Диссертация (Обоснование применения в мостостроении комбинированных систем в виде арки с затяжкой и пересекающимися гибкими подвесками)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)»МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИНа правах рукописиСУРОВЦЕВ БОРИС АЛЕКСЕЕВИЧОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ В МОСТОСТРОЕНИИКОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ В ВИДЕ АРКИ С ЗАТЯЖКОЙ ИПЕРЕСЕКАЮЩИМИСЯ ГИБКИМИ ПОДВЕСКАМИСпециальность 05.23.11 – «Проектирование и строительство дорог,метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей»Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководительКандидат технических наукПрофессор Попов В.И.Москва2018ОглавлениеВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................. 2ГЛАВА I.

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВАКОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ .......................................................... 71.1Общие сведения о пролетных строениях комбинированных схем. Практикаотечественного проектирования и строительства ................................................................................ 71.2Пролетные строения комбинированных систем с наклонными подвесками ......................131.3Практика современного проектирования пролетных строений комбинированных систем снаклонными подвесками.

Конструктивные решения, экономические аспекты .............................191.4Выводы .......................................................................................................................................27ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯКОМБИНИРОВАННЫХ ВНЕШНЕ БЕЗРАСПОРНЫХ СХЕМ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ СГИБКИМИ ПОДВЕСКАМИ. ...................................................................................................................302.1Особенности проектирования пролетных строений комбинированных систем с гибкимиподвесками .............................................................................................................................................302.2Эволюция конструктивно-технологических решений по проектированиюкомбинированных схем мостовых пролетов с полигональным очертанием верхнего пояса ........362.3Методология исследования поведения и поиска рациональных критериевпроектирования пролетных строений комбинированных систем с гибкими наклоннымиподвесками.

Основные понятия и формулировки МКЭ. Постановки математических моделей ..412.4Выводы .......................................................................................................................................74ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯКОНСТРУКЦИЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ СПОЛИГОНАЛЬНЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ И ГИБКИМИ ПОДВЕСКАМИ ...................................753.1Исследование аспектов проектирования верхнего пояса пролетных строений ..................753.2Анализ критериев построения схемы подвесок .....................................................................833.3Критерии подбора количества подвесок пролетного строения.

Длина панели ..................983.4Сравнение комбинированных систем с наклонными и вертикальными подвесками.......1023.5Выводы .....................................................................................................................................112ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ С ГИБКИМИ НАКЛОННЫМИПОДВЕСКАМИ.......................................................................................................................................1144.1Назначение и возможности применения пролетов комбинированных схем с наклоннымиподвесками ...........................................................................................................................................1144.2Основные положения проектирования пролетных строений комбинированных систем снаклонными пересекающимися подвесками ....................................................................................1164.3Особенности процесса проектирования пролетных строений комбинированных систем снаклонными подвесками ....................................................................................................................122ЗАКЛЮЧЕНИЕ .......................................................................................................................................128СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...............................................................................1301ВВЕДЕНИЕСовременныетенденциипроектированияискусственныхсооружений часто диктуются возрастающими требованиями к ихнадежности, грузоподъемности, долговечности, экономичности иэстетичности.

Проектируемые конструкции одновременно с этимдолжны быть достаточно технологичны в практической реализациипристроительстве,эксплуатации,необходимомремонте.Вышеперечисленные требования создают условия необходимостиприменения и разработки новых, инновационных решений, как припроектировании,такипристроительствеискусственныхсооружений.Мосты в данном случае относятся к классу сооруженийповышенной ответственности, как конструкции, подвергающиесядействию различных, значительных по величине специфическихнагрузок.

При этом к мостам предъявляются особые требования,связанные с прочностью, выносливостью и жесткостью несущихэлементов.В последние годы в Российской Федерации наблюдается ростобъемов строительства объектов транспортной инфраструктуры,строится значительное количество дорог, в том числе скоростныхтрасс, городских автомагистралей, в составе которых необходимопредусматривать различные искусственные сооружения (мосты,тоннели, путепроводы, эстакады).В случаях строительства трассы с пересечением судоходных рекнеобходимо выдерживать требования навигационных водныхинстанций, связанные с обеспечением необходимых габаритовсудоходствапореке.Параметрынавигационныхгабаритовзачастую определяют тип мостового перехода, обуславливаютприменение мостовых систем больших пролетов, требующихособого внимания и подхода при проектировании и строительстве.2Системы мостов больших пролетов достаточно разнообразны,среди них превалируют вантовые, висячие моста, но находитсяприменение и иным конструктивным решениям - различныепролетные строения со сквозными главными фермами, арочныемосты различных схем и комбинированные системы.

В настоящеевремя в качестве элементов связей таких конструкций в некоторыхслучаях успешно находят применение ванты.Конструкцииподобноготипаотличаютсясравнительнонебольшими размерами несущих сечений, что благоприятносказываетсянаихвнешнемсилуэте,ихархитектурнаяпривлекательность зачастую является одним из главных критериевпроектирования и строительства мостовых переходов в городах, гдеархитектурный облик сооружения часто играет ведущую роль ввыборе варианта проекта.При всех вышеперечисленных достоинствах проектированиеподобных объектов в большинстве случаев невозможно безпроведения детальных пространственных расчетов, моделирования,различныхлабораторныхтрехмерногопроектированияиспытаний,элементов.пространственногоВсеэтиаспектысущественно осложняют процесс разработки проектов, растуттребования к квалификации инженеров.

Следует также отметитьопределенный недостаток информации об основных подходах кпроектированиюирасчетуконструкцийподобноготипа,включающей в себя применение компьютерного моделирования. Вчастности, в действующих в РФ нормативных документахотсутствуетвдостаточнойстепениинформацияпопроектированию вантовых систем, основным положениям расчетов,требованиям к конструкциям.В мировой практике мостовых сооружений данного типа кнастоящемувременипроектированию,накопленрасчетамиконструкций.3значительныйопытпостроительствууказанныхВ практике отечественного проектирования комбинированныхпролетных строений на данный момент стоит отметить отсутствиеинформации о проектировании комбинированных схем пролетныхстроений с наклонными пересекающимися гибкими подвесками.При этом данный тип пролетных строений получил сравнительноширокоераспространениезарубежныхавторовпроектированиюзарубежом.приведеныпролетныхВнекоторыестроенийисследованияхрекомендацииданноготипакподавтомобильные и железнодорожные нагрузки.

Тем не менее,правила и нормы зарубежного проектирования не всегда подходятдля прямого применения их в отечественном мостостроении, всвязисопределеннымиразличиямивнормативнойбазе,применяемых материалов, условий ценообразования, нагрузками,требованиями к проектированию и строительству и т.д.НаданныймоментвРоссииотсутствуетсистемно-методические правила и требования к проектированию пролетныхстроений указанного типа.Целью диссертационного исследования является изучение ипостроение методологии проектирования комбинированных внешнебезраспорныхпролетныхстроенийсгибкиминаклоннымипересекающимися подвесками применительно к действующим в РФнормам и требованиям по проектированию мостов, нагрузкам,применяемым материалам основных конструкций.Для достижения этой цели в диссертации решены следующиезадачи: Проведен подробный сбор информации и детальныйанализ зарубежного опыта проектирования, строительстваи эксплуатации конструкций данного типа. Выявлены основные теории, предлагаемые зарубежнымиавторами,кпостроениюоптимальныхсхемкомбинированных пролетных строений с наклонными4подвесками.

Проведены практические расчеты с цельюадаптации существующих гипотез к правилам и нормамотечественного проектирования; Разработанырекомендациикпроектированиюкомбинированных пролетов с наклонными подвесками сучетом специфики мостостроения РФ; Проведено практическое апробирование предлагаемыхправил проектирования в виде практических расчетов,реальных проектов и текущего строительства.Методология исследования базируется на проведении широкогоспектра статистических расчетов, анализе и обобщении полученныхрезультатов. При проведении расчетов используются современныеметоды компьютерного моделирования, базирующиеся на методеконечных элементов (МКЭ), учитываются современные требованияк проектированию.Объектом исследования является технология и основныеположения проектирования комбинированных пролетных строенийс гибкими наклонными пересекающимися подвесками.Предметомисследованияявляетсяпроцесспринятияоптимального проектного решения с учетом всех факторов,непосредственновлияющихнапроцесспроектирования,строительства и эксплуатации пролетных строений указанноготипа.Даннаятемадиссертационногоисследованияявляетсяактуальной, поскольку к настоящему моменту в отечественнойпрактике отсутствует опыт проектирования и строительстваконструкций подобного типа.