Б.1.1 Моделирование пролетного строения балочным ростверком

Железобетонные балочные пролетные строения, объединенные по плите проезжей части

Расчетная схема представляет собой систему перекрестных балок (балочную клетку или балочный ростверк), как правило, имеющих жесткость двух типов. Элементы первого типа жесткости предназначены для моделирования главных балок пролетного строения и имеют соответствующие характеристики жесткости. Элементы второго типа жесткости являются в расчетной схеме поперечными балками и предназначены для объединения главных балок в пространственную схему. Для назначения жесткости поперечных балок, как правило, применяют прямоугольное поперечное сечение высотой, равной толщине плиты, и шириной, равной расстоянию между узлами сетки на главных балках.

Армирование балок при назначении жесткости элементов допускается не учитывать.

В продольном направлении главные балки необходимо разбивать не менее чем на 10 конечных элементов. Как правило, степень разбивки определяется подбором, если результаты расчета при более крупной и более мелкой сетке отличаются незначительно, то дальнейшее дробление на конченые элементы не целесообразно.

В поперечном направлении достаточно располагать узлы конечно-элементной сетки только на главных балках. Разделение поперечных балок на большее количество конечных элементов не целесообразно.

Узлы сетки балочных пролетных строений, жесткость которых незначительно меняется по длине пролета, достаточно располагать на уровне центров тяжести конечных элементов. При существенном изменении высоты сечения (например, для рамно-консольных мостов) может потребоваться введение дополнительных узлов для закрепления балок, которые должны быть связаны с узлами на геометрической оси элементов двухузловыми упругими связями (пружинами). Жесткость таких связей по вертикали может быть бесконечно большой, а в горизонтальных направлениях соответствовать подвижности опорных частей.

Узлы модели должны располагаться:

- В точках, где должны быть получены результаты расчета;

- В местах приложения нагрузок;

- В местах изменения жесткости;

- В местах изменения свойств материала;

- На границах конструкции.

Закрепление модели необходимо выполнять согласно фактической работе опорных частей. При установке РОЧ от перемещений вдоль моста достаточно закрепить один узел, а от перемещений поперек моста – по одному узлу на концах средней (или ближайшей к оси пролетного строения) главной балки. Перемещения по вертикали закрепляются во всех узлах на опорах, все углы поворота могут быть свободны.

Пример расчетной модели пролетного строения по типовому проекту 56Д показан на рисунке Г.1.1.

а)			б)
в)		г)
д)	Узлы Dx Dy Dz Rx Ry Rz Начало пролета, промежуточные балки 0 0 1 0 0 0 Начало пролета, средняя балка 0 1 1 0 0 0 Конец пролета, промежуточные балки 0 0 1 0 0 0 Конец пролета, средняя балка 1 1 1 0 0 0

Рисунок Б.1.1 – Расчетная модель пролетного строения по типовому проекту 56Д (глобальная ось координат Х направлена поперек пролета, глобальная ось координат Y направлена вдоль пролета):
а) схема в геометрических осях с закреплениями; б) схема «в теле»; в) сечение элементов главных балок; г) сечение элементов поперечных балок; д) степени свободы в опорных узлах (D_i – линейное перемещение, R_i – поворот, 0 – перемещение разрешено, 1 – перемещение запрещено)

Для рассматриваемых конструкций для приложения постоянных нагрузок целесообразно рассматривать две расчетные схемы – собственный вес и вес стыков омоноличивания прикладывают в расчетной схеме одной балки, остальные нагрузки – в пространственной расчетной схеме балочного ростверка. Однако, если различие в результатах не велико, то допускается все нагрузки прикладывать только в пространственной расчетной схеме.