Прочность сжатых сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром

• Автор: Гареев, Марат Шамилевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Основные сведения о трубобетонных конструкциях

1.1.1. Конструктивные особенности элементов из стальных труб, заполненных бетоном.

1.1.2. Обзор способов усовершенствования трубобетонных конструкций

1.1.3. Анализ существующих методик расчета прочности трубобетонных конструкций, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов.

1.2. Обзор исследований физикомеханических свойств бетона,

твердеющего под давлением.

1.3. Выводы по результатам аналитического обзора

1.4. Цель и задачи работы.

ГЛАВА 2. ПРОЧНОСТЬ И НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СТАЛЕТРУБОБЕТОИНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
2.1. Расчетная модель и основные допущения
2.2. Физическая модель бетона.
2.3. Физическая модель стальной оболочки
2.4. Зависимости для определения напряжений в бетонном ядре и стальной
оболочке
2.5. Предельные напряжения в бетонном ядре
2.6. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЛЕТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
3.1. Исходные материалы.
3.2. Экспериментальное исследование работы сталетрубобетонных элементов
3.2.1. Конструкция опытных образцов.
3.2.2. Методика изготовления экспериментальных сталетрубобетонных образцов с предварительно обжатым ядром.
3.2.3. Приборы и оборудование.
3.2.4. Методика проведения испытаний
3.3. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЛЕТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАСЧЕТНОЙ МЕТОДИКИ.
4.1. Результаты испытаний сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром
4.2. Результаты испытаний сталетрубобетонных колонн с необжатым ядром
4.3. Анализ результатов испытаний образцов СТБ и СТБО
4.4. Оценка эффективности расчетной методики.
4.5. Предложение по совершенствованию конструктивного решения 9 сталетрубобетонных колонн.
4.6. Выводы по главе 4.
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение I. Акты и справки о внедрении результатов работы
Приложение И. Описание алгоритма и программы для расчета прочности сталетрубобетонных элементов
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


К одним из первых попыток применения трубобетона в мостостроении относятся постройка в году небольшого арочного моста пролетом 9 метром под Парижем по проекту Л. Менажс [] и мост имени Володарского в Ленинграде, построенный в году. В современных условиях, когда усовершенствованы технологии изготовления высокопрочных бетонов с пластифицирующими добавками и методы бетонирования с помощью бетононасосов, а также разработаны принципиально новые способы монтажа пролетных конструкций большепролетных мостов [], создались особенно благоприятные условия для сочетания с этими технологиями конструкций из трубобетона. Самый большой по величине пролета (0 метров) Ваньсянь-мост через реку Янцзы из железобетона построен в Китае. Арка моста представляет собой железобетонную конструкцию с несущим арматурным каркасом из трубобетонных стержней диаметром 2 мм, заполненным бетоном с пластификатором прочностью на сжатие МПа. Однако нельзя не отметить ряд недостатков, присущих трубобетонной конструкции. Среди них дефицитность и довольно высокая стоимость стальных труб большого диаметра, а также пониженная по сравнению с обычным железобетоном коррозионная стойкость, что ведет к дополнительным затратам на ее обеспечение. На настоящий момент достаточно широко известен и один из явных конструктивных недостатков трубобетонных элементов. Речь идет о несовместности работы бетонного ядра и внешней стальной трубы на определенной стадии работы элемента ввиду разности начальных коэффициентов поперечной деформации бетона и стали (у5 ~ 0,3, уь ~ 0,2). В процессе увеличения осевой сжимающей силы ядро и обойма работают совместно только в начальный период. Затем, из-за указанной разницы в деформативных свойствах и вследствие малой прочности сцепления бетона со сталью, оболочка стремится оторваться от поверхности бетона, способствуя возникновению в нем радиальных растягивающих напряжений. В этот момент, естественно, никакого поперечного обжатия бетона в трубе происходить не может, и бетон работает в условиях одноосного сжатия, а труба - как продольная арматура. Лишь после начала процесса активного трещинообразования разрушающийся бетон давит на трубу, которая начинает работать теперь как внешняя обойма. Практика эксплуатации сжатых трубобетонных конструкций свидетельствует о том, что отрыв сердечника от трубы происходит чаще всего именно при эксплуатационных нагрузках и приводит к снижению долговечности, а иногда и к снижению несущей способности элемента. Такой факт имел место, например, в трубобетонных арках железобетонного моста через реку Исеть пролетом 0 метров [], построенного по проекту В. А. Росновского в - годах. В выполненных под руководством А. А. Довженко [], Р. С. Санжаров-ского [], Л. И. Стороженко [,5] и др. Причем в течение первых лет твердения очень часто фиксируется набухание бетонного ядра. Однако проявляющиеся в дальнейшем усадочные деформации зависят от ряда факторов, среди которых можно выделить состав бетонной смеси, климатические параметры внешней среды, геометрические размеры трубобетонных элементов. И в случае значительной усадки бетонного ядра также может нарушиться сцепление между ним и внешней стальной обоймой. В общем, учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что трубобетонный элемент представляет собой недостаточно технически совершенную конструкцию — это фактически бетон в металлической несъемной опалубке, которая работает как обойма лишь при разрушении бетонного ядра. В эксплуатации же, т. На сегодняшний день остается актуальным вопрос создания более совершенной конструкции железобетонного элемента с использованием в нем тонкостенных стальных труб. В последнее время ведутся работы по оптимизации конструкции трубобетонных элементов. В частности, предпринимаются попытки обеспечить совместную работу бетонного ядра и оболочки на всех этапах нагружения. Например, разработанная в США система 8№МВ [6,1] для обеспечения сцепления стальной трубы с бетоном предусматривает приваривание к внутренней поверхности оболочки стальных анкерных стержней.