|
|
Для того чтобы избавиться от
дополнительных реакций и получить наиболее благоприятное распределение сил,
часто прибегают к регулированию величины реакций при помощи домкратов. По
этому поводу следует сделать несколько замечаний.
Если приложение усилия при помощи домкрата не создает
никакой деформации, это значит, что величина реакции в точности равна
величине усилия, производимого домкратом; следовательно, в этом случае
величина реакции проверяется, но не регулируется. Регулировать, т. е.
изменять величину реакции, можно только, создавая деформацию. Но если
ограничиться тем, чтобы произвести реакцию и затем замоноличить стык, убрав
домкрат, то величина реакции с течением времени изменится. Действительно,
если бы домкрат был оставлен под давлением, созданная деформация с течением
времени увеличилась бы в результате развития явления ползучести; она могла
бы, по истечении долгого срока, достигнуть порядка тройной величины
первоначальной деформации. Таким образом, мгновенная (кратковременно
достигнутая и замоноличенная) деформация является недостаточной и поправка
реакции (т. е. разница между созданной реакцией и той, которая была бы при
отсутствии регулировки) снижается приблизительно до 7з от расчетной величины.
Поэтому надо либо держать домкраты долгое время под
давлением, либо повторять регулирование в несколько приемов. Следовало бы по
возможности держать домкраты под давлением в течение полутора месяцев под
нагрузкой, равной величине реакций без регулировки, увеличенной на полуторную
величину желаемой поправки. Если, например, хотят реакцию в 100 т довести до 130 г, надо в течение полутора месяцев держать домкрат под нагрузкой 100+1,5X30=145 т. Но это не
всегда возможно: необходимое увеличение реакции может не уравновешиваться
постоянными нагрузками.
В таком случае надо либо ограничить производимое усилие
более низкой величиной и увеличить продолжительность регулировки, либо
держать сооружение на подклинке с тем, чтобы иметь возможность периодически,
особенно в первое время, вновь вставлять домкраты, проверять реакцию и
придавать ей снова желаемую величину. Если, например, не удается увеличить
реакцию более чем на 7з, то можно достигнуть желаемой окончательной величины,
вновь накачивая домкрат по истечении недели и снова через месяц. Затем можно
подклинить.
Для этого рода регулировки наиболее подходящим механизмом
является специальный плоский домкрат.
Из числа наиболее известных примеров подобного рода
регулирования можно привести мосты на р. Марне, мост Баттон.
Если величины требуемого перемещения превышают ход
домкрата (2,5—3,5 см), то располагают домкраты последовательно, один над
другим. Каждый домкрат^по достижении максимальной величины хода»
замоноличивается путем нагнетания (инъекции) раствора.
Часть вторая
Испытания статически неопределимых систем. В последующих
главах будут -рассмотрены реальные сооружения, что позволит, с одной стороны,
сравнить их с рассмотренными ранее идеальными (теоретическими) системами и, с
другой стороны, установить правила для определения размеров сооружений,
пользуясь расчетами на прочность.
Для стадии нормальной эксплуатации общепринятым предельным
состоянием для предварительного напряжения бетона считается тре-
щинообразсхвание, по отношению к которому должен быть обеспечен достаточный
запас прочности. Это предельное состояние довольно условно, но если его
принять, то необходимо точно определить длительность этой стадии
использования, а это возможно только -путем испытаний на трещиностойкость.
Впрочем, по этому вопросу среди экспериментаторов
существуют разногласия. Одни утверждают, что образование трещин обозначает
конец упругой стадии; следовательно, в пределах запаса прочности стадия
использования как будто идентична упругой стадии. Другие считают, что это
положение не является общим и обязательным и что для некоторых систем
образование трещин наступает только после изменения первоначальной системы;
это может значительно отодвинуть пределы использования.
Существует, несомненно, недоразумение прежде всего в самом
исходном положении, вызванное тем, что появление трещины не может быть
объективно установлено. Момент, когда трещина замечена, зависит от силы
инструментов, служащих для наблюдения. В соответствии с тем, производится ли
испытание в лаборатории или на реальном сооружении, трещина обнаруживается
при помощи микроскопа или лупы, или простым глазом. Этим различным степеням
видимости трещин могут соответствовать различные результаты механических
характеристик, особенно если началось перераспределение напряжений, которое
полностью проявится при приближении разрушения.
С практической точки зрения нам кажется, что в случаях
разногласия следует ссылаться не на наблюдения с помощью микроскопа, а на
показания, получаемые обычными средствами, за исключением, может быть,
отдельных случаев, когда длительное существование микротрещин могло бы быть
вредным.
С другой стороны, было бы ошибкой считать, что статически
неопределимые системы образуют единое «семейство», к которому в полном объеме
могли бы быть применимы выводы из испытания отдельного выбранного для этого
сооружения. Единственный общий признак заключается в том, что реакции зависят
от деформаций, но этого недостаточно для получения общего вывода.
Существенно, каким образом изменяются свойства системы под
влиянием изменения законов деформации и с какой скоростью эти изменения в
системе происходят.
Те из изменений, которые происходят в пределах различных
степеней видимости трещин, могут в том «ли ином случае иметь слабое или,
наоборот, существенное значение. Могут даже существовать системы, для которых
вопрос о степени видимости трещин уже не возникает, так как определенные
явления происходят с момента зарождения трещины, которая при этом может и не
наблюдаться непосредственно.
Поэтому выводы могут быть весьма различны, в зависимости от
системы. Например, одни для сложной каркасной рамы, другие — для сравнительно
простой системы, как неразрезная балка с совмещенным предварительным
напряжением, где перераспределения могут играть лишь слабую роль, поскольку
они являются только частью перераспределений, предшествующих разрушению и
имеющих для такой системы небольшое значение в конечной стадии.
Существует также глубокое различие между системами
стержневыми, т. е. балками, и системами, предварительно напряженными в двух
направлениях; например—.плитами, и в трех направлениях, например— массивами
(блоками).
Меньше затруднений встречается при расчетах на прочность,
для которых принимаются обычные положения; они основываются на способности
каждой достаточно пластичной конструкции приспосабливаться. В этом случае
зона, достигшая предела текучести, может продолжать сопротивляться и
деформироваться под действием постоянного момента или усилия. Образование
каждого такого «пластического шарнира» понижает на единицу степень
статической неопределимости до тех пор, пока система не превратится в
статически определимую; образование после этого еще одного нового «шарнира»
приводит конструкцию в состояние безразличного равновесия, при котором новое
увеличение нагрузки вызывает разрушение.
Закон распределения внутренних усилий, таким образом,
зависит от закона распределения жесткостей и можно выбрать такие размеры, при
которых получится заранее намеченный закон распределения усилий.
Опыт показывает, что предварительно напряженный бетон
обладает достаточной пластичностью для того, чтобы эти соображения могли быть
к нему применены. Мы предлагаем некоторые методы расчета. Из них наилучшим
образом соответствуют идее предварительного напряжения методы, базирующиеся
на построении предельных линий давления.
Возникает все тот же вопрос, является ли состояние
исчерпания полной несущей способности (т. е. полной приспособляемости)
искомым предельным состоянием . С одной стороны, гипотеза, что момент в
сечении «пластического шарнира» остается постоянным, является только упрощающим
и даже слишком упрощающим предположением. В действительности имеет место
только замедление возрастания момента в зависимости от деформаций. С другой
стороны, величина возможных деформаций не беспредельна и она может оказаться
недостаточной для того, чтобы первые появившиеся «шарниры» могли дождаться
образования последнего. Кроме того, полное исчерпание несущей способности
предполагает наличие определенной формы конструкции сооружения и,
следовательно, ставит вопросы о соответствии величины предельных деформаций.
Практически ограничения, которые могут препятствовать
использованию несущей способности, по-видимому, не должны быть очень
значительны и в обычных случаях приспособляемость должна осуществляться на 90
или 95%. Во всяком случае следует в этом убедиться.
Основой дальнейшего исследования является определение
законов, связывающих усилия и деформации, т. е. закона «момент-кривизна». Мы
попытались его разобрать и извлечь из него выводы. Особенное значение имеет
установление программы испытаний, которые желательно было бы для этого
провести.
Среди систем, применяемых в строительстве, очень важными
являются такие, в которых до наступления полного разрушения могут возникнуть
дополнительные напряжения в отдельных конструкциях, доведенных до предельного
состояния в результате больших деформаций, которые возникают в этих
элементах.
В таком случае происходит перераспределение нормальных
усилий, следовательно, и усилий предварительного напряжения; это .может
оказывать такое же или даже большее влияние на надежность сооружения, чем
перераспределение моментов. Существует большое различие между системами, в
которых такие усилия могут и в которых не могут возникать. Так, например,
имеется различие между плитами, опоры которых могут только воспринимать
изгибающий момент, и плитами, опоры которых могут воспринимать продольные
силы, порождаемые деформациями плиты; в этом случае сопротивление плиты
изгибу может быть настолько повышено, что разрушение может произойти только
путем ее проламывания. Подобные дополнительные усилия, хотя и в меньшей
степени, могут возникать и в рамных конструкциях. Усилия предварительного
напряжения тогда перемещаются из участков, где они не используются, на
участки, где они необходимы для продления срока службы сооружения.
|