Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

Учет смещений в прикреплениях элементов надстроек и стыках плашкоутов плавучих опор

Должиков В.Н. 1 Должикова Е.Н. 1
1 Сочинский государственный университет
1. Вейнблат Б.М., Бунеев Г.И. Расчёт сооружений с несущими высокопрочными болтами //– Тр. МАДИ. – 1975. – Вьп. 77. – С. 37–42.
2. Должиков В.Н. Влияние смещений в соединениях на распределение усилий в элементах вспомогательных опор // Материалы научн.-техн. конф. молодых ученых / МАДИ. – ВНИИИС. – М., 1980. – № 1993. – С. 78–81.

Применение инвентарных конструкций вспомогательных опор при строительстве мостов резко снижает расход лесоматериалов, уменьшает затраты труда и значительно сокращает сроки строительства. С учетом большого объема работ по изготовлению и монтажу вспомогательных сооружений создан и постоянно увеличивается и совершенствуется парк мостостроительных инвентарных конструкций, основное условие рационального использования которого – комплектация экономичных временных конструкций при многократной оборачиваемости элементов.

К инвентарным конструкциям относятся также понтоны типа КС, используемые в качестве элементов плавучих средств различного назначения, в частности плавучих опор для перевозки и монтажа пролетных строений.

Условия применения и принципы проектирования вспомогательных сооружений из инвентарных конструкций определяют ряд особенностей работы этих сооружений. К этим особенностям относятся податливость фундаментов стационарных опор, взаимодействие надстроек и плашкоутов плавучих опор, влияние на напряженное состояние надстроек усилий от жесткости узлов, а также перераспределение усилий в системах от податливости узлов и соединений, выполняемых с целью облегчения монтажа, на высокопрочных болтах и болтах нормальной точности. Смещения Δi в болтовых соединениях решетчатых надстроек стационарных опор учитываются посредством замены модулей упругости Е на модули линейной деформации Еэ элементов, определяемых через модули деформации болтовых соединений в начале Ес,1i и в конце Ес,2i i-го элемента.

Модуль деформации болтового соединения Есi при усилии Ni в i-м элементе запишется как [2, с. 78]:

Eqn115.wmf (1)

где Ti – сила трения в соединении i-го элемента, определяемая по формуле:

Eqn116.wmf (2)

где Nн – нормативное усилие натяжения болта; f – коэффициент трения; b0, b1 – эмпирические параметры.

Si(Δ) – эмпирическая зависимость при работе соединения на смятие [1, с. 37];

S(Δ) = (C1δ + C2δ2) Δ + (C3δ + C4δ2) Δ2, (3)

u – сдвиг соединения на разность номинальных диаметров болта и отверстия;

v – допускаемые отклонения от номинальных диаметров болта и отверстия;

Δcm – неупругая деформация смятия.

Для соединения на высокопрочных болтах, в случае использования последних как несущих при сборке надстроек из МИК-С, сила трения Ti определяется по формуле (2).

Изменение Δlili расстояний между центрами узлов i-го элемента определяется как сумма упругой деформации Δlyiи смещений в прикреплениях Δ1i и Δ2i

Δli = Δlyi + Δ1i + Δ2i

или

Eqn117.wmf (4)

Отсюда находим модель линейной деформации i-го элемента

Eqn118.wmf (5)

Модуль линейной деформации соединения, характеризующийся углом Li, является величиной переменной.

Из диаграммы видно, что сдвиги в болтовых соединениях начинаются после преодоления сил трения.

Силы натяжения болтов нормальной точности и силы трения между соединяемыми элементами невелики и не контролируются при сборке надстроек. Поэтому нельзя предусмотреть при каком усилии в соединениях элементов начнутся и в какой последовательности они будут происходить. Исходя из этого и в целях упрощения задачи с учетом смещений в болтовых соединениях можно использовать диаграмму нагружения соединения [2, с. 78], учитывающую сдвиг на разность диаметров болта и отверстия в начале загружения элемента. Данная предпосылка исходит из того, что в реальных конструкциях усилия в элементах, как правило, превышает силу трения в соединении. Усилие, передающееся через смятие, определяют по [1, с. 37].

Допуская, что величины смещений в соединениях в начале Δ1i и конце Δ2i i-го элемента одинаковы, модуль деформации элемента будет определять по формуле:

Eqn119.wmf (6)

Расчет ведется методом итераций с поэтапным уточнением усилий в элементах. Итерационный процесс можно выполнять также уточняя напряжения σi в i-том элементе. В этом случае формула для определения модуля деформации будет иметь вид:

Eqn120.wmf (7)

В первом приближении значения Eэi определяются по напряжениям в конструкции с несмещающимися узлами.

Сдвиги в болтовых соединениях понтонов учитываются посредством введения упругих шарниров вместо болтовых соединений с коэффициентами жесткости Ki. Значения коэффициентов жесткости определяются по формуле:

Eqn121.wmf (8)

где Mi – момент в i-м шарнире; αi – угол раскрытия i-го шарнира.

Угол раскрытия α, образовавшийся в результате неупругих взаимных поворотов двух понтонов в каждом стыке определяется как:

Eqn122.wmf (9)

где h – высота плашкоута.

С учетом (9) и (3) формула (8) для определения коэффициента жесткости принимает вид:

Eqn123.wmf (10)

Задача решается итерационным методом с поэтапным уточнением значений Ki. В качестве первого приближения значения коэффициента жесткости Ki определяется в зависимости от момента Mi в i-м стыке, определенном без учета смещений в соединениях понтонов. В результате исследований выявлено, что учёт смешений в соединениях понтонов приводит к существенному изменению усилий в плашкоуте, а именно, к уменьшению изгибающего момента и увеличению поперечной силы. Смещения в стыках плашкоута значительно увеличивают усилия в крайних стойках надстройки и уменьшают с изменением знака в средних.


Библиографическая ссылка

Должиков В.Н., Должикова Е.Н. Учет смещений в прикреплениях элементов надстроек и стыках плашкоутов плавучих опор // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 3. – С. 99-100;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=31550 (дата обращения: 20.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252