Какое влияние оказывают концевые диафрагмы на усилия / прогибы предварительно напряженных балок?

Я кладу концы опорных балок из предварительно напряженных железобетонных мостов в бетон перед заливкой палубы. (Для боковой устойчивости и предотвращения просачивания почвы.)

Обсуждение промежуточных диафрагм для предварительно напряженных балок изобилует, но я не нашел информации о структурном поведении концевых диафрагм.

Для целей инженера-консультанта

Мое инстинктивное суждение говорит мне, что эффект незначителен, но я предпочитаю понять, что на самом деле происходит, прежде чем делать упрощающие предположения.

Концептуально (по сравнению с балкой без диафрагм):

1. Меняет ли это отклонения во время заливки колоды? Как насчет долгосрочных отклонений?
2. Меняет ли это моменты и / или ножницы под нагрузкой?
3. Есть ли какая-либо логика, по которой заключенная в длину длина должна зависеть от глубины прогона или длины пролета?

Ниже приведен набросок, поскольку терминология и типовые конфигурации мостов различаются по всему миру.

У меня нет ресурсов, на которые можно было бы указать в этом отношении, но я вполне уверен, что ваше внутреннее чувство верно. Фактически, концевые диафрагмы существуют в мостах прежде всего для удержания почвы на подходе. Они также могут быть полезны для временной поперечной устойчивости балок, но если бы это была единственная причина, временное металлическое крепление было бы намного проще и дешевле. Боковая нестабильность (изгиб) в конечной структуре обычно не является контролирующим фактором, особенно учитывая (частичное) крепление, которым является плита.

Диафрагмы среднего диапазона помогают распределять поперечную нагрузку и предотвращают «раскрытие» первичных балок вместе с прогибом плиты. То же самое относится в некоторой степени к концевым диафрагмам, но в гораздо меньшей степени, поскольку нагрузка передается почти сразу на подшипники. Подшипники также помогают препятствовать лучам "открываться". Вероятно, поэтому вы не нашли никаких ресурсов в отношении конечных диафрагм: никто действительно не удосужился слишком много думать о них.

Теперь, отвечая на ваши конкретные вопросы:

1. Это несколько изменит отклонения, так как концевая диафрагма изменит распределение нагрузки от вашей плиты к вашим балкам. Это будет наиболее актуально, если ваш мост имеет небольшое расстояние между диафрагмами (менее чем в два раза расстояние между основными балками, в соответствии с классическими методами перекрытия, такими как Rüsch). Если диафрагмы более разложены, то они почти не будут влиять на распределение нагрузки и, следовательно, не будут влиять на прогибы. Это также относится к долгосрочным отклонениям.

   Однако на долгосрочные прогибы влияет еще один фактор, а именно различные потери до напряжения. Со временем первичные балки будут пытаться сжаться. Это связано не только с естественной усадкой бетона, но и с ползучестью при сжатии. Если все лучи были точно такими же, ползучесть и усадка должны проходить одинаково вдоль всех из них. В этом случае концевая диафрагма не будет иметь эффекта, поскольку все балки будут «тянуть» ее в одинаковом количестве, что подразумевает простой перевод жесткого тела без какой-либо деформации на диафрагме.

   Это, однако, было бы в идеальном мире, и это не наш. Ползучесть и усадка таинственны и нестабильны, с большим разбросом. Таким образом, даже точно такие же лучи, вероятно, приводят к различным ползучести и усадке, а это означает, что концевые диафрагмы будут деформированы. Деформации диафрагмы (которые появляются как горизонтальные сдвиговые силы на диафрагме) будут создавать растягивающие силы в первичных балках с течением времени, и эти растягивающие силы будут влиять на поведение ползучести балок с течением времени, что приводит к рекурсивному эффекту.

   Кроме того, балки никогда не будут точно такими же, потому что нагрузка в каждой балке различна (возможно, центральные балки имеют одинаковые нагрузки, но они, безусловно, не будут аналогичны нагрузкам на поперечных оконечностях моста), что достаточно для генерации (немного) различное поведение ползучести в лучах.

2. Как упоминалось в начале пункта 1, это изменит напряжения, испытываемые в балках, поскольку распределение нагрузки от плиты к балкам изменяется из-за наличия концевых диафрагм. Однако, если диафрагмы находятся достаточно далеко друг от друга, эффект почти наверняка незначителен.

3. Здесь у меня есть немного меньше, чтобы продолжить. Однако я могу сказать, что в фирме, где я работаю, мы обычно встраиваем первичную балку всего в несколько сантиметров (обычно 3-5 см) в концевые диафрагмы. Это позволяет проходной арматуре контроля трещин на концевых мембранах проходить без особых хлопот. Первичные балки спроектированы так, чтобы все их усиление торчало с обоих концов, чтобы закрепить их на диафрагмах. Очевидно, что если ваш луч необычный или глубокий, поведение может быть другим.