2.2. Результаты расчета пролетных строений, усиленных накладной плитой, и сопоставление их с данными натурного эксперимента

После испытаний в 1995 году были выполнены расчеты пролетного строения по программе MOSTGBN, разработанной на кафедре строительной механики ВГАСУ. Алгоритмы этой программы реализуют метод конечных разностей для аппроксимации конструкции в поперечном направлении и аналитический метод разложения решения в ряд Фурье по продольной координате. Для учета неполной совместности деформаций накладной плиты и балок использовалась теория составных стержней Ржаницына [1]. В расчетной схеме были учтены имеющиеся в пролетном строении дефекты: частичное разрушения всех стыков диафрагм с принятым коэффициентом ослабления 0,3, ослабление всех продольных стыков между балками с коэффициентом 0,8. Путем сопоставления результатов серии пробных расчетов с данными эксперимента был определен коэффициент совместности деформаций плиты и балок K_s=0,85, при котором совпадение результатов было наилучшим. Результаты расчетов по этой программе приведены в таблице.

Для подтверждения достоверности методик и алгоритмов разработанного комплекса GBMost-DP были выполнены новые расчеты пролетного строения с теми же исходными данными и тем же набором дефектов и их количественными характеристиками. Результаты этих расчетов приведены в последнем столбце таблицы. Для первой схемы нагрузки средняя разница по прогибам балок, полученным в эксперименте и по расчету, составила 9 %, для второй схемы – 3 %. Аналогичные разницы для абсолютных сдвигов в шве равны 13 % и 9 % соответственно. Хорошее совпадение результатов свидетельствует о соответствии используемой в программном комплексе математической модели реальной конструкции и подтверждает возможность учета с инженерной точностью характерных дефектов и неполной совместности деформирования накладной плиты и балок. Таким образом, достоверность методик и алгоритмов разработанного комплекса GBMost-DP подтверждена экспериментально на реальном сооружении.

Выводы

Разработанный программный комплекс GBMost-DP предназначен для проведения численного анализа напряженно-деформированного состояния железобетонных плитно-балочных пролетных строений автодорожных мостов с учетом дефектов и повреждений под действием вертикальных нагрузок.

В основе алгоритмов расчета, реализованных в программном комплексе, использован метод суперэлементов в смешанной формулировке как наиболее эффективный для учета в расчетной схеме дефектов и повреждений, возникающих в процессе эксплуатации автодорожных мостов. Предложенные алгоритмы позволяют рассчитывать пролетные строения мостов, усиленные накладной плитой. Для аппроксимации конструкций пролетного строения были разработаны специальные высокоточные конечные элементы. С целью учета наиболее опасных схем установки временных нагрузок на мосту предложены алгоритмы, реализующие режимы смещения нагрузок в продольном и поперечном направлениях. Разработаны программные модули для вычисления расчетных усилий в балках при различных сочетаниях постоянных и временных нагрузок. Приведены результаты расчета реального моста. Хорошее совпадение результатов расчета по программному комплексу с данными натурных экспериментов подтвердило достоверность разработанных методик и алгоритмов.

Отличительной особенностью программного комплекса является высокий уровень автоматизации процесса построения расчетной схемы, заключающийся:

– в автоматическом наведении сетки КЭ для дискретизации пролетного строения;

– в минимизации вводных параметров для типовых балок благодаря наличию базы данных по типовым проектам;

– в задании дефектов и повреждений естественным образом без привязки к нумерации КЭ и их узлам;

– в простоте задания временных нагрузок из встроенной базы данных.

Благодаря перечисленным особенностям комплекса объем исходных данных сведен к минимуму, что позволяет значительно сократить время расчетов и повысить эффективность и качество работ по оценке грузоподъемности мостовых сооружений.