Прогнозирование температурных полей и напряжений в мостовых конструкциях с дорожной одеждой от климатических и технологических влияний

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 624. 21
О. I. БЕЗБАБ1ЧЕВА, М. В. РОЗЕНФЕЛЬД, О. Г. К1СЛОВ (Харювський нацiональний автомобiльно-дорожнiй унiверситет)
ПРОГНОЗУВАННЯ ТЕМПЕРАТУРН1Х ПОЛ1 В I НАПРУЖЕНЬ В МОСТОВИХ КОНСТРУКЦ1ЯХ З ДОРОЖН1М ОДЯГОМ В1Д КЛ1МАТИЧНИХ I ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВПЛИВ1В
Пропонуються порядок розрахунку теплових потоков на горизонтальш та вертикалью поверхш моспв для прийняття! х у якосл граничних умов для визначення температурних напружень ввд кл1матичних впли-в1 В.
Предлагается порядок расчета тепловых потоков на горизонтальные и вертикальные поверхности мостов для использования их в качестве граничных условий при определении температурных напряжений от климатических факторов.
The estimation order of thermal streams on the horizontal and vertical surfaces of bridges is offered. The data of estimation can be used as boundary conditions at determination of the dependence of temperature tensions on climatic factors.
В мостах, як у будь-яких багатокомпонент-них системах, можна видшити елементи з най-меншою довгов1чн1стю: шари покриття дорож-нього одягу про! зно! частини, деформацшш шви, г1дро1золяц1я. Вщомо, що при передчас-ному руйнуванш цих елеменпв прискорюються процеси корози в несучих елементах мостових споруд. Одшею з можливих причин передчас-ного руйнування матер1ал1 В е недоврахування реальних умов роботи матер1ал1 В в склад1 конс-трукцп.
Для моспв i шляхопровод1 В одним з по-стшно дiючих навантажень е температурнi впливи: тд час термiну служби — змшт ктма-тичнi впливи, а тд час улаштування покриттiв з гарячих сумшей — додатковi тепловi наван-таження. При вирiшеннi задач клiматично! те-мпературно! напруженостi конкретно! мостово! споруди потрiбно враховувати багато складо-вих теплообмiну (теплове випромшювання ат-мосфери, розсiяне сонячне випромшювання, пряме сонячне випромiнювання, температуру пов^ря, швидкiсть вiтру, теплове випромшю-вання споруди, теплове випромiнювання вiд оточуючого середовища, вiдбивання прямого i розшяного сонячного випромiнювання, атмос-фернi опади). Деяю фактори теплообмiну тд-даються безпосередньому вимiрюванню i доступна Особливо цiнними е довгостроковi екс-периментальнi дослiдження розподiлу температур в елементах мостових споруд за допомогою спещального обладнання (рис. 1). Таю дат не-обхiднi для визначенш початкових умов при виршенш задачi теплопровiдностi у перерiзi моста при виконанш розрахункiв температур-
них полiв та напружено-деформованого стану вщ клiматичних i технологiчних факторiв.
Рис. 1. Дослвдження температурного розподшу приладом FLUKE Ti20 (низ ребристо! балки дiафра-гмово! прольотно! будови шляхопроводу через Московський проспект, м. Харшв)
При виконаннi таких розрахунюв можна за-стосовувати просторовi (3D) або двомiрнi (2D) моделi, що виршуються методом кiнцевих елементiв. Розрахунки можуть здшснюватися програмними комплексами, яю передбачають вирiшення задач термопружностi, наприклад, T-FLEX/ИСПА, APM Structure3D, Л1РА, SCAD, ANSYS, FEMLAB (COMSOL) та ш.
До кшцево-елементно! моделi прольотно! будови додаються граничш умови у вигщщ теплових потокiв, якi потрiбно визначати в за-лежностi вiд географiчного розташування споруди, !! положення на мюцевосп, перiоду року та часу доби.
При розрахунках мостових конструкцш на дда ктматичних температурних впливiв слiд розглянути таю випадки:
— швидке зниження температури оточуючо-го середовища до абсолютно! мшмально! температури району будiвництва, яке приймаеться за даними СНиП 2. 01. 01 для максимальних до-бових амплiтуд температури зовнiшнього пов& gt- тря, при ясному небi в тчний перiод (до сходу сонця) —
— однобiчне нагрiвання конструкци у зале-жностi вiд 11 орiентацil за напрямками сторiн свiту. Приклад результату розрахунку напру-жено-деформованого стану крайньо! балки прольотно! будови вщ рiзницi температур вна-слiдок однобiчного нагрiвання сонячним ви-промiнюванням наведений на рис. 2.
Рис. 2. Приклад поля напруження в горизонтальному напрямку при одноб1чному нагр1ванш
Початковий розподiл температур по перер& gt- зу для подiбних розрахункiв рекомендуеться приймати за даними замiрiв для юнуючих спо-руд. При вщсутносп таких даних середня по перерiзу нормативна температура та розподiл температур приймаються:
— за п. 2. 33 та п. 4. 108 ДБН В.2. 3−14 для за-лiзобетонних та сталевих конструкцiй-
— за п. 5. 10 ДБН В.2. 3−14 для сталезалiзобе-тонних конструкцiй.
Розрахунки напружено-деформованого стану прольотних будов з дорожшм одягом при швидкому зниженш вщ'-емно! температури оточуючого середовища до абсолютно! мшма-льно! температури виконують iз застосуванням вiдповiдних до цих температур характеристик мiцностi матерiалiв шарiв. Загальний напруже-но-деформований стан слщ оцiнювати при су-мюнш дi! такого температурного навантаження i тимчасового рухомого навантаження.
Розрахунки температурних полiв i напру-жень, що виникають при однобiчному нагр& gt- ванш конструкцi!, виконують:
— для дня року, що приблизно вщповщае умовам найбшьш спекотно! доби-
— для весняного перiоду при суттевiй рiз-ницi мiж нiчною та денною температурою пов^ря.
При цьому задаються тепловi потоки, що поглинаються бiчною поверхнею в залежностi вiд !! похилостi, кольору та матерiалу з ураху-ванням конструктивних особливостей, напри-клад, довжини консолей.
Порядок розрахунку теплових потоюв для всiх указаних випадкiв наведений в «Рекомен-дацiях з розрахунку температурних полiв i на-пружень в мостових конструкцiях з покрит-тям», якi нещодавно були розроблеш ХНАДУ за замовленням Державно! служби автомобшь-них дорiг Укра! ни.
В табл. 1 наведет результата розрахунку теплових потоюв на горизонтальну поверхню споруди, яка розташована на 50° швшчно! ши-роти для 6 червня в рiзнi часи доби.
Таблиця 1
Щшьшсть теплового потоку на горизонтальну поверхню
Час Сумарна щшьшсть теплового потоку, Вт/м2
доби, Бетонне Асфальтобетонне
(год.) покриття покриття
9 468,8 628,7
10 562,1 749,3
11 619,1 823,3
12 636,4 846,1
13 615,3 819,5
14 554,8 742,0
15 458,5 618,4
16 333,9 458,3
17 192,1 275,9
18 52,2 95,8
При розрахунках просторових моделей з улаштування гарячих покриттiв в лiтнiй перiод року слщ враховувати додатковi тепловi потоки, яю дiють на горизонтальну поверхню споруди. Найбшьш небезпечними розрахунковими випадками слщ вважати укладання гарячо! ас-фальтобетонно! сумiшi на половит про! зно! частини на значнш довжинi, а також укладання товстих шарiв гарячо! сумiшi.
Таким чином, на еташ проектування спору-ди можливо прогнозувати напружено-деформо-ваний стан !! елементiв, в тому чи^ багатоша-рових, при розрахункових температурах, що дiють на етапах улаштування та подальшо! екс-плуатаци. Результати розрахункiв напружено-деформованого стану елеменпв дозволять приймати конструктивт рiшення i матерiали зпд-но з визначеними критерiями.
Надiйшла до редколегп 11. 10. 2007.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой