» » Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Расчет стальных тангенциальных опорных частей

23.04.2016

Приведенная методика расчета оправдала себя на практике и позволяет получать экономически приемлемые размеры опорных частей. Для тангенциальных опорных частей выполняют следующие расчеты: расчет на смятие бетона в опорном шве, определение напряжений смятия по Герцу по линии касания, расчет на изгиб нижней и верхней плит, проверку восприятия горизонтальных сил.
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

При расчете насмятие бетона по нижнему опорному шву принимают равномерное распределение напряжений смятия. На напряженное состояние в опорной системе (рис. 3.12) значительное влияние может оказывать крутящий момент MQ пролетного строения. При определенной величине расстояния между опорными частями и крутящего момента у краев опорных плит могут наблюдаться перенапряжения и подъем, что может потребовать, например, применения опорных частей с шаровым шарниром. При шарнирном опирании с двумя тангенциальными опорными частями на одной опоре момент MQ учитывают поправкой ± MQ/2a к нагрузке, что является грубым приближением.
Необходимо всегда проводить исследования влияния крутящих моментов на общую опорную систему. Если точный расчет не требуется, то при двух опорных частях можно воспользоваться формулой
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Точный расчет может потребоваться в плитных мостах с большим числом опорных частей на опоре. В этом случае при расчете распределения опорных реакций используют теорию плит.
В тангенциальных опорных частях угол поворота (вращение верхней плиты относительно нижней) не имеет большого значения. Исследования, как правило, необходимы только при угле поворота φ>0,01:
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Для центральных напряжений смятия в бетонном шве:
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Если приближенно принять в качестве плоскости действия горизонтальных сил плоскость касания, то максимальные и минимальные краевые напряжения в бетоне можно определить по формуле
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Формулы для определения напряжений смятия по Герцу по линии касания следующие: для центральных напряжений смятия
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

где Ln — расчетная длина линии касания; для эксцентрических напряжений смятия
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

При расчете нижней плиты на изгиб (рис. 3.13, а) толщину ее рассчитывают из условия равномерного распределения напряжений смятия (рис. 3.13, б). Для стальных элементов это дает запас прочности. Действие вертикальной силы распределяют до линии, проходящей через центр тяжести несущей плиты. Момент в сечении m—m от вертикальной силы V с учетом составляющей крутящего момента MQ/2a определяют по формуле
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Отдельный расчет максимальных краевых напряжений в опорном шве или напряжений смятия по Герцу здесь не требуется. Для сечения m—m.
Расчет стальных тангенциальных опорных частей
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

При воздействии горизонтальной силы Hx получим для сечения m—m (рис. 3.13, г):
Расчет стальных тангенциальных опорных частей
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Напряжениями в опорных плитах от силы Hy часто можно пренебречь. Если расчет все же требуется, то можно определить их в соответствии с рис. 3.13, г.
При больших нагрузках (>600 тс) и малых горизонтальных силах (≤0,2К), как и в опорных частях с шаровым шарниром, целесообразно применять готовую опорную подушку, располагаемую между нижней и верхней плитами опорной части. При расчете этой подушки (рис. 3.14, а) принимают, что вертикальная сила распределяется ею под углом 45°. Высоту подушки обычно определяют по формуле
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

где Ld — длина опорной подушки.
Для центральных напряжений смятия получим
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

и для эксцентрических напряжений смятия
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Ширину опорной подушки (рис. 3.14, б) обычно определяют по формуле
bd = 2hd.

При необычных деформациях сооружения (как правило, при φ≥0,01) учитывают изменение условий загружения:
bd = 2hd + 2φRk.

При расчете нижней опорной плиты рассматривают сечение m—m (рис. 3.14, в):
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Напряжение от сил Hx и Hy определяют аналогично приведенному выше расчету.
Расчет на изгиб верхней опорной плиты (см. рис. 3.14, г) принципиально не отличается от расчета нижней плиты опорной части.
При расчете на горизонтальные силы прежде всего находят коэффициент сдвига:
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Затем исследуют три случая:
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

В случае R≥v/μст горизонтальные силы воспринимаются силой трения и дальнейший расчет не требуется.
В случаях R≤v/μст; R≥v/μб необходим расчет вертикальных упорных поверхностей (рис. 3.15, а):
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Горизонтальная сила Hу воспринимается упором верхней плиты (рис. 3.15,б), присоединенным обычно болтами.
Опорную подушку рассчитывают на горизонтальную силу Hс (рис 3.15, а):
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Для сварных швов при bd≥2hd
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

Из горизонтальной силы Hу получим:
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

где Fсв=a(2bd+Ln), и из отдельных составляющих главных напряжений
Расчет стальных тангенциальных опорных частей

В случае R≤v/μб горизонтальные силы не воспринимаются трением в шве сталь—бетон. Расчет конструктивных элементов для передачи сил H от сооружения через опорные части на опоры аналогичен приведенному выше расчету для опорных частей с шаровым шарниром.