Диссертация (1173102), страница 2
Текст из файла (страница 2)
наук Б.В. Перова, Москва, сентябрь 2015 года.2)Международная научная конференция «Современные проблемырасчета железобетонных конструкций, зданий и сооружений на аварийныевоздействия», посвященная 85-летию кафедры железобетонных и каменныхконструкций и 100-летию со дня рождения Н.Н. Попова. Москва, 19-20 апреля 2016г.3)Международная конференция «Композиты-СНГ», Минск, сентябрь2016 г.4)Конференция «Российские и зарубежные технологии проектированияи строительства фундаментов опор мостовых сооружений», Москва, 22-23 марта2017 г.95)Международнаянаучно-практическаяконференция«XXIвек:молодость интеллекта», проводимая в рамках XIX всемирного фестивалямолодежи и студентов, Сочи, сентябрь 2017 г.6)Конференция«Системыавтоматизированногопроектирования,расчетные комплексы и системы мониторинга сооружений», Новосибирск,25 января 2018 г.7)Международная научно-практическая конференция «Композитныесистемы на объектах подземного и гражданского строительства», СанктПетербург, 27-28 сентября 2018 г.8)Международнаямультидисциплинарнаяконференцияпопромышленному инжинирингу и современным технологиям Far East Con-2018,Владивосток, 2-4 октября 2018 г.Материал диссертации опубликован в 15 научных статьях, в том числе 9из них опубликованы в рецензированных изданиях, рекомендованных ВАКРоссийской Федерации, и одна статья входит в реферативную базу данных Scopus.ГЛАВА 1.
ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙТРУБОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ1.1 История появления и исследования трубобетонных конструкцийКак известно, для повышения несущей способности железобетонногостержня сначала пытались применить способ насыщения его продольнойарматурой. Однако исследования Р. Залигера [8] показали, что такой способповышения несущей способности не эффективен, так как продольная арматура неповышала прочность бетона.Консидером [8] в 1900 – 1903 годах было предложено для увеличенияпрочности бетонных стержней использовать поперечное армирование в видеспиральной обоймы. Он полагал, что так называемая арматура – оболочка создаетбоковое давление и тем самым повышает сопротивление бетона.Первые публикации о применении металлических труб, заполненныхбетоном, появились в начале прошлого столетия, причем в начале полагали, чтобетон препятствует развитию коррозии на внутренней поверхности трубчатыхколонн.
С этой целью в 1902 г. в Париже Джонс Севел провел испытания стальнойтрубы, заполненной бетоном с целью препятствия развития коррозии [3]. В ходеиспытаний оказалось, что несущая способность трубобетонной колонны на 25%выше, чем суммарная несущая способность трубы и бетонного сердечника,испытанных по отдельности. После того, как было обнаружено значительноеповышение несущей способности трубобетонных колонн при случайнойперегрузке, трубобетонное сечение начали широко исследовать и применять.В 1932 году профессор А.
А. Гвоздев опубликовал первую работу по расчетутрубобетонных конструкций – она же первая научная работа, посвященнаятрубобетонным конструкциям, во всем мире [9].Особенность трубобетонных конструкций, обусловливающая повышенноевнимание к ним, является повышение предела прочности бетона, стесненногометаллической оболочкой. Причиной этого является сложное пространственнонапряженное состояние бетона в ситуации, когда поперечные деформации11материала при продольной сжимающей нагрузке ограничиваются оболочкой. Этимобусловлено основное направление исследований – работа трубобетонныхконструкций под сжимающей нагрузкой.Несмотря на то, что основные свои преимущества трубобетонное сечениепроявляетвслучаецентральногосжатия,рассмотрениетрубобетонныхконструкций в столь идеальных условиях ограничивала область их применения.Именно этим обусловлено исследования изгибаемых и внецентренно сжатыхтрубобетонных элементов.
Среди отечественных исследований стоит отметитьследующие:году,В диссертационной работе Д.Т. Нугуманова [10], защищенной в 1997исследоваласьустойчивостьтрубобетоннойдвухшарнирнойаркипрямоугольного сечения с учетом деформированного состояния оси конструкции.В работе выведена система из 7 линейных дифференциальных уравнений,описывающая деформацию арки под действием внешней нагрузки. Для двухшарнирной арки так же получена аналогичная система, решение которойсоответствуетусловиюпотериустойчивости.Теоретическиеподтверждены экспериментально (рисунок 1).Рисунок 1– Диссертационное исследование Д.Т. Нугумановавыкладки12-Диссертационное исследование В.И.
Ефименко, защищенное в 1989году [11]. В настоящей работе представлено экспериментальное исследованиенапряженно-деформированного состояния трубобетонных конструкций причетырехточечном изгибе. Испытания проводились для трубобетонных элементовкруглого сечения различных вариантов исполнения и выполнен сравнительныйанализ результатов (рисунок 2).Рисунок 2 – Диссертационное исследование В.И. Ефименко. Схема испытанийДля бетона были вычислены значения напряжений и выполнены ихсравнение с разрушающими напряжениями по результатам испытаний призмразмером 100х100х400.
Интересно, что для всех образцов балок превышениенапряжений в бетоне над призменной прочностью составило 2 и более раз, чтодоказывает эффективность работы трубобетонного сечения при изгибе. В работетак же выведены уравнения, описывающие напряженно-деформированноесостояние на различных этапах нагружения и предложены зависимости дляопределения несущей способности изгибаемого трубобетонного сечения. Из-заразличия механических свойств металлической оболочки и анизотропногополимерного композитного материала использовать настоящие зависимости вданной работе невозможно (рисунок 3).13Рисунок 3 – Диссертационное исследование В.И.
Ефименко. Результатыиспытаний-Диссертационное исследование Е.Е. Кузнецовой, защищенное в 1993году [12]. В работе приводится методика расчета центрально и внецентренносжатых трубобетонных элементов. Аналитически выведенная методика расчетацентрально сжатых трубобетонных элементов верифицирована по литературнымданным. Проведено исследование методики в зависимости от характеристикматериалов и параметров конструкции. Расчет внецентренно сжатых элементовбазируется на обратном методе, разработанном А.А. Потапкиным [13] для упругопластичных расчетов, при этом несущая способность Ni и Mi для каждогодеформированного состояния определяются из следующих зависимостей:̅ = (̅̅̅ ; ; ⁄ ) ;(1)̅;действующая = ∙ (2)действуящая ∙ ;(3)̅=14гдеN, M – несущая способность трубобетонного сечения, определяемая попредложенной Е.Е.
Кузнецовой методике; – процент армирования сечения;e – эксцентриситет продольной силы Nдействующая.Для построения кривых взаимодействия разработана программа на языкеFORTRAN-77. Также в работе приведены некоторые конструктивные решения поприменению трубобетонных элементов в мостостроении: в опораи и, что болееинтересно, в большепролетных стальных мостах в зоне отрицательных моментов вкачестве элемента нижнего пояса (рисунок 4).Рисунок 4 – Диссертационное исследование Е.Е. Кузнецовой-Диссертационное исследование В.А. Шеховцева, защищенное в 2010году [14].
Целью работы была разработка методики расчета сжато-изогнутыхтрубобетонных элементов с учетом физической и геометрической нелинейностидля применения в качестве опорных блоков морских стационарных платформ вусловиях квазистатических и периодических нагрузок (рисунок 5). В качествекритерия несущей способности выбрана общая потеря устойчивости, чтосправедливо для сжатых гибких элементов. Так же представлена методикаопределения переменных жесткостных характеристик трубобетонных элементов.15Рисунок 5 – Диссертационное исследование В.А. ШеховцеваЗарубежных исследований трубобетонных конструкций с металлическойоболочкой в данном анализе не приводятся в связи с большим их количеством ималой значимостью для настоящей работы. Однако следует отметить, что с точкизрения опытной базы большой интерес представляют работы китайскихисследователей в области трубобетонных конструкций.
На сегодняшний день вКитае построено более 200 арочных трубобетонных мостов. Но китайские работыдостаточно редко публикуются на английском языке, в связи с чем языковой барьерне дает возможности учесть результаты этих работ. Автору не удалось найти ниодной работы китайских исследователей, переведенной на английский язык, гдеописывались бы исследования изгибаемых трубобетонных конструкций.1.2 Область применения трубобетонных конструкций со стальнойоболочкойИдея использования металлических труб, заполненных бетоном дляизготовления несущих колонн зданий, была предложена инженером ДжономЛалли (John Lally) [15]. Конструкции с применением трубобетонных элементовначали широко применяться в промышленном и гражданском строительстве16ориентировочно 70 лет тому назад.
В последнее время они эффективноиспользуются при строительстве уникальных высотных зданий и сооружений [1618].Вопросы проектирования различных конструкций из трубобетонныхэлементов с металлической оболочкой рассмотрены в работах [15-32] и др.,краткий обзор которых приведен в публикации [33].Первыми применение в мостостроении нашли многотрубные системы сиспользованием трубобетонного сечения [34], в которых несущие конструкциинабирались в виде пакета из трубобетонных стержней малого диаметра. Первымсооружением с использованием многотрубных пакетов трубобетонных стержнейявлялся построенный в 1931 году в окрестностях Парижа однопролетный арочныймост длиной 9 метров [35].
Каждая из двух несущих арок моста состояла из 6 трубдиаметром 60мм и толщиной стенки 3,5 мм, заполненных бетоном. В СоветскомСоюзе первый опыт применения многотрубных трубобетонных конструкций вмостостроении был получен еще в тридцатых годах прошлого века, когда подруководством Передерия Г.П. был запроектирован и построен Володарский мостчерез реку Нева в городе Санкт-Петербург (Ленинград).Г.П. Передерием была написана монография [36], основанная на результатахкомплекса испытаний, в которой подробно освещены все особенности проведенияиспытаний и сделан вывод о возможности использования предлагаемойконструкции при создании мостовых сооружений.
Однако в дальнейшем из-зазначительной сложности изготовления пакетных трубобетонных конструкций отих применения в мостостроении отказались, перейдя к использованию такназываемой монотрубной системы, когда в качестве основного несущего элементав мостах используют стальную трубу, заполненную бетоном [37].С использованием одного из решений, предложенных в книге [38], былпостроен железнодорожный мост через реку Исеть, пролет которого длиной 140 мперекрыт сквозной арочной системой, состоящей из двух трубобетонных поясовизготовленных из стальных труб диаметром 820 мм и толщиной стенки 13 мм,заполненных бетоном марки 350. Надарочные стойки также выполнены17трубобетонными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
