Диссертация (Влияние сезоннопромерзающих грунтов на фундаменты вертикальных стержневых элементов), страница 9

Для наблюдения затемпературным режимом грунтов основания вертикальных стержневыхэлементов применялась система мониторинга температуры «Термоскан»(рисунок 3.20).Рисунок 3.20 – Система мониторинга температуры «Термоскан»:1 – карманный персональный компьютер; 2 – контроллер;3 – измерительная коса с датчиками температуры; 4 – аккумуляторная батарея61Измерительная коса состоит из датчиков температуры с точность до 0.1OC.Количество датчиков и расстояние между ними составляет до 0.5 м..Датчики могут измерять температуру в интервале от –60 до +60 °C. Весьпрограммный комплекс заряжается от солнечной батарейной системыДля измерения величины температуры грунтов основания использовалисьтермометрические скважины диаметром 50 мм, .

мощностью до 2,5 м. Приручном измерении при четырехразовом замере в холодные периоды времени. увертикальных стержневых элементов № 151, 153 на 8540 км. Скважиныразработаны ручным буровым комплектом. Для защиты скважины отобводнения термоскважина защищена обсадной трубой, закольматированнаяснизу Диаметр обсадной трубы позволяет опускание и подъем косы«Термоскана» (рисунок 3.21). Выступающая над поверхностью грунта частьзащитной трубы закрываетсяплотной крышкой.

Верхняя часть обсаднойтрубы всегда находится в закрытом состоянии дл исключения попадания вскважину атмосферных осадков Результаты наблюдений в годичном циклеприведены на рисунке 3.22.Рисунок 3.21 – Измерение температуры грунта в термометрической скважине62Рисунок 3.22 – Результаты термометрических наблюдений в сезон 2006/07 гг.Для проверки эффективности теплоизоляционных материалов в зиму2007/08 г вертикальный стержневой элемент № 155 утеплена муфтой изпенополистирола толщиной 100 мм и высотой 1600 мм, состоящей из трѐхсекторов (рисунок 3.23).Рисунок 3.23 – Муфта из пенополистирола перед установкойМуфта установлена в октябре 2007 г. при выправке вертикальногостержневогоэлемента,совместносэксплуатирующейХабаровской дистанцией электроснабжения ЭЧ-2 (рисунок 3.24).организацией63Рисунок 3.24 – Установка муфты после выправкивертикального стержневого элементаТермометрическиеисследованиявскважинахувертикальныхстержневых элементах №153 и 155 за годовой цикл с сентября 2007 г.

по август2008 г. показывают, что температура грунта в скважине № 155 на глубине 1,0 мот поверхности изменилась по сравнению со скважиной № 153. Так в октябре+10,4С и +11,8 С (см. рисунок 3.25), в феврале –6 и –4 С (рисунок 3.26). Посравнению с незащищенным вертикальным стержневым элементом № 153,эффект от утепления вертикального стержневого элемента № 155 снижаетпрохождение холода до 40% у железобетонного вертикального стержневогоэлемента [45, 95, 99].Рисунок 3.25 – Результаты термометрических наблюденийв сезон 2007/08 гг. в октябре: элементов с конструктивными мероприятиями защиты(скважина № 155) и без них (скважина №156)64Рисунок 3.26 – Результаты термометрических наблюденийв сезон 2007/08 гг. в феврале: элементов с конструктивными мероприятиями защиты(скважина № 155) и без них (скважина №156)Применениетеплоизоляционногоматериалаизпенополистиролапозволило снизить фронт промерзания (нулевую изотерму) до 1,4 м на откосенасыпи земляного полотна и соответственно снизить силы морозного пучения.На откосе насыпи силы морозного пучения значительно влияют наустойчивостьвертикальногостержневогоэлемента,оказываянанихнормальное и горизонтальное воздействие, так как нулевая изотермазахватываетфундаменты.вертикальныхстержневыхЭтовызываетэлементов,горизонтальныесущественноотклоненияухудшаяихэксплуатационные качества.За период наблюдений в зимний сезон 2006/07 гг.

(рисунок 3.26)суммарныевеличиныбоковыхотклоненийвертикальныхстержневыхэлементов на уровне контактного провода на нулевом месте в направленииполя составили: у вертикальных стержневых элементов на 8540 км. 59 см –72,5 см, в том числе отклонения при промерзании грунта соответственносоставили 18,9 см; 25,1см и 24,0 см.Отклонения вертикальных стержневых элементов появляются с началомпромерзания грунта и продолжаются до февраля месяца. Результатынаблюдений показали, что наибольшие боковые отклонения вертикальных65стержневых элементов в поле, составляющие 80–95 % общей их величины зазимний период, возникают в период с декабря по февраль.

В феврале-марте, впериод полного промерзания грунта, отклонения вертикальных стержневыхэлементов почти полностью отсутствуют. Дальнейшее нарастание деформацийвозобновляется с наступлением теплого времени года, после оттаивания грунта.Горизонтальные перемещения в этот период происходят только подвоздействием вибродинамической поездной нагрузки в сторону пути [45, 95,99] (рисунок 3.27).Рисунок 3.27 – Отклонение вертикальных стержневых элементовконтактной сети в сезон 2006/07 гг. на 8540 км: 1 – опора № 155; 2 – опора № 15666Для проверки эффективности конструктивных мер защиты в зиму 2008/09 гг.на 8544 км. на вертикальный стержневой элемент № 156 после выправкиустановлена муфта из пенополистирола и в котлован засыпан щебень фракции30–40 с послойным уплотнением шпалоподбойкой с удлинѐнной лапой. Дляучастка насыпи с вертикальными стержневыми элементами с использованиемконструктивных мер защиты, горизонтальных деформаций вертикальныхстержневых элементов не наблюдалось (рисунок 3.28).Рисунок 3.28 – Отклонение вертикальных стержневых элементовв сезон 2008/09 гг.

на 8544 км: 1 – опора № 155; 2 – опора № 156По результатам исследований с целью исключениядеформацийвертикальных стержневых элементов в насыпях железных дорог целесообразноприменять конструктивные мероприятия предусматривающие:1) Исключение касательных сил морозного пучения вертикальногостержневого элемента с использовании пенополистирольной муфты нафундаментной части железобетонного консольного ВСЭ глубиной не менее 1,5м от повехности;2) Снижение вибродинамического воздействия поездной нагрузки путемдополнительного заполнения щебенистным грунтом фракции 30–40 ммобратной засыпки вокруг вертикальных стержневых элементов с тщательным67уплотнением при выполнении мероприятий по их выправке в рабочеесостояние.Исследование нестационарного процесса вибродинамическоговоздействия на ВСЭ в сезоннопромерзающих грунтах.Цель исследования - оценка вибродинамического воздействия на грунтыоснования ВСЭ в годичном цикле и во времени.

Исследования проводились впериод с апреля 2008 по май 2018 гг.Измерения деформаций, амплитудколебаний проводились сезонно - весна, лето, осень, зима.Исследованиявыполнилисьподмоимруководствомвсоставетворческого коллектива кафедры «Мосты, тоннели и подземные сооружения»ДВГУПС на сезоннопромерзающих грунтах. В качестве экспериментальнойплощадки выбран участок «Транссибирской магистрали» на 8544 км перегона«станция Хабаровск II – станция Красная речка» Дальневосточной железнойдороги.

Для исследования выбраны ВСЭ № 155 и № 156, как наиболеедеформированные, с отклонением в полевую сторону от места приложениявибродинамического воздействия. На рисунке 3.29 показано фактическоесостояние ВСЭ № 156 в 2008 г.Рисунок 3.29 – Положение ВСЭ № 156 в начале исследованияКак видно из рисунка 3.29 наблюдается сильное деформирование ВСЭ №156 на экспериментальной площадке.68Для исследования вибродинамического воздействия на грунты основанияВСЭ и регистрации колебаний использовались вертикальные геофоны GX20DX SUPER (с верхним пределом полосы пропускания 2000 Гц) исейсмостанция Сейсмолог-20/24 (рисунок 3.30).

Длина записей в отчетахсоставляла 1024, период дискретизации – 0,125 миллисекунды.Рисунок 3.30 – Аппаратно-программный комплекспри проведении исследования : 1 – планшетный компьютер; 2 – сейсмостанция «Сейсмолог»20/24 со встроенным аккумулятором; 3 – разъем для подключения косы с комплектомдатчиков «геофон» GX-20DX-superРасположениедатчиковдлярегистрациивибродинамическоговоздействия на грунты основания ВСЭ представлена на рисунке 3.31.Рисунок 3.31 – Расположение датчиков на ВСЭ69За физический ноль измерений принята отметка поверхности грунта,вызванная необходимостью изучения свойств волны, проходящей как постержню, так и по грунту, изменение которой вызвано сменой средыпрохождения.В систему наблюдений входит ВСЭ, заглубленный в грунт на глубину 3м.

Исходя из общепринятых законов строительной механики, при воздействиина стержневой вертикальный элемент внешними силами, распределение усилийв стержне характеризуется эпюрой напряжений. В случае проведенияисследованийэпюранапряженийпредставляетсобойтреугольниксмаксимальным значением напряжений на отметке заделки и минимальнымзначением в уровне свободного конца стержня. Следовательно, при переходе отравномерно распределенной нагрузки к сосредоточенной, результирующееусилие оказывается на стержень на высоте, равной 1/3 от высоты надземнойчасти ВСЭ.Установка сейсмодатчиков на тело ВСЭ до отметки 4,5 м вышефизического нуля обоснована критерием безопасности ведения работ нажелезных дорогах общего пользования.