Введение к работе
Актуальность темы. При проектировании железобетонных предварительно-напряженных труб необходимо произвести расчет трещиностойкости кольцевых сечений труб на действие нагрузок, возникающих на стадии их изготовления. Результатом данного расчета является определение требуемого количества продольных напряженных стержней - при спирально-продольном армировании или назначение необходимого продольного обжатия - при спирально-перекрестном армировании.
При изготовлении труб по трехступенчатой технологии расчет трещиностойкости кольцевых сечений производят на действие усилий, возникающих в стенке сердечника трубы в процессе навивки напряженной спиральной или спирально-перекрестной арматуры, а при изготовлении труб способом виброгидропрессования на действие усилий, возникающих в стенке трубы при ее t>аспалубке (из-за недонапряжения арма-туры на втулочном участке трубы).
В "Руководство по расчету и проектированию железобетонных напорных предварительно-напряженных труб М., Строй-издат, 1977, трещиностойкость кольцевых сечений труб проверяют расчетом на действие максимального изгибающегося момента, возникающего в стенке сердечника трубы от давления напряженной спиральной арматуры. Применяемый в Руководстве способ расчёта нуждается в совершенствовании, так как при проверке условия трещиностойкости в нем не учитывается фактическое напряженно-деформированное состояние стенки трубы. Для определения внутренних усилий использованы зависимости из теории тонких оболочек , тогда как их cnеnveT отнести к классу оболочек средней толщины По Руководству невозможно рассчитать трубы со спирально-перекрестными каркасами.
Диссертационная работа выполнена в соответствие с заданиями 01.08.05 "Разработать и внедрить технологические процессы и оборудование для создания высокомеханизированного производства низконапорных труб диаметром 300-600 и 800-1200 мм методом радиального прессования" целевой комплексной научно-технической программы 0.Ц.031, том II, подпрограмма 0.55.16.Ц, часть I, № ГР 01826003511; 7-12.13-2-87 "Разработать пособие по проектированию железобетонных напорных труб (к СНиП 2.03.01-84), выполненной НИИЖБ Госстроя СССР и БелНИИС Госстроя БССР по заказу Госстроя СССР.
Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка
г
метода расчета кольцевых сечений железобетонных предварительно-напряженных труб на трещиностойкость, который позволил бы наиболее полно учитывать их напряженно-деформированное состояние при действии нагрузок, возникающее в процессе их изготовления, а также позволял производить расчет tdvб как со спирально—продольным, так и со спирально-перекрестным армированием. Для достижения поставлен-ной цели решены следующие задачи: разработан способ опреде-ления внутренних усилий в сердечнике трубы от давления на-
тэяженной армаФ\пзы наиболее полно учитьтагтгий их геометри-ческие параметры ,технологию изготовления Г^вид армирования; выполнены экспериментальные исследования напряженно-леФоомиоованного состояния сеодечникоїтоубТт давления на-
пользование^TZlZ^^on^ Гі^^о^^Т^,^
тал^ныхзначен^^ напХ:ениП д^^^ГГс^тенкГтрубГ
Объект исследования - железобетонные предварительно-напряженные трубы. Исследуется напряженно-деформированное состояние стенки трубы и определяются {теоретически и экспериментально) геометрические и физические параметры, при которых исключается или образуется кольцевая трещина в стенке трубы.
Методология и методы проведенного исследования. Для решения поставленных задач применялись теоретические исследования, метод простого физического моделирования и экспериментальные исследования опытных образцов труб. Подробно методика проведения исследований изложена в соответствующих главах диссертации.
Научная новизна работы и значимость полученных результатов. Новым является то, что для определения внутренних усилий в сердечниках труб от давления напряженной арматуры впервые использованы зависимости, полученные в результате применения теории оболочек средней толщины, основанной на использовании сдвиговой модели СП. Тимошенко.
Впервые разработана методика и экспериментальное оборудование для исследования напряженно-деформированного состояния бетонных круговых цилиндрических оболочек (физических моделей) при действии кольцевого давления на части их поверхности.
Впервые разработан метод расчета трещиностойкости
кольцевых сечений железобетонных предварительно-напряженных труб, позволяющий учитывать характер напряженно-деформированного состояния сердечников труб в процессе их изготовления как при спирально-продольном, так и при спирально-перекрестном армировании.
Практическая значимость полученных результатов. Разра-ботаннзй автором методика расчета трещиностойкости кольцевых сечений включена в окончательную редакцию "Пособие по проектированию железобетонных напорных труб (к СНиП 2.03.01-84)" - М., НИИЖБ - 1989.
Результаты диссертационной работы использованы ВелНИИС при разработке новых конструкций железобетонных напорных и безнапорных виброгидропрессованных труб со спирально-перекрестным армированием. В данных трубах предварительное обжатие кольцевых сечений составляет О,6...1,2 МПа, что в 1,5...2,5 раза меньше требований "старой" методики расчета. Это позволило на 5...10 процентов уменьшить расход высокопрочной арматурной проволоки или от 7 до 15 кг/м^ труб.
Основные положения, выносимые на защиту. Автор защищает: - способ определения внутренних усилий в сердечниках железобетонных предварительно-напряженных труб от давления напряженной арматуры, основанный на использовании зависимостей из теории оболочек средней толщины;
методику экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния и трещиностойкости кольцевых сечений бетонных круговых цилиндрических оболочек (физических моделей) при осесимметричной деформации;
методику расчета трещиностойкости кольцевых сечений железобетонных предварительно-напряженных труб, учитывающую их реальное напряженно-деформированное состояние.
Личный вклад соискателя. Результаты работ, вошедшие в диссертацию, получены автором без участия других лиц, что подтверждается научными докладами и публикациями.
Апробация результатов диссертации. "Результаты работ, вошедших в диссертацию, доложены на: Конференции молодых ученых и специалистов Прибалтики и Белоруссии по проблемам строительных материалов и конструкций (Рига-1984) ; Конференции профессорско-преподавательского состава Белорусского политехнического института (Минск-1989); Международном научно-техническом семинаре "Развитие технологии производства и применения железобетонных напорных и безнапорных труб"
{Минеральные Воды-1991).
Опубликованность результатов. Результаты выполненных работ опубликованы в 7 статьях. Общий объем опубликованного материала составляет 36 страниц машинописного текста.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из: зведения, общей характеристики работы, пяти глав, заключения и приложения. Объем диссертации составляет 179 страниц, 3 т.ч. 74 рисунка и 18 таблиц. Список использованных источников составляет 10 страниц из 103 наименований.