Методологические подходы к разработке конструктивных форм большепролетных и сверхпротяженных инженерных сооружений

• Автор: Фридкин, Владимир Мордухович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 434 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Общая характеристика работы.

2. Состояние вопроса

3. Основные термины, используемые в работе

ГЛАВА 1. ПРОЦЕСС ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

1.1 Циклический характер процесса формообразования

1.2 Этапы циклов в процессе формообразования

1.3 Особенности циклов формообразования.

1.4 Информационная среда создания и развития конструктивных форм

1.5 Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. СИСТЕМА ПРИНЦИПОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ЛИНЕЙНОПРОТЯЖЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ
2.1 Система принципов формообразования
2.2 Принцип безопасности
2.3 Принцип самосохранения
2.4 Принцип управляемости .
2.5 Принцип композиции конструкционных материалов
2.6 Принцип структурирования.
2.7 Принцип энергоемкости
2.8 Принцип объединения технологий.
2.9 Примеры реализации принципов формообразования при разработке новых технических решений несущих элементов металлических, сталежелезобетонных и железобетонных конструкций
2.9.1 Цепные несущие элементы из универсального листового проката высокопрочных сталей
2.9.2 Двухстержневые пояса главных ферм сквозных металлических пролетных строений мостов
2.9.3 Композитный несущий элемент строительных конструкций
2.9.4 Вертикальные завесы из свайоболочек и буровых свай.
2. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. ОБЩИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
3.1 Важнейшие особенности большепролетных сооружений.
3.2 Области возможных пролетов линейнопротяженных сооружений, определяемые из условий прочности и общей устойчивости.несущих элементов
3.3 О понятии большой пролет сооружения
3.4 Обобщенные неравенства ограничений пролета линейнопротяженных сооружений но условиям прочности и общей устойчивости несущих элементов
3.5 Примеры определения области возможных пролетов линейнопротяженных конструкций
3.6 Выводы но главе
ГЛАВА 4. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ ВИСЯЧИХ МОСТОВ И МЕТОДИКА
ИНТЕРАКТИВНОГО ЧИСЛЕННОГО АНАЛИЗА ИХ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ
4.1 Возможные направления развития конструктивных форм висячих мостов с учетом особенностей сопротивления системы висячего моста временным нагрузкам и воздействиям.
4.2 Расчетные сочетания нагрузок.
4.3 Методика определения усилий в кабеле.
4.4 Расчетное сопротивление кабеля как агрегата из проволок
4.5 Геометрические параметры конструкции кабеля
4.6 Постоянные нагрузки на кабель
4.7 Постоянные нагрузки, равномерно распределенные вдоль пролета
4.8 Обобщение полученных формул
4.9 Временная вертикальная нагрузка на балку жесткости.
4. Алгоритм определения расчетных параметров однопролетного висячего моста при заданной величине его пролета.
4. Алгоритм определения области существования конструктивной формы
однопролетного висячего моста с вертикальными подвесками
4. Алгоритм определения параметров бокового пролета и пилона трехпролетного висячего моста
4. Алгоритм приближенной оценки геометрических параметров и усилий в висячих мостах при нормативных вертикальных нагрузках
4 Выводы по главе
ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ ДЛЯ ЛИНЕЙНОПРОТЯЖЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ БОЛЬШИХ И СВЕРХБОЛЬШИХ ПРОЛЕТОВ
5.1 Конкуренция между мостами вантовых и висячих систем
5.2 Конкуренты мостов больших и сверхбольших пролетов
5.3 Концепция совмещенного висячего моста сверхбольшого пролета
5.4 Выводы по главе
ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ И ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ
ФОРМ ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЭСТАКАД
6.1 Области применения транспортных эстакад
6.2 Анализ параметров конструктивных форм эстакад для скоростного пассажирского транспорта.
6.3 Особенности разработки конструктивных форм пролетных строений эстакад для отечественных монорельсовых транспортных систем.
6.4 Проблема разработки и выбора конструктивных форм для сверхпротяженных железнодорожных эстакад и виадуков
6.4.1 Разработка новых технических решений металлических опор
6.4.2 Конструкционные материалы.
6.4.3 Типы сечений несущих элементов опор.
6.4.4 Структура каркаса опоры.
6.4.5 Сталежелезобетонные пролетные строения эстакад
6.4.6 Технические требования к сверхиротяженным железнодорожным эстакадам для высокоскоростного пассажирского движения.
6.5 Выводы по главе
ГЛАВА 7. ВОЗМОЖНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
7.1 О методе расчета строительных конструкций по предельным состояниям.
7.2 Энергетический портрет конструкции.
7.3 Алгоритм поиска экстремумов энергетических функционалов строительных конструкций.
7.4 Энергетические критерии разрушения конструкций.
7.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Перечень НИР и НИОКР, выполненных и выполняемых
под руководством автора диссертации или с его участием.
Приложение 2. Участие автора диссертации в проведении экспертиз проектов строительства, реконструкции и эксплуатации инженерных сооружений, включая аварийные объекты
ВВЕДЕНИЕ


Конструкция техническая система несущих и вспомогательных элементов, выполняющая заданные технологические функции и сохраняющая во времени, полностью или частично, связи между несущими элементами, их соединения со вспомогательными элементами, а также связи с внешней средой. Это определение можно сопоставить, например, с коротким, но бессистемным и поэтому менее продуктивным или менее работоспособным определением, приведенным в книге английского ученого Д. В. Гордона , С. В такое определение возможно включение и биологических объектов растений и животных, которые также являются материальными образованиями, предназначенными выдерживать нагрузки. Исходя из таких соображений, в представленном выше определении понятии конструкция, в отличие от определения , используется термин техническая система как предмет и результат человеческой деятельности см. Приложение 1, п. Понятие конструкция важнейшее в представленном исследовании, и ему в предлагаемой терминологии уделяется максимальное внимание. В дальнейшем это понятие будет рассматриваться только по отношению к объектам строительства, то есть речь будет идти только о строительных конструкциях как технических системах различного уровня сложности. Необходимо дать определение еще нескольких важных понятий из области техники, характерных именно для строительных конструкций. Пролет линейнопротяженной конструкции расстояние вдоль ее продольной оси между одноименными по направлению действия внешними связями или длина консольного участка вылет консоли так же по определенным видам внешних связей. Как следует из этого определения, пролеты для вертикальных, горизонтальных и крутильных связей и последовательность их расстановки, могут быть различными. Пролет пространственной конструкции развитой в плане по двум или более направлениям расстояние в плане между опорными связями по одному из характерных направлений. Примеры для кругового купола или круговой мембраны пролет это, соответственно, диаметр основания сооружения или диаметр опорного контура для аналогичных объектов с прямоугольным планом понятие пролет определяется двумя величинами характерными размерами сторон опорного прямоугольника у эллиптических в плане оболочек это также две величины, близкие к размерам большого и малого диаметров эллипса основания у цилиндрической конструкции большого удлинения например, сводчатое покрытие склада, вокзальный дебаркадер это одно число длина хорды, соединяющей пяты несущих арок. Для высотных конструкций типа антенных башен и мачт или каркасов высотных зданий близким аналогом понятия пролет служит понятие высота разность геодезических отметок верха фундамента и наивысшей точки конструкции. Однако наряду с такой характеристикой высотного объекта необходимо рассматривать и параметр полной высоты для антенных мачт, устанавливаемых на зданиях, и параметр расстояния между ярусами оттяжек. Максимальный теоретический пролет линейнопротяженной или пространственной конструкции наибольший возможный но условиям прочности несущих элементов пролет конструкции, рассчитанной только на восприятие веса всех ее несущих и вспомогательных элементов. Сложные строительные конструкции, особенно большепролетные и среди них те, которые возводятся и работают в качестве транспортных мостов, наиболее характерные, доступные для обозрения и достаточно многочисленные продукты человеческой деятельности. Рекомендуемая терминология в области мостостроения представлена в монографии 6 Приложение 1. В определении конструкции как системы несущих и вспомогательных помогающих нести элементов, скорее слоэсной системы, подразумевается достижение некоторого компромисса между требованиями заказа на создание объектов и возможностями современных конструкционных материалов материалов, из которых изготавливаются элементы конструкций и строительных технологий. Увязка, соединение двух типов элементов несущих и вспомогательных в работоспособную техническую систему есть предмет творчества, искусства конструирования. Для оценки и учета качества конструкционных материалов, применяемых в несущих и вспомогательных элементах, целесообразно ввести понятие, определяющее роль в конструкции наиболее прогрессивных материалов обеспечивающих расширение областей применения технических решений.