ЭТАПЫ АНАЛИЗА МОСТА

Процесс анализа структуры мостов можно разбить на шесть основных этапов:

Идеализация конструкции

Сформировать модель

Идеализируйте нагрузку в форме, подходящей для модели

Решить полученное уравнение

Интерпретировать идеализированные результаты

Проверьте эти результаты, чтобы они соответствовали исходным предположениям и удовлетворяли любым конкретным критериям.

Слово идеализированный используется потому, что инженер-мостостроитель должен знать, что он анализирует только идеализированную модель моста, а не сам мост.

1. Идеализируйте конструкцию:

Обычно это процесс упрощения, при котором реальные элементы моста заменяются упрощенными моделями. Например, балки могут быть заменены линейными элементами. Эти линейные элементы имеют длину и жесткость, но не имеют глубины или ширины. Таким образом, они являются идеализацией реальных балок, как показано ниже.

Проектировщик моста должен помнить, что эти линии представляют собой реальные балки с шириной, глубиной и армированием. Ведь им придется возвращаться от одной идеализированной конструкции моста к реальной, чтобы выбрать арматуру и предварительное напряжение и проверить соответствие.

2. Сформировать модель:

После создания идеализированной конструкции из линейных элементов ей необходимо придать жесткость и площадь. Значения, которые необходимо рассчитать, зависят от типа формируемой модели. Для двумерной балки требуется рассчитать только жесткость на изгиб и площадь поперечного сечения.

Для двумерной модели решетки требуются жесткости на изгиб и кручение, но не площадь, так как осевая нагрузка отсутствует.

Двумерная модель решетки

Изгиб в балках приводит к кручению балок под углом 90 градусов.

Для трехмерной модели пространственной рамы потребуются жесткости на изгиб и кручение и площади в нескольких направлениях. Почти все модели потребуют ввода модуля упругости.

3. Идеализируйте нагрузку:

Как правило, нагрузка должна быть указана как часть проекта. Спецификация, скорее всего, будет в терминах кодифицированной нагрузки, которая уже была идеализирована. Типичными примерами для мостов в Великобритании являются нагрузки HA и HB, определенные кодексом Агентства автомобильных дорог BD 37/88. Другим примером идеализации является офисная нагрузка. Подумайте о содержимом типичного офиса: столы, стулья, шкафы для заполнения, люди и т.д. Однако это очень неудобно анализировать как отдельные компоненты, поэтому идеализируется как равномерная загрузка, как показано ниже.

Автомобиль, загруженный HB

Идеализация загрузки офиса

Аналогично, нагрузка на мост идеализируется в виде равномерной линейной и точечной нагрузки, чтобы представить типичное поведение транспорта (скорость, вес, удары, нагромождение и т.д.). К счастью, большая часть идеализации была выполнена авторами кода. Большая часть оставшейся идеализации была сделана авторами коммерческих компьютерных программ.

Преобразование точечных нагрузок в равномерно распределенные нагрузки.

Например, решетки принимают только вертикальные нагрузки в каждом узле. Было бы очень утомительно вручную преобразовывать стандартные нагрузки HA и HB в узловые нагрузки для каждого случая нагрузки. Это утомительное занятие было устранено коммерческими программами анализа, которые содержат препроцессоры, делающие это автоматически.

4. Решите полученное уравнение:

Если выбранная модель является простой, то уравнения структурного анализа можно решить вручную, используя такой метод, как распределение моментов или известные коэффициенты, такие как WL/8. Однако если был использован такой метод, как анализ решетки или конечных элементов, то для решения уравнений обычно используется компьютерная программа. Обычно используется метод матрицы жесткости.

Использование компьютеров означает, что теперь можно решать гораздо более крупные и сложные конструкции, не беспокоясь о времени и затратах на вычисления.

5. Интерпретация идеализированных результатов:

Результаты, полученные в ходе анализа, обычно представляют собой моменты, сдвиги, осевые силы, кручения, прогибы и вращения. Эти результаты применимы только к идеализированной конструкции. Необходимо применять обратный процесс идеализации.

Например, моменты и сдвиги перекрытий должны быть усреднены на метр ширины. Моменты ростверка будут иметь пилообразный вид, чего не происходит в реальных конструкциях.

Моменты ростверка должны быть сглажены путем усреднения, чтобы получить истинное значение. Как и в случае с анализом, результаты необходимо интерпретировать по отношению к реальной конструкции.

6. Проверка результатов:

Не следует недооценивать важность этой части процедуры. Обычно требуются только простые ручные проверки, но они могут быть использованы с большим эффектом для подтверждения исходных данных, работы модели, включения всех нагрузок и других величин результатов.

Типичным примером является анализ решетчатого настила моста с простыми опорами. Для типичного случая нагрузки известна общая нагрузка, приложенная к модели решетки. Затем следует просуммировать реакции опор для данного случая нагрузки. Два итоговых значения должны быть равны. Если между ними существует значительная разница, это означает, что нагрузка была приложена к модальной модели неправильно.

Типичная продольная балка может рассматриваться изолированно с долей нагрузки на настил. Моменты и сдвиги, полученные от изолированной балки, должны быть аналогичны моментам и сдвигам от соответствующего элемента в модели решетки. Опять же, если существует значительная разница, это означает, что существует проблема с моделью.

Требуется всего несколько простых проверок, которые можно выбрать наугад из известных случаев нагрузки. После того, как проектировщик убедился, что он доволен проверками, он может приступать к использованию результатов моделирования.

ПРИМЕЧАНИЕ: НАГРУЗКА HA И HB

Нагрузка HA состоит из равномерно распределенных нагрузок в сочетании с линейными нагрузками. Нагрузка HB, с другой стороны, представляет собой стандартный аномальный автомобиль, вес которого может достигать 180 тонн на каждой оси.

Читайте далее: