Вероятностная оценка несущей способности поврежденной двутавровой железобетонной мостовой балки

В.С. Сафронов¹, А. В. Антипов², А. В. Хаустов³

Воронежский государственный технический университет^1,3

ООО «Дортранспроект»²

Россия, г. Воронеж

¹ Д-р техн. наук, проф., профессор кафедры строительной механики., тел.: [phone]

е-mail: [e-mail]

²Ведущий инженер

³ Магистрант кафедры строительной механики

Описывается методика и её апробация для расчета надёжности поврежденной в результате удара кузовом проезжающего грузового автомобиля крайней железобетонной предварительно напряженной двутавровой балки пролетного строения автодорожного путепровода. Приводится схема расположения трещин, одна из которых является сквозной магистральной и проходит практически по всей длине стенки ребра. Детерминированный и вероятностный расчет выполняются, исходя из предельных или катастрофических состояний характерных сечений балки в середине пролета по изгибающему моменту и вблизи опоры по поперечной силе. Максимальные расчетные усилия определяются из пространственного статического расчета по конечно-элементной расчетной схеме ослабленной трещинами несущей крайней балки пролетного строения. Вероятностная методика базируется на приближенной модели учета прочности бетона и рабочей арматуры, также параметров постоянных и временных нагрузок в соответствии с нормальным законом распределения. Приводятся результаты численных исследований надежности поврежденной балки. Изучаются зависимости логарифмических показателей риска разрушения от флуктуации прочности бетона и продольной арматуры и действующих нагрузок.

Ключевые слова: железобетонный путепровод, балочное пролетное строение, поврежденная двутавровая балка, продольная сквозная трещина, предельные состояния, вероятностная оценка надёжности, логарифмический показатель риска разрушения, разброс прочности материалов и нагрузок.

Введение

Транспортные сооружения на автомобильных дорогах часто подвергаются механическим воздействиям со стороны проезжающего транспорта. Возникающие при этом повреждения весьма разнообразны и могут существенно снижать безопасность проезда. Для расчетной оценки влияния повреждений на грузоподъемность поврежденных транспортных сооружений обычно применяют положения действующих нормативных документов, которые в своей основе используют детерминированные подходы. Более адекватные действительным параметрам поврежденных конструкций дают вероятностные представления с определением численных характеристик, применяемых в теории надежности [1-2] и в теории риска [3].

Такие расчетные модели рассматриваемых сооружений имеют в своей основе вероятностные описания прочностных характеристик материалов [4-6] и действующих нагрузок [7-10] в виде случайных величин, подчиняющихся нормальному закону распределения с заданными средними значениями и среднеквадратическими отклонениями. Используя современные алгоритмы, применяемые в теории рисков [11-12], для оценки вероятности преде-

_____________________________________________

© Сафронов В. С., Антипов А. В., Хаустов А. В., 2019

льных в катастрофические состояния железобетонных конструкций с дефектами и повреждениями, можно делать обоснованные проектные и управленческие решения по назначению временных режимов эксплуатации или вывода из дорожной инфраструктуры поврежденных транспортных сооружений.

В настоящем исследовании на примере подвергшегося ударному воздействию от проезжавшего под путепроводом грузового автомобиля железобетонного путепровода предлагается и апробируется вероятностная методика расчета надежности поврежденной двутавровой предварительно напряженной крайней балки пролетного строения. Предлагаемая методика рассматривает возможность образования в поврежденной балке двух предельных состояний в среднем и опорном сечениях.