Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы определяется
значительным увеличением масштабов строительства сооружений
из металлических гофрированных конструкций (МГК) с
применением технологии армирования грунта.
При проектировании сооружений из МГК применяются различные виды армогрунтовых систем. Проблема состоит в том, что их применение является малоэффективнымбез научного и нормативного обеспечения и ограничено отсутствием эффективных решений по повышению несущей способности сооружений из МГК. В связи с чем, разработка новых конструктивно-технических решений армогрунтовых систем является актуальной задачей.
Цель и основные задачи исследования
Цель работы – разработка эффективного технического решения армогрунтовой системы для повышения несущей способности сооружений из МГК.
Для достижения поставленной цели, решаются следующие задачи:
- анализ данных по строительству, способам усиления и
методам расчета сооружений из МГК;
- изучение данных экспериментальных исследований
сооружений из МГК и армогрунтовых системи формирование
технического решения армогрунтовой системы;
- разработка конечно-элементных моделей системы «МГК-
армогрунтовый массив» для определения и исследования
напряженно-деформированного состояния сооружений с учетом
совместной работы МГК и армогрунтовой системы;
-исследование параметров армирования, в соответствии с предложенным техническим решением методом вычислительного эксперимента;
- разработка рекомендаций по проектированиюармогрунтовой
системы;
- оценка экономического эффекта от применения данного
технического решения.
Методы исследования
В рамках данного исследования производился анализ и
обобщение, материалов по МГК и армогрунтовым системам.
Теоретические исследования проводились с применением
численных методов анализа, для построения плоских и пространственных математических моделей на базе метода конечных элементов (МКЭ), которые проверялись и корректировались на основе экспериментальных данных.
В диссертационной работе проанализированы и учтены данные экспериментальных исследований направленных на изучение работы МГК и армированных грунтовых массивов.
Научная новизна работы состоит в том, что:
- Впервые разработано конструктивно-техническое решение
армогрунтовой системы для повышения несущей способности
сооружений из МГК с применением стержневых армирующих
элементов;
Проведено исследование конструктивных параметров армогрунтовой системы по методу вычислительного эксперимента. Установлена степень влияния каждого фактора на работу армогрунтовой системы;
Получены зависимости максимальных нормальных напряжений в МГК от длины армирующих элементов;
- Определена степень влияния формы поперечного сечения и
высоты обратной засыпки сооружения из МГК на работу
армогрунтовой системы, получены соответствующие зависимости;
- Установлено, что армирование грунтовой обоймы МГК
позволяет уменьшить напряжения в металлической оболочке;
- На основе проведенных исследований разработаны
рекомендации по проектированию армогрунтовой системы.
На защиту выносится:
результаты анализа отечественных изарубежных теоретических и экспериментальных исследований сооружений из МГК и армогрунтовых систем;
обоснование расчетных моделей на базе МКЭ, применяемых для теоретическогоисследования совместной работы и напряжено-деформированного состояния (НДС) сооружений из МГК и армогрунтовой системы;
результаты вычислительного эксперимента над конечно-элементными моделями;
конструктивно-техническое решение армогрунтовой системы для повышения несущей способности сооружений из МГК;
методика проектирования армогрунтовой системы;
оценка экономического эффекта от применения предлагаемой конструкции.
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов
Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется использованием современных методов теоретических исследований, и учетом требований действующих нормативных документов. Методика проведения исследований разрабатывалась на основе обобщения накопленного опыта и результатов научных исследований в данной области.
Для численного моделирования напряженно-деформированного состояния МГК и армогрунтовых систем применялось лицензионное программное обеспечение, в частности, сертифицированные для решения геотехнических задач вычислительные комплексы Plaxis (лицензия №2789-58EAF134) и Plaxis 3D (лицензия №АР130902 31ddl4ac 67f5fc04).
Практическая ценность работы
Разработано эффективное техническое решение по применению технологии армирования грунта позволяющее повысить несущую способность сооружений из МГК.
Реализация результатов
Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до
практического использования. Они представляют
непосредственный интерес в области проектирования транспортных сооружений из МГК. Разработанное техническое решение, расчетные модели и рекомендации внедрены для практического применения в таких организациях, как ООО «СТРОЙПРОЕКТ» и БКП ОАО «ТРАНСИНЖСТОЙ», а так же используются в научно-исследовательской работе НИЦ Мосты ОАО ЦНИИС.
Апробация работы
Содержание отдельных разделов диссертации, результаты исследований и основные положения были доложены и получили одобрение:
на научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ), 2013-2015 г.г.;
на заседании ученого совета НИЦ МОСТЫ ОАО ЦНИИС в 2015г.
Совокупность теоретических и практических результатов исследований может быть применена при проектировании
армогрунтовых систем предназначенных для повышения несущей способности сооружений из МГК.