Автореферат (1173133), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В 1930-ом году, Henry Cross предложил методику распределения изгибающих моментов в неразрезных балках. До этого времени строились мосты и путепроводы только с балочно-разрезными пролетнымистроениями.В главе приведены сведение из мировой практики о конструкционныхрешениях, обеспечивающих уменьшение количества деформационных швов иопорных частей в конструкциях мостовых сооружений. В этой связи положительным оказался опыт использованиия температурно-неразрезных пролетныхстроений, а также применения мостовых соружений рамной системы, каждая изкоторых имеет свои достоинства и недостатки.Современное решение без опорных частей состоит в использовании мостовс так называемыми интегральными устоями (ИУ, рис.1).
В таких штатах какОгайо, Оригон, Южная Дакота (США) мосты с интегральными устоями играютведущую роль при строительстве малых мостов и путепроводов, начиная с 70-хгодов прошлого века. Проведенные в МАДИ под руководством проф. ПоповаВ.И. исследования работы под нагрузками прямых в плане путепроводов с интегральными устоями доказали их эксплуатационные преимущества по сравнению смостами рамной и неразрезной систем.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com7Перехпли однаятаПролетноестроениеПерехпли однаятаБалкиУстойиСваиСваРис.1.
Путепровод с интегральными устоямиПрименяя мосты с интегральными устоями обеспечивается решение рядазадач, которым можно отнести следующие: долговечность из-за снижения динамического воздействия временной подвижной нагрузки; уменьшение расходов насодержание сооружение за счет отсутствия деформационных швов и опорных частей; простота конструкции за счет простой формы устоя и отсутствия наклонныхсвай в основании устоев.Показан опыт применения мостовых сооружений с интегральными устоямипри сложном очертании в плане.
В настоящее время в США существуют более 9тыс. интегральных мостов и выше 4 тыс. полуинтегральных мостов. В Европе ихпостроено меньше чем в США, но в этих сооружениях присутствуют оригинальныетехническиерешения.Некоторыетипичныеинтегральныеиполуинтегральные мосты, построенные при сложном очертании в плане в мире:криволинейный трехпролетный мост Belt Parkway длиной 65,8м построен в 1999г. в штате Нью Йорк; криволинейный интегральный виадук Happy Hollow Creek(США) длиной 358,2м; криволинейная эстакада с ИУ South Street Bridge в городеSalt Lake, штат Юта длиной 97,4м; криволинейная экстакада с интегральнымиустоями в Швейцарии длиной 526 м, радиус кривизны в плане равен 500 м; криволинейная интегральная эстакада Shirarika длиной 96,2 м и т.д.Кроме этого, в Америке и Европе в последние годы стали применять ИУ и вжелезнодорожных мостах, например, в Германиибыли построены эстакада Scherkonde длиной 576м, имеющая 14 пролетов и эстакада Unstrut, состоящая из 10пролетов по 58 м.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com8Обзор реализованных мостовых сооружений сложного очертания в плане синтегральными устоями свидетельствует о том, что применение ИУ может бытьцелесообразным не только для мостов малых пролетов, но и для протяженных путепроводов как под автодорожные, так и железнодорожные нагрузки.
Многолетний опыт эксплуатации криволинейных многопролетных мостовых сооружений сИУ в ряде стран говорит о возможности их применениями в условиях Вьетнамапри соответствующем обосновании.В целях получения новых результатов по возможности применения интегральных устоев в криволинейных путепроводах с железобетонными пролетнымистроениями в условиях Вьетнама была поставлена задача исследовать работу однопролетных и многопролетных криволинейных путепроводах с такими устоями;деформацию грунта насыпи за устоем однопролетного криволинейного путепровода с интегральными устоями, позволяющую правильно оценивать их работупод действием разных сочетаний нагрузок и вариантов конструкции и представить рекомендации по их применения в условиях Вьетнама.Во второй главе приведена расчетная конечно-элементная модель обобщенного криволинейного путепровода с интегральными устоями и сжелезобетонным плитным пролетным строением с напрягаемой араматурой, характерного для условий Вьетнама.Для решения целевых задач проектирования и исследовании поведениякриволинейных путепроводов с интегральными устоями сложного очертания вплане, требуется использование пространственной трехмерной модели.В МКЭ для формирования и расчета мостовых конструкций возможны использовать разные конечные элементы: стрежни, балки, пластины, оболочки, блоки или комбинацию таких конечных элементов.В диссертации разработаны трехмерные конечно-элементные модели дляанализа работы криволинейных путепроводов с интегральными устоями и промежуточными опорами с использованием компьютерной программы MIDAS Civil2011.
Железобетонное плитное пролетное строение с напрягаемой араматуроймоделировалось из комплексных балочных элементов, устои моделировались спомощью пластинчатых элементов, а сваи – тоже из балочных элементов.На рис. 2 показана расчетная модель, сочетающая в себе набор различныхконечных элементов.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com9Рис. 2. Пространственная трехмерная модель из стержневых, пластинчатых и блочных конечных элементовВзаимодействие между грунтом и конструкцией (устоев, свай) описывалосьпружинными моделями (модель Винклера). В модели пружинные опоры устанавливаются к узлам, являющимися точками разделения устоя и свай по их глубине.Жесткости пружины зависят от коэффициента постели грунта основания C и эффективной площади, прилегающей к соответствующим узлам.
В данном случаебыло учтено, что грунт работает только на сжатие.Тело устоя и сваи криволинейного путепровода разделятся на несколькихчастей, на каждом узле части устанавливает одну пружину, моделирующую реакцию грунтового основания (рис.3).Рис. 3. Моделирование взаимодействия интегрального устоя с грунтомДля изучения работы криволинейных путепроводов с интегральными устоями (и опорами) в данном исследовании использовались обе расчетные модели сизменением ряда характерных параметров, а именно: типа балок, схемы пролетных строений, кривизна пролетных строений, высоты устоя, типа свай и т.д.В третьей главе приведены результаты исследования работы криволинейных пролетных строений с интегральными устоями при изменении основных конструктивных параметров.PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com10Влияние кривизны пролетного строения, типа сечений свай, размеров интегрального устоя на работу сооружеий было рассмотрено на базе однопролетногопутепровода, схема которого приведена на рис.
4.Рис. 4. Однопролетная схема путепровода с интегральными устоями:1 - пролетное строение; 2 - устой; 3 – сваиПри проведении исследований были приняты два расчетных случая: СН1 –при учете всех постоянных нагрузок и СН2 – при дополнительном учете временной подвижной нагрузки HL-93, сил торможения, центробежных сил и перепадатемператур в размере - 11,6о С и + 18,2о С, что создает наибольшие продольныеперемещений верха интегрального устоя и подтверждено в работе.В первой задаче была рассмотрена работа свай Н-образного и трубчатогосечений примерно с одинаковой площадью сечения. В соответствии с нормамиВьетнама по проектированию автомобильных дорог TCVN 4054-2005допускаемые радиусы кривизны мостов показаны в табл. 1.Таблица 1Расчетные скорости(км/ч)I120II100III80IV60Прямолинейное пролетное строениеКатегория дорогиМинимальный радиус кривизныR(м)1000700400250¥В второй задаче представлены результаты исследования влияния размеровтела интегрального устоя на напряженно-деформированное состояние криволинейных путепроводов.
При этом было рассмотрено 2 граничных случая, когда вы-PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com11сота прямоугольных железобетонных устоев (h) принималась 3,0 и затем 5,0 мпри постоянной толщине (b) 1,2 м.Полученные результаты показали следующее:- для криволинейных однопролетных путепроводов с интегральными устоями результирующие линейные перемещения в диапазоне рассмотренных случаев(пролеты 30 м и радиусы кривизны от 250 м до бесконечности) составляют принаиболее опасных сочетаниях не превышают 2,5см, что отвечает требованиямдействующих зарубежных норм проектирования мостов с интегральными устоями (рис.5);- использование свай трубчатого сечения для криволинейных однопролетных путепроводов с интегральными устоями предпочтительнее, чем Н-образныхиз-за повышенной жесткости на кручение;- наиболее нагруженными в криволинейных путепроводах при всех наиболее невыгодных загружениях являются средине сваи;а)б)Рис.5.
Продольные перемещения Dx (а) и результирующие перемещения Dxy (б) при изменениикривизны радиуса пролетного строения под действием загружений СН1 и СН2- для однопролетных криволинейных путепроводов пролетом 30 м с интегральными устоями при его наименьшей толщине 1,2 м целесообразно приниматьвысоту устоя равной от 3 до 4 м, при которой устой под действием нагрузок будетсохранять вертикальное положение. При кривизне более 700 м достаточно иметьустои высотой 3 м; увеличение их высоты не ведет к уменьшению перемещенийверха интегрального устоя, что отвечает большинству случаев, которые могутвстретиться на практике;- для интегральных устоев криволинейных путепроводов длина свай во всехслучаях может быть не более 20м.
Для принятой длины пролета расчеты показыPDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com12вают, что напряжения в сваях интегральных устоев незначительно реагируют наизменение кривизны пролетного строения и размеры тела устоя в рассмотренномдиапазоне от 3 до 5 м.В целях исследования влияние схемы криволинейных путепроводов с интегральными устоями на их работу под нагрузками, было рассмотрено 3 следующихслучая, а именно: однопролетная, двухпролетная и трехпролетные, имеющие интегральные концевые устои (промежуточные опоры – обычные, балочные) соответственно разные кривизны пролетного строения 250, 400, 700, 1000м. В основании устоев и опор расположены стальные трубчатые сваи (О508х12,7) постояннойдлиной 15 м. Для оценки работы пролетных строений и интегральных устоев были использованы нагрузки, принятые в нормах Вьетнама, которые в принятых сочетаниях обеспечивали наибольшие прогибы пролетных строений, а также линейные и угловые перемещения тела устоя и стальных свай.
Сезонные перепадытемператур в рассмотренных сочетаниях нагрузок были приняты равными -11,6оСи +18,2оС, что соответствовало условиям Ханоя. Полученные результаты показали следующее:- кривизна мостов и путепроводов с плитными пролетными строениями сдлинами пролетов до 40м при неблагоприятных сочетаниях нагрузок, включаяпонижение температур, приводит к образованию линейных горизонтальных перемещений интегральных устоев, которые при максимально допустимой кривизнепролетных строений могут достигать до 26 мм в трехпролетной схеме. При этомтакие перемещения на 35% и 15% меньше соответственно в двухпролетной и однопролетной схемах;- применение в криволинейных мостах и путепроводах интегральных устоевприводит к более интенсивному закручиванию интегральных устоев в горизонтальной плоскости по сравнению с закручиванием относительно продольной оси.Углы закручивания интегральных устоев путепроводов с интегральными устоямиотносительно вертикальной оси превышают углы закручивания относительнопродольной оси более чем в 2 раза;- по сравнению с балочным пролетным строением прогибы криволинейногооднопролетного путепровода с интегральными устоями возрастают в среднем до4,5%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
