Несущая способность и надежность лесосплавных опор анкерного типа

• Автор: Попов, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Проблемы

1.2 Анализ конструкций лесосплавных опор

1.3 Обзор исследований взаимодействия опор с грунтовым массивом

1.4 Цели и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОТЫ АНКЕРА В ГРУНТОВОМ МАССИВЕ

2.1 Квазипотенциальный расчет

2.2 Основные особенности математической квазипотенциальной модели расчета держащей силы анкера

2.3 Интегральный расчет держащей силы анкера

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Обоснование варьируемых факторов лабораторных экспериментов при определении форм линий скольжения грунтовых призм
3.3 Обоснование варьируемых факторов лабораторных экспериментов при определении держащей силы
3.4 Описание лабораторной установки для определения форм линий скольжения призм выпирания
3.5 Описание лабораторной установки для определения держащей силы
3.6 Экспериментальные исследования по определению формы линий скольжения призм выпирания
3.7 Экспериментальные исследования по проверке теоретических зависимостей держащей силы опоры
4 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ЛЕСОСПЛАВНОГО АНКЕРА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С
ГРУНТОМ
4.1 Обоснование глубины заложения
4.2 Размер лопастей
4.3 Диаметр конуса
4.4 Рекомендации по определению глубины заложения анкерной опоры для различных характеристик грунтов
5 ТЕХНОЛОГИЯ УСТАНОВКИ АНКЕРНОЙ ОПОРЫ И ЭКОЛОГОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
5.1 Технические характеристики конструкции лесосплавного грунтового анкера с раскрывающимися лопастями
5.2 Технология установки лесосплавного грунтового анкера с раскрывающимися лопастями
5.3 Схема крепления плотов с лесосплавными грунтовыми анкерами с раскрывающимися лопастями
5.4 Экологические аспекты конструкции лесосплавного грунтового анкера с раскрывающимися лопастями
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Алгоритм программы для построения линий скольжения
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Текст программы для построения линий скольжения
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Статистическая обработка данных, полученных в опытах по определению форм линий скольжения
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Статистическая обработка данных, полученных в опытах по определению держащей силы
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Программы для построения графиков квапотенциальной модели
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Россия обладает значительными лесными ресурсами и поэтому существует вопрос транспортировки лесоматериалов. Одним из видов транспортировки является водный транспорт леса. Использование водного транспорта леса экономически оправдано. В последние годы наиболее активно происходит развитие водного транспорта по малым и средним рекам, включая и транспортировку на судах. Для лесосплава по этим рекам используются плоты меньших габаритов и менее громоздкие опоры. Необходимая держащая сила обычно не достигает 300 кН. Все это приводит к изменению структуры водного транспорта леса и при этом необходимости разработки новых конструкций опор. Одни из главных критериев при конструировании опор в современных условиях это снижение материалоемкости и уменьшения габаритов без снижения держащей силы. Анализ существующих методов показал, что требуется совершенствование методов расчета держащей силы. Кроме того, в текущей экономической ситуации желательна возможность использования универсальных новых конструкций, которые можно использовать не только на водном транспорте леса, но и других отраслях промышленности.
Предмет исследования Лесосплавные анкерные пространственные конструкции при их взаимодействии с грунтовым массивом.
Цель исследований. Целью исследований является разработка новых научных подходов при обосновании параметров и конструировании безопасных и надежных анкерных опор для водного транспорта леса.
Объект и методы исследований. Объектом исследования являются лесосплавные анкерные опоры при их взаимодействии с грунтовым массивом. Исследования основаны на математическом и физическом моделировании.

пропорциональна квадрату координаты п ( — , для плоского анкера — ).

Струйное затопленное течение может приближенно моделироваться как
пространственный сектор от поля типа «пространственный источник».
Таким образом, можно моделировать поле сжимающих напряжений от точечной нагрузки, действующей на сплошную сыпучую среду, которая обычно заменяется линейно-упругой средой. Сжимающие напряжения в этих условиях ведут себя также как и плотности количества движения жидкости соответственно формуле (2.1).
Линии (поверхности) скольжения грунтовых призм образуются в состоянии предельного равновесия системы при начальном сдвиге анкера. Такое построение приближенно осуществляется посредством взаимодействия двух полей напряжений:
- первое отражает механическое действие анкера;
- второе — действие естественного грунтового массива.
Действие нагруженного анкера следует представить по аналогии как потенциальный поток а, (х,^) типа «пространственный источник».
Осевые составляющие сжимающих напряжений от «источника» (анкера) в поле находятся через угол наклона а радиус-вектора (или нормали п) расчетной точки:
о. ах лч
°х ^СОвб^-уСОва^ 2 I ~г (2.2)
п X +>> ух + у
а . а у .„
(Гу = <т^ша = —зша = -1 г - ■ (2.3)
п х+у]х2+у
Поле нормальных сжимающих напряжений от массива грунта здесь является квазипотенциальным. Тогда формулу для сжимающих напряжений в виде гидростатического закона запишем в виде:
= РЯНЛ = РЕН Н ~ ~ = Рё(Н - у), (2.4)
где р - плотность сыпучей среды;