Напряженно-деформированное состояние многослойной конструкции при совместном действии нагрузки и внешней среды : Применительно к расчету дорожной одежды на мостовых сооружениях

• Автор: Щербаков, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.23.17, 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 328 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ применительно к дорожной одежде и одежде ездового полотна мостового сооружения
1.1. Требования и условия работы дорожных одежд на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях
1.2. Типы конструкций дорожных одежд, устраиваемых на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях
1.3. Модели и методы расчета конструкций дорожных одежд, устраиваемых на автомобильных дорогах и мостовых сооружениях

1.3.1. Модели и методы расчета конструкций дорожных одежд на автомобильных дорогах

1.3.2. Модели и методы расчета конструкций дорожных одежд на мостовых сооружениях.

1.4. Анализ экспериментальных данных по влиянию температуры на механические характеристики материалов дорожной одежды мостовых сооружений
1.4.1. Влияние температуры и хлоридсодержащей среды на механические свойства компонентов железобетона
1.4.2. Влияние температуры и хлоридсодержащей среды на механические свойства асфальтобетона
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ АГРЕССИВНЫХ СРЕД.
2.1. Характерные типоразмеры плит проезжей части металлических и сталежелезобетонных мостовых сооружений.
2.7 Конструкции дорожных одежд на сталежелезобетонной плите проезжей части.
2.7.2. Конструкции дорожных одежд на металлической ортотропной плите проезжей части.
2.7.3. Построение расчетных схем конструкции дорожной одежды мостовых сооружений с железобетонной и металлической плитой проезжей части
2.1.3.1. Расчетные схемы конструкции дорожной одежды на железобетонной плите проезжей части.
2.1.3.2. Расчетные схемы конструкции дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части
2.2. Построение модели деформирования многослойной пластины под действием внешних факторов.
2.2.7. Модель конструктивного элемента.
2.2.3. Модель нагружения.
2.2.4. Модель воздействия внешних факторов.
2.2.4.1. Модель температурного воздействия
2.2.4.2. Модель воздействия хлоридсодержащей среды на материал плиты проезжей части.
2.2.4.3. Учет влияния температуры на кинетику проникания хлоридсодержащей среды в армированную плиту проезжей части.
2.2.5. Модель деформирования многослойной дорожной одежды на плите проезжей части.
2.2.5.1. Модель деформирования слоев дорожной одежды
2.2.5.2. Модель деформирования плиты проезжей части
2.3. Вывод уравнения изгиба многослойной конструкции дорожной одежды на армированной плите проезжей части
2.4. Вывод уравнения деформирования многослойной конструкции дорожной одежды на ортотропной плите проезжей части.
2.4.1. Определение приведенной толщины листа настила ортотропной плиты проезжей части
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПЛАСТИНЧАТОЙ КОНСТРУКЦИИ в УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
3.1. Сводка основных уравнений для расчета многослойной пластины в условиях температурного воздействия
3.2. Методология и алгоритм расчета многослойной пластины при действии нагрузки и температуры окружающей среды
3.3. Применение метода сеток к решению разрешающего дифференциального уравнения пластинки.
3.4. Верификация задачи расчета многослойной пластины.
3.5. Анализ напряженнодеформированного состояния
многослойной пластинчатой конструкции.
3.5.1. Случай жесткого защемления пластины
3.5.1.1. Анализ результатов расчета равномерно нагруженной многослойной пластины при действии постоянной
температуры.
3.5.1.2. Анализ результатов расчета локально нагруженной многослойной пластины при действии постоянной
температуры.
3.5.1.3. Анализ результатов расчета многослойной пластины, нагруженной равномерной нагрузкой при различных температурах
3.5.1.4. Анализ результатов расчета многослойной пластины, нагруженной равномерной нагрузкой при неоднородном распределении температуры по толщине
3.5.2. Случай шарнирного опирайия пластины
3.5.2.1. Анализ результатов расчета равномерно
нагруженной многослойной пластины при действии постоянной температуры
3.5.2.2. Анализ результатов расчета равномерно
нагруженной многослойной пластины при различных однородных температурах.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В настоящее время при проектировании мостовых сооружений и при назначении материалов для конструкции дорожной одежды мостового сооружения и гидроизоляции не учитывается совместная работа плиты проезжей части пролетного строения и дорожной одежды. Несмотря на то, что еще в гг. Р. С. Азояна 1 отмечено, что дорожная одежда работает совместно с ортотропной плитой под воздействием подвижных нагрузок и перепада температур, и до сих пор в практике проектирования расчеты дорожной одежды, устраиваемой на ортотропной плите, отсутствуют. Также отсутствуют и какиелибо указания в нормативных документах на необходимость таких расчетов. СНиП 2 Мосты и трубы ограничивается в отношении дорожных одежд покрытий положениями При устройстве покрытия ездового полотна на металлической поверхности следует предусматривать меры по обеспечению надлежащего сцепления покрытия с поверхностью металла 8, с. II и В проекте следует указывать вид антикоррозионного покрытия листа настила и тип одежды ездового полотна по стальной ортотропной плите 8, с. В дорожной одежде покрытии, работающей совместно с ортотропной плитой, возникает напряженнодеформированное состояние от местного воздействия подвижной нагрузки, изменения температуры, участия в работе ортотропной плиты в составе главных балок. Как показано в параграфе 1. Приложении 1, к настоящему времени разработано определенное количество моделей и методов расчета дорожных одежд на земляном полотне. К сожалению, методы расчета, учитывающие особенности работы дорожных одежд на мостовых сооружениях, практически отсутствуют. Следует отметить что, хотя основная задача расчета дорожной одежды на земляном полотне заключается в определении конструкции и размеров слоев дорожной одежды по характеристикам грунта основания и внешним воздействиям, их расчет производится иначе сначала задается конструкция дорожной одежды на основе опыта эксплуатации или экспериментальных данных, а затем проверяется, соответствует ли она этим внешним воздействиям. В случае несоответствия производится изменение конструкции и повторный расчет. Наличие наработанных вариантов конструкции дорожной одежды облегчает поиск начального приближения задачи проектирования. Конструкциями дорожных одежд, устраиваемых на металлических ортотропных плитах проезжей части мостов, занимались Д. Ю. Виноградский, Я. Д. Лившиц, В. Н. Макаров, И. Г. Овчинников, О. Н. Распоров, Ю. Д. Руденко, В. И. Хазан, и др. Вопросами конструирования и расчета дорожных одежд на стальных ортотропных плитах мостовых сооружений посвящены работы Р. А. К. Бабарыкина, И. Д. Сахаровой, А. С. Судомоина 1, , 8, 9, 1, 2, . Вопросу анализа напряженнодеформированного состоянии ортотропной плиты и ее расчету посвящены работы М. А. Бурцевой, А. А. Потапкина, Т. А. Скрябиной, Б. Е. Улицкого и др. При расчете собственно плиты это правомерно ввиду низкой надежности дорожной одежды и необходимости принимать во внимание возможность эксплуатации моста с частично разрушенной дорожной одеждой. Однако отсутствие моделей и методов расчета конструкции при совместной работе дорожной одежды и плиты проезжей части сдерживает исследования в области повышения надежности дорожных покрытий мостов. К настоящему времени конструкция ортотропной плиты является достаточно отработанной, толщина листа назначается не по расчетным данным, а по конструктивным соображениям, при этом оценка ее напряженного состояния выполняется с использованием приближенных расчетных схем 9. Определяющей в работе ортотропной плиты с конструкцией дорожной одежды является ее работа на местное воздействие нагрузки от колеса автомобиля. Для расчета конструкции дорожного покрытия и ортотропной плиты проезжей части мостов в ряде работ были предложены весьма приближенные расчетные схемы, дающие возможность оценить их напряженнодеформированное состояние. Методы пластинчатых элементов конструкций мостовых сооружений с учетом воздействия хлоридсодержащей среды достаточно подробно рассмотрены в монографиях , . При эксплуатации транспортных сооружений конструкции моста подвергаются воздействию не только нагрузок, климатических или технологических температур, но и действию агрессивной среды.