Эксплуатационные воздействия и работоспособность опор

Температурно-влажностные воздействия на опоры в процессе эксплуатации

Виды температурных напряжений в опорах

Температурно-влажностные воздействия окружающей среды явля­ются одним из наиболее существенных и неустранимых факторов, вли­яющих на железобетонные опоры контактной сети. В результате этого воздействия непрерывно изменяются температура и влажность бетона и появляются температурные и влажностные деформации. Отличитель­ным признаком этих деформаций является то, что они не могут разви­ваться свободно в бетоне, из-за чего в последнем появляются различного вида напряжения. Под влиянием этих напряжений изменяется напря­женное состояние бетона, вызванное воздействием внешних нагрузок, и в нем могут наблюдаться нарушения сплошности и появляться по­вреждения, среди которых доминирующее положение занимают ми­кро- и макротрещины. Из последних в первую очередь речь пойдет о продольных трещинах.

В общем случае под влиянием изменений температуры и влажности в бетоне конструкций возникают три вида напряжений: макроструктурные, микроструктурные и ультрамикроструктурные напряжения. Из этих видов напряжений наиболее изученными оказались макрострук-турные [12]. Наименее изученными являются ультрамикроструктурные напряжения, проявляющиеся в компонентах материала в виде изломов кристаллов, зерен включений и т. д. В бетоне они проявляются в цемент­ном камне при его твердении и встречаются в основном в кристалличе­ских новообразованиях, приводя к излому последних и одновременному сбросу прочности цементного камня [13].

53

Глава 3. Эксплуатационные воздействия и работоспособность опор

Макроструктурные напряжения в бетонных конструкциях пред­ставляют собой ориентировочные напряжения, уравновешивающие­ся в объемах отдельных элементов конструкций и возникающие вслед­ствие неравномерного распределения по объему температуры и влажно­сти. Обычно при рассмотрении макроструктурных напряжений в бетоне конструкций распределение температуры и распределение влажности по объему находят раздельно, считая, что распределение температуры не за­висит от распределения влажности и взаимное влияние полей темпера­туры и влажности отсутствует. Вследствие этого допущения раздельно определяются возникающие в бетоне температурные и влажностные на­пряжения. Хотя в общем случае взаимное влияние распределения тем­пературы и распределения влажности существует, однако отмеченное упрощение в рассмотрении температурных и влажностных напряже­ний позволяет упростить решение задач по определению напряжений, использовать для этого имеющийся хорошо разработанный математи­ческий аппарат теории термоупругости. Этот же принцип определе­ния температурных и влажностных напряжений целиком использовал­ся при определении температурных и влажностных напряжений в    бе­тоне опор.

В процессе эксплуатации опоры подвергаются сложному температур­ному воздействию. Из этого воздействия можно выделить ряд наиболее важных составляющих, оказывающих более или менее существенное влияние на напряженное состояние опор. К числу таких составляю­щих относятся периодические колебания температуры наружного воз­духа, солнечная радиация, тепловые удары от выпадающих осадков и движущихся воздушных масс, перепад температур между надземной и подземной частями опор в зоне входа их в грунт, конвективное воздей­ствие подвижного состава.