применение аванбека, неполная сборка и т.п.), регулировка усилий в пролетном строении в процессе монтажа и др. Второй подход позволяет принимать эффективные конструктивно-технологические решения при проектировании моста.
Наиболее сложным является расчет неразрезных коробчатых пролетных строений с ортотропными плитами. Поскольку в рассматриваемых строениях ортотропная плита является одновременно проезжей частью и верхним поясом главных балок, в покрывающем листе и продольных ребрах плиты суммируются напряжения от ее работы на местную нагрузку и в составе основного сечения главных балок. Поэтому на первом этапе расчета определяют только первую составляющую продольных напряжений в элементах плиты. Вторую определяют при расчете главных балок, после чего вновь обращаются к расчету ортотропной плиты и, суммируя две составляющие напряжений, проверяют прочность и устойчивость плиты в целом, при необходимости возвращаясь в начало расчета.
Большинство расчетов выполняют при помощи ЭВМ. При этом компьютер используют в основном как вычислительное средство, снижающее трудоемкость «рутинных» расчетов, но отнюдь не освобождающее человека от ответственности за принимаемые проектные решения. Поэтому инженер не должен слепо полагаться на результат машинного расчета и уметь всегда оценить результат, проверив его «ручными» прикидками на простых расчетных схемах.