ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Архив статей журнала
Крутильный момент инерции является важной геометрической характеристикой элементов пространственных мостовых конструкций. Крутильная жесткость элементов влияет на характер работы конструкции как напрямую, так и косвенно. При некорректном определении данного параметра теоретическое поведение конструкции под нагрузкой может показать значительное отличие от фактической ее работы. Поэтому значимость корректного вычисления крутильной жесткости элементов в расчетах пространственных конструкций трудно переоценить. Основная проблема в определении крутильного момента инерции - это большая трудоемкость вычислений для сечений общего вида. Строгие математические выражения имеют место только для сечений круглой формы. В данной работе рассмотрены различные методы, которые наиболее часто используются в практике инженерных расчетов мостовых конструкций. Освещены основные математические аспекты данных методов и кратко отмечены их основные достоинства и недостатки. Для балки таврового сечения, характерной для железобетонных пролетных строений мостов, проведены сравнительные вычисления всеми рассмотренными в статье методами. Показано, что результаты вычислений на основе МКЭ, выполненных в зарубежной программе Midas Civil и отечественной программе «Парис», хорошо согласуются друг с другом и показывают минимальное отклонение от результатов, определенных аналитическим методом мембранной аналогии. Частота дискретизации сеток конечных элементов оказывает влияние на погрешность результатов. В программе Midas Civil подбор оптимального размера конечных элементов осуществляется исполнителем путем перебора различных вариантов. В программе «Парис» подбор сетки конечных элементов выполняется автоматически из условия минимизации времени расчета и погрешности результатов. Упрощенные подходы дают большую погрешность и требуют минимальных трудозатрат, поэтому их целесообразно применять только для эскизных расчетов. Увеличение частоты разбиения рассматриваемого сечения на прямоугольные примитивы в упрощенных методах приводит к увеличению погрешности результатов вычислений. Наиболее приемлемые результаты получаются при минимальном количестве разбиений.