ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    

 



Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 











 


Архив выпусков

Выпуск 2 (54), 2019


Теория численного расчета плитно-балочных железобетонных пролетных строений мостовых сооружений


Шапиро Д. М., Тютин А. П.


Шапиро Д. М., д-р техн. наук, проф. кафедры строительной механики, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: +7-910-344-73-34, e-mail: davshap@mail.ru

Тютин А. П., канд. техн. наук, гл. специалист, ООО «Центр-Дорсервис», Россия, г. Воронеж, тел.: +7-950-753-20-05, e-mail: alextoomail@mail.ru

 
 
Состояние проблемы. В современном проектировании мостовых сооружений используются способы расчета железобетонных пролетных строений на основе линейных решений, разработанные в 60—70-х годах. Положения норм проектирования, допускающие использование нелинейной деформационной модели, не применяются в связи с отсутствием необходимой для этого методики расчета. 
Результаты. Предложено научное обоснование и описание численных расчетов плитно-балочных пролетных строений с предварительно напряженным (в том числе смешанным) армированием. В качестве расчетных схем предлагаются плитно-стержневая пространственная система в сочетании с деформационной моделью изгибаемых железобетонных балок и пространственная линейно-упругая система из прямоугольных пластинчатых конечных элементов с пятью степенями свободы в узле. Приводятся примеры расчетов. 
Выводы. Разработанные расчетные модели, реализующие алгоритмы и программное обеспечение, позволяют повысить теоретическую строгость расчетов при проектировании и оценках грузоподъемности эксплуатируемых пролетных строений, дать объяснение их способности пропускать нагрузки, превышающие проектные. 
 
Ключевые слова: железобетонные пролетные строения, численный расчет, метод конечных элементов, деформационная расчетная модель.


DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.012

 

Библиографический список

1. Городецкий, А. С. Метод конечных элементов в проектировании транспортных сооружений / А. С. Городецкий, В. И. Заворицкий, А. И. Лантух-Лященко, А. О. Рассказов. — М.: Транспорт, 1981. — 143 с.
2. Залесов, А. С. Практический метод расчета железобетонных конструкций по деформациям / А. С. Залесов, В. В. Фигаровский. — М.: Стройиздат, 1976. — 103 с.
3. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. — М.: Мир, 1975. — 541 с.
4. Карпенко, Н. И. Исходные и трансформированные диаграммы деформирования бетона и арматуры // Н. И. Карпенко, Т. А. Мухамедиев, А. Н. Петров // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций. — М.: НИИЖБ 1986. — C. 7—25
5. Карпенко, Н. И. Теория деформирования железобетона с трещинами / Н. И. Карпенко. — М.: Стройиздат, 1976. — 208 с.
6. Концепция улучшения состояния мостовых сооружений на федеральной сети автомобильных дорог России (на период 2002 —2010 гг.) / Росавтодор. — М., 2003. — 68 с.
7. Поливанов, Н. И. Проектирование и расчет железобетонных и металлических автодорожных мостов / Н. И. Поливанов. — М.: Транспорт, 1970. — 516 с.
8. Саламахин, П. М. Проектирование мостовых и строительных конструкций / П. М. Саламахин. — М.: КНОРУС, 2011. — 408 с.
9. Сафронов, В. С. Современные конечно-элементные модели балочных бездиафрагменных пролетных строений автодорожных мостов / В. С. Сафронов, А. В. Антипов // Строительная механика и конструкции. — 2013. — № 1 (6). — С. 92 — 101.
10. Сахарова, И. Д. Инновации в мостовое полотно / И. Д. Сахарова, В. Ю. Казарян // Автомобильные дороги. — 2014. — № 9. — С. 78—83.
11. Справочник по строительной механике корабля: в 3 т. Т. 2 / Г. В. Бойцов, О. М. Палий, В. А. Постнов, В. С. Чувиковский. — Судостроние, 1982. — 464 с.
12. Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений. Серия 3.503.1-81. Пролетные строения сборные железобетонные длиной 12, 15, 18, 21, 24, 33 м из балок двутаврового сечения с предварительно напрягаемой арматурой для мостов и путепроводов, расположенных на автомобильных дорогах общего пользования, улицах и дорогах в городах / Союздорпроект. — М., 1981 — 85 c.
13. Улупов, А. С. Проблемы расчета железобетонных элементов мостов / А. С. Улупов // Ин-т Гипростроймост. — 2008. — № 2. — С. 56—68.
14. Шапиро, Д. М. Безотказность и долговечность железобетонных пролетных строений мостовых сооружений / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Строительная механика и конструкции. — 2016. — № 2 (13). — С. 89—99.
15. Шапиро, Д. М. Нелинейное деформирование и несущая способность мостовых плитно-балочных железобетонных пролетных строений / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Строительная механика и конструкции. — 2014. — № 1 (8). — С. 78—87.
16. Шапиро, Д. М. Нелинейный пространственный расчет изгибаемых плитно-балочных систем из железобетонных балок со смешанным армированием / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Бетон и железобетон. — 2014. — № 6. — С. 12 — 17.
17. Шапиро, Д. М. Нелинейный расчет по методу Ньютона-Рафсона и предельные состояния железобетонных плитно-ребристых систем / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Механика разрушения бетона, железобетона и других строительных материалов: сб. науч. стат. по матер. 7-й междунар. науч. конф.: в 2 т. Т. 2 / РААСН, Воронежский ГАСУ. — Воронеж, 2013. — С. 174—181.
18. Шапиро, Д. М. Распределение напряжений в приопорных участках железобетонных предварительно напряженных балок пролетных строений мостов / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Строительная механика и конструкции. — 2015. — № 1 (10). — С. 88 — 96.
19. Шапиро, Д. М. Расчет и проектирование балочных железобетонных предварительно напряженных пролетных строений мостов / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Строительная механика и конструкции. — 2012. — № 2 (5). — С. 60 — 68.
20. Шапиро, Д. М. Экспериментальное исследование железобетонный предварительно напряженной балки длиной 28 м / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2013. — № 2 (30). — С. 99 —104.
21. Mkrtchyan, A. M. Experimental study of reinforced concrete columns of high-strength concrete / A. M. Mkrtchyan, D. R. Mailyan, V. N. Aksenov // Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings: Papers of the 2nd International Scientific Conference (September 9—10, 2013). — New York, USA: Cibunet Publishing, 2013. — P.130—134.
22. Mkrtchyan, A. M. Experimental study of the structural properties of high-strength concrete/ A. M. Mkrtchyan, D. R. Mailyan, V. N. Aksenov // 5th International Scientific Conference «European Applied Sciences: modern approaches in scientific researches»: Papers of the 5th International Scientific Conference (August 26—27, 2013). — Stuttgart, Germany, 2013. — P. 81—87.
23. Sheikh, S. A. Analytic Model for Concrete Confinement in Tied Columns / S. A. Sheikh, S. M. Uzumcri // Journal of the Structural Division. — 1982. — Vol. 108, № 12. — P. 2703—2722.

 
 

Ссылка для цитирования

Шапиро, Д. М. Теория численного расчета плитно-балочных железобетонных пролетных строений мостовых сооружений / Д. М. Шапиро, А. П. Тютин // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2019. - № 2 (54). - С. 134-144. - DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.012.

 
 
 
 

English version 

 

Numerical Calculation Theory of Slab-Beam Reinforced Concrete Bridge High Structures

Shapiro D. M., Tyutin A. P.
 
 

Shapiro D. M., D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Construction Mechanics, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: +7-910-344-73-34, e-mail: davshap@mail.ru

Tyutin A. P., PhD in Engineering, Leading Specialist, Ltd «Centre-Dorservis», Russia, Voronezh, tel.: +7-950-753-20-05, e-mail: alextoomail@mail.ru


 
Statement of the problem. Current calculation ways of concrete bridge high structures are based on linear solutions developed in the 1960s or 1970s. The design guidelines permitting the use of a non-linear deformation model do not apply due to the absence of necessary calculation methods. 
Results. The article contains scientific grounds and description of numerical calculation of slab-beam high structures with pre-stressed (including mixed) reinforcement. It is suggested that slab-pilot space system in combination with deformation model of bending reinforced concrete beams and linear-elastic system from rectangular plate finite elements are employed as calculation schemes. Examples of the calculations are presented. 
Conclusions. The resulting calculation models implementing the algorithms and software allow one to improve theoretical stringency of the calculations for projecting and estimating current high structures as well as to explain their higher freight capacities.
 
Keywords: reinforced concrete high structures, numerical calculation, finite element method, deformation calculation model. 


DOI: 10.25987/VSTU.2019.54.2.012

References

1. Gorodetskii, A. S. Metod konechnykh elementov v proektirovanii transportnykh sooruzhenii / A. S. Gorodetskii, V. I. Zavoritskii, A. I. Lantukh-Lyashchenko, A. O. Rasskazov. — M.: Transport, 1981. — 143 s. 
2. Zalesov, A. S. Prakticheskii metod rascheta zhelezobetonnykh konstruktsii po deformatsiyam / A. S. Zalesov, V. V. Figarovskii. — M.: Stroiizdat, 1976. — 103 s. 
3. Zenkevich, O. Metod konechnykh elementov v tekhnike / O. Zenkevich. — M.: Mir, 1975. — 541 s. 
4. Karpenko, N. I. Iskhodnye i transformirovannye diagrammy deformirovaniya betona i armatury // N. I. Karpenko, T. A. Mukhamediev, A. N. Petrov // Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsii. — M.: NIIZhB 1986. — C. 7—25 
5. Karpenko, N. I. Teoriya deformirovaniya zhelezobetona s treshchinami / N. I. Karpenko. — M.: Stroiizdat, 1976. — 208 s. 
6. Kontseptsiya uluchsheniya sostoyaniya mostovykh sooruzhenii na federal'noi seti avtomobil'nykh dorog Rossii (na period 2002 —2010 gg.) / Rosavtodor. — M., 2003. — 68 s. 
7. Polivanov, N. I. Proektirovanie i raschet zhelezobetonnykh i metallicheskikh avtodorozhnykh mostov / N. I. Polivanov. — M.: Transport, 1970. — 516 s. 
8. Salamakhin, P. M. Proektirovanie mostovykh i stroitel'nykh konstruktsii / P. M. Salamakhin. — M.: KNORUS, 2011. — 408 s. 
9. Safronov, V. S. Sovremennye konechno-elementnye modeli balochnykh bezdiafragmennykh proletnykh stroenii avtodorozhnykh mostov / V. S. Safronov, A. V. Antipov // Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii. — 2013. — № 1 (6). — S. 92 — 101. 
10. Sakharova, I. D. Innovatsii v mostovoe polotno / I. D. Sakharova, V. Yu. Kazaryan // Avtomobil'nye dorogi. — 2014. — № 9. — S. 78—83. 
11. Spravochnik po stroitel'noi mekhanike korablya: v 3 t. Vol. 2 / G. V. Boitsov, O. M. Palii, V. A. Postnov, V. S. Chuvikovskii. — Sudostronie, 1982. — 464 s. 
12. Tipovye konstruktsii, izdeliya i uzly zdanii i sooruzhenii. Seriya 3.503.1-81. Proletnye stroeniya sbornye zhelezobetonnye dlinoi 12, 15, 18, 21, 24, 33 m iz balok dvutavrovogo secheniya s predvaritel'no napryagaemoi armaturoi dlya mostov i puteprovodov, raspolozhennykh na avtomobil'nykh dorogakh obshchego pol'zovaniya, ulitsakh i dorogakh v gorodakh / Soyuzdorproekt. — M., 1981 — 85 s. 
13. Ulupov, A. S. Problemy rascheta zhelezobetonnykh elementov mostov / A. S. Ulupov // In-t Giprostroimost. — 2008. — № 2. — S. 56 —68. 
14. Shapiro, D. M. Bezotkaznost' i dolgovechnost' zhelezobetonnykh proletnykh stroenii mostovykh sooruzhenii / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii. — 2016. — № 2 (13). — S. 89—99. 
15. Shapiro, D. M. Nelineinoe deformirovanie i nesushchaya sposobnost' mostovykh plitno-balochnykh zhelezobetonnykh proletnykh stroenii / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii. — 2014. — № 1 (8). — S. 78—87. 
16. Shapiro, D. M. Nelineinyi prostranstvennyi raschet izgibaemykh plitno-balochnykh sistem iz zhelezobetonnykh balok so smeshannym armirovaniem / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Beton i zhelezobeton. — 2014. — № 6. — S. 12 — 17. 
17. Shapiro, D. M. Nelineinyi raschet po metodu N'yutona-Rafsona i predel'nye sostoyaniya zhelezobetonnykh plitno-rebristykh sistem / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Mekhanika razrusheniya betona, zhelezobetona i drugikh stroitel'nykh materialov: sb. nauch. stat. po mater. 7-i mezhdunar. nauch. konf.: v 2 t. Vol. 2. / RAASN, Voronezhskii GASU. — Voronezh, 2013. — S. 174—181. 
18. Shapiro, D. M. Raspredelenie napryazhenii v priopornykh uchastkakh zhelezobetonnykh predvaritel'no napryazhennykh balok proletnykh stroenii mostov / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii. — 2015. — № 1 (10). — S. 88 — 96. 
19. Shapiro, D. M. Raschet i proektirovanie balochnykh zhelezobetonnykh predvaritel'no napryazhennykh proletnykh stroenii mostov / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Stroitel'naya mekhanika i konstruktsii. — 2012. — № 2 (5). — S. 60 — 68. 
20. Shapiro, D. M. Eksperimental'noe issledovanie zhelezobetonnyi predvaritel'no napryazhennoi balki dlinoi 28 m / D. M. Shapiro, A. P. Tyutin // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2013. — № 2 (30). — S. 99 —104. 
21. Mkrtchyan, A. M. Experimental study of reinforced concrete columns of high-strength concrete / A. M. Mkrtchyan, D. R. Mailyan, V. N. Aksenov // Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings: Papers of the 2nd International Scientific Conference (September 9—10, 2013). — New York, USA: Cibunet Publishing, 2013. — P.130—134. 
22. Mkrtchyan, A. M. Experimental study of the structural properties of high-strength concrete/ A. M. Mkrtchyan, D. R. Mailyan, V. N. Aksenov // 5th International Scientific Conference «European Applied Sciences: modern approaches in scientific researches»: Papers of the 5th International Scientific Conference (August 26—27, 2013). — Stuttgart, Germany, 2013. — P. 81—87. 
23. Sheikh, S. A. Analytic Model for Concrete Confinement in Tied Columns / S. A. Sheikh, S. M. Uzumcri // Journal of the Structural Division. — 1982. — Vol. 108, № 12. — P. 2703—2722. 



 
Об издателе · Диссоветы при ВГТУ · Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS