Строительству опытного образца прямоугольной трубы из плитных элементов предшествовала серия испытаний, позволивших оценить напряженно-деформированное состояние такой конструкции под нагрузкой и внести соответствующие коррективы в проектно-конструкторскую разработку.
Лабораторные исследования. Цель этих исследований заключалась в качественной оценке влияния стыкового соединения на напряженное состояние сборной прямоугольной трубы, состоящей из четырех плитных элементов с отверстием 40×25 см. Модель трубы была выполнена из органического стекла; основание двухслойное: полистирол толщиной 2,5 см, каучук — 5 см. Нагрузка прикладывалась (в виде двух сосредоточенных сил)
Рис. 53. Общий вид установки для испытаний модели трубы из плитных элементов
| через штамп с помощью рычажно-механического устройства (рис. 53) с соотношением плеч 1:10. Для измерения местных (фибровых) деформаций использовались проволочные датчики с базой 10 мм и номинальным сопротивлением 100 Ом. Показания датчиков регистрировались с помощью автоматического измерителя деформаций АИД-2М, снабженного специальным коммутаторным устройством. В результате проведенных испытаний было установлено следующее. Соотношение средних значений напряжений в лотковой плите и плите перекрытия равнялось примерно 1:2. |
102
| Меньшие напряжения в лотковой плите объясняются наличием упругого основания. Напряжения вдоль звена распределяются неравномерно. По среднему сечению они примерно в 1,5 раза меньше, чем по крайнему. Это объясняется наличием стыкового соединения, на участке которого передача реактивных сил исключается. Полученные результаты модельных испытаний были учтены при последующем конструировании трубы. |
Рис. 54. Общий вид смонтированного экспериментального блока для испытания звена прямоугольной трубы из плитных элементов на полигоне
|
|
|
Испытания на полигоне. На подготовленную песчаную подушку укладывали железобетонную трубу больших размеров, чем фундаментная плита испытываемого блока с отверстием 2×1,5 м. После этого на два продольных железобетонных бруса, каждый из которых располагался на расстоянии 35 см от оси трубы, укладывали лотковую плиту. Затем последовательно устанавливали стеновые элементы, для обеспечения устойчивости которых в зазоры стыков забивали деревянные клинья. Вертикальность установки стеновых элементов проверяли отвесом. После этого на шипы вертикальных плит заводили пазы плиты перекрытия и проводили заклинку стыкуемых элементов.
Общий вид смонтированного экспериментального блока в процессе загружения испытательной нагрузкой из железобетонных плит показан на рис. 54.
При испытании требовалось оценить монтажную устойчивость конструкции, установить возможный характер развития структурных деформаций в стыках, а также оценить напряженное состояние плитных элементов.
103
Загружение осуществлялось тремя железобетонными плитами общим весом 280 кН. Первая плита укладывалась на песчаную подушку толщиной 10 см.
В процессе загружения визуально с помощью отвеса контролировали изменение формы поперечного сечения звена в результате структурных деформаций в стыках. Никаких заметных отклонений не было обнаружено, что свидетельствует о надежной монтажной устойчивости конструкции.
|
|
Местные деформации фиксировались специальными деформометрами, снабженными индикаторами часового типа с ценой деления 0,001 мм. Деформометры устанавливали со стороны внутренних поверхностей плит на базе равной 200 мм. Всего было установлено 16 приборов, из которых десять в сечениях горизонтальных плит и шесть на стеновых элементах. Показания по индикаторам снимали после полного затухания деформаций.
Анализ полученных результатов испытаний позволяет сделать вывод о том, что местные деформации, а следовательно, и напряжения, по длине горизонтальных плит распределяются неравномерно. В плите перекрытия местные деформации увеличиваются от ее середины к краям. Минимальные значения деформаций соответствуют участку, совпадающему с расположением стыков, а максимальные — участку опирания плиты на стеновые элементы.
Характер распределения местных деформаций по длине лоткового элемента приводит к такому же выводу, если учесть, что здесь имеет место иная схема загружения, а именно — линейнораспределенными нагрузками. В реальных условиях такого загружения не может быть. Эти данные полезны при сравнительной оценке экспериментальных и расчетных данных.
Ничтожно малые местные деформации бетона стеновых элементов свидетельствуют о том, что стенки трубы работают в основном на сжатие при малых продольных силах.
Полевые испытания. Для строительства первого опытного образца прямоугольной трубы из четырех плитных элементов (рис. 55) был выбран участок подъездной дороги к г. Воронежу. Элементы трубы с отверстием 4×2,5 м были изготовлены на полигоне Мостостроительного управления «Воронежавтодора».
|
|
Звенья трубы монтировали на щебеночно-песчаной подушке толщиной 40 см. Оголовки выполнены раструбного типа. Лотковый участок заасфальтирован. Высота засыпки над трубой составляла 0,8 м. Покрытие проезжей части — щебеночное.
104
Предварительным обследованием трубы было установлено, что две плиты перекрытия смонтированы неправильно: сжатая арматура (верхняя) оказалась в зоне растяжения, в результате чего появились трещины.
| После замены плит было произведено освидетельствование и испытание трубы пробной нагрузкой, в качестве которой использовался груженый щебнем автомобиль с нажатием на заднюю ось 120 кН; колеса его устанавливались по середине рабочего пролета трубы. Всего было произведено пять циклов нагрузки — разгрузки. Аналогичные испытания проводили путем установки нагрузки на боковой призме обрушения. Состояние конструкции трубы в процессе испытания оценивали | 
Рис. 55. Испытания опытной трубы под насыпью автомобильной дороги
|
внешним осмотром элементов и контролем вертикальности положения стеновых плит с помощью отвеса.
Результаты испытаний трубы пробными нагрузками показали следующее. Никаких признаков разрушения (образования трещин, сколов бетона) установлено не было, что позволило сделать вывод об эксплуатационной надежности прямоугольных труб из плитных элементов и приступить к широкому их внедрению в качестве малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах.