Взаимодействие металлических гофрированных конструкций с грунтовой средой

• Автор: Фрезе, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА

1.1 Краткий обзор опыта применения металлических гофрированных конструкций в грунтовой среде

1.2 Анализ методов расчета МГК в грунтовой среде на статические нагрузки.

1.3 Анализ методов расчета МГК на динамические нагрузки

1.4 Нормирование методов расчета, проектирования и строительства МГК в грунтовой среде

1.5 Цели и методы исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МГК НА ДЕЙСТВИЕ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МКЭ

2.1 Обоснование модели грунтовой засыпки и расчетной схемы МГК

2.2 Анализ влияния неоднородности грунтовой засыпки и ее поведения в процессе эксплуатации на НДС МГК
2.3 Зависимость несущей способности металлической гофрированной конструкции арочного типа от способа закрепления пят арки в грунте
2.4 Задание временной нагрузки от железнодорожного транспорта при расчете МГК
2.5 Экспериментальная проверка основных положений расчета МГК
2.6 Выводы по главе 2.
3. РАЗВИТИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА МГК НА СТАТИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
3.1.Построение приближенных уравнений равновесия МГК в фунтовой среде
3.2.Методика решения задачи
3.3.Давление грунта на МГК
3.4.Определение отпора грунта
3.5.Анализ напряженно деформированного состояния МГК
3.6.Выводы по главе 3
4. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА МГК НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ
НАГРУЗКИ
4.1.Конечно элементный анализ поведения МГК при сейсмических
нагрузках.
4.1.1. Совершенствование методов учета инерционных свойств неограниченного грунтового основания МГК
4.2.Оценка сейсмостойкости арочных МГК взаимодействующих с
фунтовой средой
4.2.1.Влияние взаимного смещения опор на несущую способность гибких арочных конструкций в грунтовой среде
4.2.2. Анализ влияния дополнительного инерционного давления фунта на НДС арки из МГК
4.3.Анализ возможности применяемых упрощенных методов расчета МГК на сейсмические нафузки
4.4.Выводы по главе 4
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


ЦНИИС, начав изучение работы металлических водопропускных сооружений, провело выборочное обследование труб отверстием 0,—2, м на участке Ташкент - Арысь Казахской ж. Андижан — Уч-Курган и др. В обследованных трубах при их постройке использованы следующие профили гофров: x мм, x мм и x мм с толщиной листа 0,8 - 1,0 мм. Для отверстий 0,7 - 1, м при высоте насыпи до 4,5 м; 0x мм с толщиной листа 1,5 мм. Для отверстий 2, м при высоте насыпи до 3,5 -м. Обобщив в — гг. ЦНИИС разработал нормативный документ — Технические указания по проектированию, изготовлению и постройке металлических гофрированных водопропускных труб (ВСН 6-) на железных и автомобильных дорогах []. На его основе институтом «Ленгипротрансмост» были разработаны рабочие чертежи на трубы для отверстий 1—3 м. За период с по г. Минтрасстрою СССР было уложено около тыс. К сожалению, новый опыт эксплуатации МГК оказался не вполне удовлетворительным [,]. Металлические гофрированные трубы, уложенные при строительстве ВАМ, получили серьезные повреждения в первый год эксплуатации, что привело к ограничению применения мостов и труб из МГК. В настоящее время в связи с совершенствованием изготовления самих гофрированных элементов и технологии засыпки появилась возможность использования подобных конструкций в капитальном строительстве, как для пропуска воды (трубы 0 до Зм), так и в качестве альтернативы малых мостов (трубы с пролетом 6 и более метров) рис. Рис. Такое расширения области применения МГК не имело научного и нормативного обеспечения. Имеющийся в России нормативный документ [] относится только к круглым трубам диаметром до 3 м и основан на расчетном анализе деформаций труб при упрощающих гипотезах о давлении грунта на трубу. При таком положении вещей понятны массовые дефекты, возникающие при строительстве и эксплуатации мостов и труб из МГК, особенно большепролетных конструкций. Достаточно отмстить, что в Санкт-Петербурге в последние годы построено два сооружения из МГК под железной дорогой - мост через р. Оккервиль пролетом м и путепровод на линии Санкт-Петербург - Луга. Оба сооружения получили недопустимые деформации одно - на стадии строительства, а другое - сразу же после ввода в эксплуатацию. Таким образом, опыт применения МГК в грунтовой среде убедительно показывает, что рассматриваемые конструкции при их положительных свойствах характеризуются относительно низкой надежностью и долговечностью. В процессе эксплуатации во многих случаях наблюдается рост недопустимых деформаций, а именно увеличение горизонтального и уменьшение вертикального диаметров трубы. Для исключения недопустимых деформаций труб необходимо дальнейшее развитие методов расчета МГК работающих совместно с грунтом, позволяющих прогнозировать прочность и долговечность МГК. Этому вопросу уделялось значительное внимание исследователей с момента первого применения МГК в строительстве. Анализу указанных исследований посвящен следующий раздел данной главы. Вопросы создания и совершенствования методов расчета труб и других МГК в грунтовой среде начали развиваться параллельно с их внедрением в практику строительства. Первые обоснования несущей способности гофрированных труб основывались на экспериментальном испытании натурных объектов на стендах, нагружаемых специальными домкратами. Практически сразу после предложений по применению МГК появились простейшие методы их теоретического анализа. В развитии методов расчета МГК можно выделить три этапа. На первом этапе с начала -х годов до г расчет труб производился без учета их взаимодействия с грунтовой засыпкой. Действие грунта на МГК задавалось эпюрами давления, которые не зависели от перемещений конструкции. С середины -х годов появились методы, учитывающие упругий отпор грунта. С середины -х годов прошлого века начали развиваться методы, моделирующие грунт упругой и упруго-пластической средой и учитывающей совместную работу грунта и МГК. На первом этапе развития методов оценки несущей способности МГК в грунте использовались экспериментальные методы и простейшие расчеты, в которых МГК, а это были трубы небольших радиусов, загружались постоянной нагрузкой от давления грунта.