Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений

Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений


Для определения усилий, напряжений, перемещений, парам колебаний и т. д. необходимы расчетные модели (расчетные схемы) конструкций.
Расчетная модель должна отражать работу конструкции, однако она всегда проще действительной конструкции. Степень приближения расчетной модели к проекту может быть различной в зависимости от особенностей конструкции, цели проектирования (учебная работа, индивидуальное проектирование, типовое проектирование), ответственности расчета, стадии проектирования, применяемых средств (таблицы, графики, логарифмическая линейка, калькулятор, ЭВМ различных классов).
От выбора расчетной модели, находящегося в значительной степени в компетенции проектировщика, зависит достоверность, трудоемкость и машиноемкость расчета. Излишне сложная расчетная модель не менее вредна, чем необоснованно упрощенная.
Процесс расчета пролетного строения имеет обычно следующие характерные этапы:
1) назначение геометрической схемы, получение ориентировочного собственного веса конструкции и определение приближенных соотношений жесткостей статически неопределимой конструкции;
2) определение главных усилий (в большинстве случаев с решением статически неопределимой задачи) и подбор основных сечений по определяющим предельным состояниям и сочетаниям нагрузок; в случаях необходимости — уточнения геометрической схемы, постоянных нагрузок, в том числе предварительного напряжения и регулирования (если оно применяется), поперечных сечений; в отдельных случаях выполнение этих операций методами оптимизации конструкций;
3) поверочные расчеты по всем предусмотренным нормами предельным состояниям и сочетаниям нагрузок (не выполняются те из расчетов, которые заведомо не могут оказаться в данном случае определяющими); корректировка отдельных сечений в случаях необходимости; конструктивные расчеты деталей и соединений.
На первом подготовительном этапе обычно не вычисляют усилия, а используют имеющийся опыт и конкретные аналоги — ранее запроектированные сходные пролетные строения. Выполняют лишь элементарные подсчеты для перехода от аналога к проектируемой конструкции. Нагрузку от собственного веса главных ферм определяют тоже с использованием аналога либо методом весовых характеристик. При отсутствии аналога иногда приходится упрощенно определять некоторые усилия и на первом этапе.
Второй этап расчетов сопровождает обычно разработку технического проекта, т. е. наиболее творческую часть проектирования. Для разработки сопоставляемых вариантов второй этап расчета является последним. Характерным для второго этапа расчетов является использование плоских расчетных моделей частей пролетного строения и линий влияния. В современных условиях большая часть расчетов выполняется на ЭВМ.
Третий этап расчетов сопровождает обычно составление рабочих чертежей по выбранному варианту. Расчеты третьего этапа довольно часто проводят теперь на ЭВМ по пространственной расчетной модели пролетного строения. Пространственные расчеты, более детально выявляющие опасные с позиций хладостойкости перегрузки стали в некоторых местах конструкции, особенно желательны для конструкций северного исполнения. Однако поверхности влияния вычисляют очень редко.
Пока все расчеты мостовых конструкций выполняют практически последовательными приближениями. Число последовательных приближений почти всегда минимально, редко больше двух. Это возможно потому, что перераспределение усилий в статически неопределимой системе всегда отстает от изменений в соотношении жесткостей; если в результате подбора сечений соотношения жесткостей оказываются отличными от использованных при определении усилий, это еще не значит, что усилия надо определять заново.
Коэффициент поперечной установки kп.у (отношение временной вертикальной нагрузки, воспринимаемой одной наиболее нагруженной главной фермой, к полной временной вертикальной нагрузке на пролетное строение) остается одним из основных парам практических расчетов автодорожных и городских мостов. Смысл применения kп.у состоит в определении усилий и перемещений приближенно, без использования строгих пространственных расчетов. Главные предпосылки, расчетные формулы и области применения различных способов определения kп.у ясны из табл. 24.3.
Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений

Способ рычага применяют также для распределения между главными фермами временных вертикальных нагрузок, приложенных в непосредственной близости от сечений, в которых фермы имеют жесткие опоры. При двух главных фермах в поперечном сечении моста величины kп.у, подсчитанные способом рычага, упругой передачи и внецентренного сжатия, совпадают. Относительно узкими считают мосты, в которых отношение длины пролета к ширине моста превышает 4.
При выполнении строгого пространственного расчета kп.у не применяется.
Для расчетов металлических пролетных строений на горизонтальные поперечные временные нагрузки строгие пространственные расчеты более необходимы, чем для расчетов на вертикальные временные нагрузки. Если пространственный расчет не выполняют и горизонтальные нагрузки рассчитывают по плоским расчетным моделям связевых ферм, горизонтальные поперечные временные нагрузки распределяют между двумя системами продольных связей приближенно, причем сумма передаваемых на них горизонтальных нагрузок должна быть в запас на 20% больше требуемой нормами полной горизонтальной нагрузки.
В расчетах продольных связей крестовой, ромбической и треугольной схем (рис. 24.1) необходимо учитывать не только напряжения от горизонтальных нагрузок, но и напряжения от совместной работы с поясами главных ферм по формуле
Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений

а для крестовых связей в уровне проезда также с поясами поперечных балок, когда
Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений

По напряжениям σд с использованием условий равновесия определяют усилия в диагоналях и распорках связей от совместной работы, а также возникающие при ромбической и треугольной схеме действующие в горизонтальной плоскости изгибающие моменты в поясах ферм.
При полураскосной схеме связей (рис. 24.1, г) напряжения от совместной работы не учитывают. Они получаются ничтожно малыми в связи с большой гибкостью распорок (или поперечных балок) в горизонтальной плоскости.
Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений

В большинстве случаев усилия, напряжения и перемещения вычисляют в предположении линейной и упругой работы металлического пролетного строения.
Действительная геометрическая нелинейность работы имеет существенное значение для относительно гибких элементов (λ>60), работающих на совместное действие изгиба и осевой силы, особенно для сжатоизогнутых элементов. Приближенно такая геометрическая нелинейность может быть учтена в расчетах на прочность и выносливость введением к изгибающим моментам в средней трети длины стержня (закрепленного на обоих концах) поправочного коэффициента
Расчетные модели, этапы расчетов и особенности определения усилий и напряжений металлических пролетных строений

Геометрическая нелинейность серьезно сказывается на работе висячих, вантовых и относительно гибких арочных распорных мостов, что будет рассмотрено ниже.
Учет физической нелинейности, связанной с развитием пластических деформаций, осуществляется в расчетах элементов на общую устойчивость и в расчетах поперечных сечений элементов на прочность. При определении усилий физическую нелинейность работы в подавляющем большинстве случаев не учитывают. В нормах содержатся указания лишь о приближенном учете пластических деформаций введением коэффициентов условий работы 0,8 к определенным по упругим расчетным моделям изгибающим моментам от жесткости узлов решетчатых ферм и от совместной работы проезжей части и главных ферм.
Подавляющее большинство расчетов элементов стальных мостовых конструкций выполняют с использованием гипотезы плоских сечений. Отступления от гипотезы плоских сечений приходится учитывать, например, в расчетах на кручение и для относительно широких ортотропных плит, входящих в состав главных балок. Эффективная ширина плиты, включающаяся в состав сечения балки, в последнем случае может быть получена по формуле bэф=vpb, где b — действительная ширина, а vp — редукционный коэффициент, получаемый на основе решений теории упругости или численных методов конечного элемента.
Добавлено Serxio 17-02-2016, 19:26 Просмотров: 763
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent