|
Рис.2. Испытательная установка
Рис.3. Влияние люфтов в месте сопряжения со сборным ригелем на напряженное состояние стоек
рамы: а- эпюры изгибающих моментов в раме от нагрузки Р; б- эпюры изгибающих моментов от
смещения (1) системы и от поворота(2), вызванного наличием люфта в месте сопряжения наклонной
стойки с ригелем (пуктиром показана результирущая эпюра).
В процессе экспериментов рамы доводились до разрушения. При этом по мере
загружения в четырех сечениях на стойках измерялись приращения фибровых напряжений и
горизонтальное смещение ригеля. В качестве измерительной аппаратуры использовались
электромеханические тензометры Аистова и индикаторы часового типа. Разрещающая
способность измерительных систем составляла 0,1 МПа и 0,01 мм.
Выполнение исследования показали, что излом наклонных стоек монолитных рам
происходит в сечении вблизи их заделки в ригель. Это отвечает расчету и вполне закономерно,
так как именно в этом сечении 1-1 (рис.3,а) действует наибольшее напряжение изгиба, а осевая
растягивающая сила по длине стойки постоянная. Измерения напряжений, которые
осуществлялись тензометрами Аистова в четырех сечениях, подтверждают изложенное.
В противовес этому наклонная стойка рам со сборным ригелем разрушалась в сечении II-
II (рис 3,а), при меньшей нагрузке и при большем горизонтальном смещении ригеля. Причиной
этого является перераспределение напряжений в конструкции за счет поворотов стоек в узлах
37
сопряжения с ригелем (выбор люфтов). Несмотря на то, что посадка ригеля осуществлялась
жестко (с помощью специальных затяжных болтов видимые люфты устранялись такие
повороты, как показали опыты, тем не менее имели место.
Механизм перераспределения напряжений в стойке за счет поворота еѐ сечения ―С‖ в
месте заделки в ригель заключается в следующем (рис. 3,б). Опорные изгибающие моменты
стойки, вызванные смещением ригеля по направлению нормали к оси стойки равны [1,2:]
;
3
2
1
6
2
2
b
Sind
l
i
M
С
(1)
,
3
1
6
2
2
b
Sind
l
i
M
Д
(2)
где
2
2
/ l
J
E
i
с
с
- жесткость наклонной стойки;
2
,
,
l
J
E
с
с
- соответственно модуль упругости, момент инерции поперечного сечения и
расчетная длина наклонной стойки;
- смещение ригеля по направлению нормали к оси стойки;
b - расчетная длина ригеля.
Максимальное изгибное напряжение действует на верхнем конце стойки. За счет
поворота сечения ―С‖ , вызванного выборам люфта образуются моменты [3] обратного
знака равные соответственно:
;
4
2
i
М
Д
(3)
.
2
2
i
М
Д
(4)
где
угол поворота, вызванный выбором люфта.
Сложение изгибающих моментов, вызванных смещением -
и поворотом сечения «С»
на угол
дает результирующую эпюру, у которой при достаточно больших
, ординаты в
точке «Д» могут превзойти ординату в точке «С». Это приведет к тому, что наиболее
опасным станет данное сечение «С».
К сказанному следует добавить, что изгибающие моменты в точке «Д» одновременно
возрастают за счет общего увеличения податливости ситемы. Таким образом, если
Д
Д
С
С
М
М
М
М
(5)
То, наиболее опасным является сечение – «С».
Если же
Д
Д
С
С
М
М
М
М
(6)
То наибалее опасное сечение – «Д».
Критическое значение угла поворота, при котором напряжения в сечениях «С» и «Д»
выравнивается, определяется соотношением:
Д
Д
С
С
М
М
М
М
(7)
Подстановка в (7) выражений (1), (2), (3) и (4) с заменой
на
кр
позволяет найти
b
Sind
кр
(8)
Таким образом, если в опыте зафиксирован излом в точке «С», это значит, что
действительный поворот сечения «С» за счет имеющегося люфта
,
кр
при изломе в точке
«Д» соответственно
.
кр
38
Естетственно, что максимальное перераспределение напряжений будет отвечать
ситуации, при которой в точках «В» и «С» имеют место шарниры. В реальных условиях такой
крайный случай маловероятен и поэтому расчет следует осуществлять с учетом некоторого
упругого поворота стоек в местах их сопряжения с ригелем. В некоторых случаях может
оказаться целесообразным устройство специальных упруго-податливых элементов, при этом
следует иметь ввиду, что если при шарнирной связи стоек с ригелем их напряженное состояние
не зависит от его ширины – b , то при жесткой связи такая зависимость существует и зачастую
проявляется в очень большой степени [1.2.]
Есть основание считать, что известные из практики случаи разрушения свайных
конструкций мостовых и гидротехнических сооружений из-за излома свай в местах их нижних
защемленных опор, есть следствие рассмотренного здесь явления.
Список литературы:
1.Будин А.Я. Тонкие подпорные стенки. Л., Стройиздат. 1974.
2.Будин А.Я.Набережные. Справочное пособие. М., Стройиздат, 1979. 3.Справочник
проектировщика. Расчетно-теоретический. М., Стройиздат, 1960 .
Do'stlaringiz bilan baham: |
