Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Ефанов Алексей Викторович

Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации
<
Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ефанов Алексей Викторович. Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 Волгоград, 2006 407 с. РГБ ОД, 61:07-5/594

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 8

1. ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 19

1.1. Краткая история появления и развития деформационных швов автодорожных мостов 19

1.2. Существующая классификация конструкций деформационных швов 21

1.3. Обзор существующих конструкций деформационных швов... 23

1.3.1. Деформационные швы закрытого типа 24

1.3.2. Щебеночно-мастичные деформационные швы 24

1.3.3. Деформационные швы заполненного типа 25

1.3.4. Деформационные швы перекрытого типа 27

1.3.5. Деформационные швы с упругим компенсатором 27

1.4.Современные требования к деформационным швам 28

1.5.Дефекты и повреждения конструкций деформационных швов 31

1.5.1. Деформационные швы закрытого типа 31

1.5.2. Щебеночно-мастичные деформационные швы 33

1.5.3. Деформационные швы заполненного типа 35

1.5.4. Деформационные швы перекрытого типа 38

1.5.5. Деформационные швы с упругим компенсатором 44

1.6.Дефекты деформационных швов, связанные с установкой конструкций не по назначению, а также с нарушением техноло гии их установки и эксплуатации 51

1.7.0ценка срока службы деформационных швов и влияние их дефектов на техническое состояние мостового сооружения и его потребительские свойства 55

1.8.0бзор трудов, посвященных конструированию, расчету, тех нологии устройства и ремонта деформационных швов и сопутст вующим вопросам 59

1.9.Выводы по первой главе 63

2. АНАЛИЗ НАКОПЛЕННОГО ОПЫТА И ПУТИ РЕШЕНИЯ 78

2.1.0боснование новой классификации деформационных швов... 78

2.2.Анализ конструктивных особенностей и опыта применения деформационных швов различных типов 82

2.2.1. Деформационные швы закрытого типа 82

2.2.2. Щебеночно-мастичные деформационные швы 87

2.2.3. Деформационные швы заполненного типа 94

2.2.4. Деформационные швы перекрытого типа 100

2.2.5. Деформационные швы с упругим компенсатором 109

2.3.Результаты анализа конструктивных особенностей и опыта применения деформационных швов различных типов 119

2.3.1. Деформационные швы закрытого типа 119

2.3.2. Щебеночно-мастичные деформационные швы 121

2.3.3. Деформационные швы заполненного типа 123

2.3.4. Деформационные швы перекрытого типа 124

2.3.5. Деформационные швы с упругим компенсатором 127

2.4.0собенности эксплуатации деформационных швов в услови ях высокой интенсивности движения транспорта 130

2.4.1. Особенности эксплуатации деформационных швов в условиях больших городов 130

2.4.2. Рекомендации по улучшению работы деформационных швов в условиях высокой интенсивности движения 135

2.5.0ценка потребности в деформационных швах 137

2.6.Выводы по второй главе 143

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ ДЕ ФОРМАЦИОННОГО ШВА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ 150

ЗЛ.Проблема выбора конструкции деформационного шва для применения в мостовом сооружении и предлагаемая методика выбора 150

3.2.Выбор типа конструкции деформационного шва в зависимо сти от конструктивного решения мостового сооружения 151

З.З.Классификация воздействий на конструкции деформационных швов и их влияние на выбор марки деформационного шва для применения 152

ЗАВыбор типоразмера деформационного шва по допускаемым перемещениям 157

3.4.1. Определение расчетных перемещений 157

3.4.2. Учет изменения влияющих факторов на перемещения концов пролетных строений в процессе эксплуатации 160

3.4.3. Приведение перемещений по всем направлениям и видам к трем основным направлениям 165

3.5.Построение базы данных и экспертной системы по выбору деформационных швов для применения 168

З.б.Построение совмещенной диаграммы распределения областей рационального применения между типами деформационных швов 173

ЗЛ.Выводы по третьей главе 174

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНЫХ ДЕФОР МАЦИОННЫХ ШВОВ 181

4.1 .Исходные предпосылки к разработке методики расчета щебе- ночно-мастичных деформационных швов 182

4.2.Выбор расчетной схемы и обоснование используемых гипотез и упрощений 184

4.2.1. Выбор расчетного случая 184

4.2.2. Обоснование модели щебеночно-мастичного материала заполнения 186

4.2.3. Обоснование используемых в расчете теорий, гипотез и упрощений 187

4.2.4. Выбор расчетной схемы 188

4.3.0сновные уравнения, используемые для решения плоской за дачи теории упругости 190

4.3.1. Решение задачи в напряжениях 191

4.3.2. Решение задачи в перемещениях 192

4.4.Выбор и описание численного метода решения задачи 193

4.5.Численное решение задачи 195

4.6.Исследование работы щебеночно-мастичного деформацион ного шва при помощи численного моделирования 196

4.6.1. Исходные данные и результаты расчета 196

4.6.2. Основные выводы по результатам расчета 198

4.6.3. Рекомендации по эскизному конструированию щебеночно-мастичных деформационных швов, полученные на основании анализа результатов расчета 200

4.7.Рекомендации по точному проектированию ЩМДШ с ис пользованием предложенной методики расчета 203

4.8.Верификация результатов 204

4.9.Технология устройства щебеночно-мастичных деформацион ных швов 204

4.10.Выводы по четвертой главе 205

5. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ 212

5.1.Мониторинг поведения и состояния деформационных швов... 212

5.2.Разработка методов проектирования деформационных швов.. 221

5.3.Подбор отечественных материалов, пригодных для изготов ления конструкций деформационных швов 222

5.4.Разработка методик определения перемещений пролетных строений 223

5.5.Развитие сайта, посвященного деформационным швам 224

5.6.Выводы по пятой главе 226

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ... 231

ЛИТЕРАТУРА 234

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ДЕФОРМАЦИОН НЫХ ШВОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ 247

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДЕФОР МАЦИОННЫМ ШВАМ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ 309

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ 322

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПЕРЕЧЕНЬ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВЕЛИЧИНУ И НАПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ТОРЦОВ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ 331

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ МАТЕРИАЛА ЗАПОЛНЕНИЯ ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНЫХ ДЕФОРМАЦИ ОННЫХ ШВОВ 338

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. РАСЧЕТ ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНОГО ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА В ПЕРЕМЕЩЕНИЯХ МЕТОДОМ СЕТОК 350

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. МАШИННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЩЕБЕНОЧНО-МАСТИЧНОГО ДЕФОРМАЦИОННО ГО ШВА МЕТОДОМ СЕТОК 364

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ЩЕБЕНОЧНО- МАСТИЧНЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ 386

ПРИЛОЖЕНИЕ 9. АКТЫ ПРИНЯТИЯ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 402 

Введение к работе

Актуальность темы.

На протяжении последних десятилетий деформационные швы (ДШ) автодорожных мостов оставались, и остаются по сей день, одними из наименее надежных конструктивных элементов мостовых сооружений. Неисправности ДШ могут приводить к существенным повреждениям конструкций моста: пролетных строений, опор, опорных частей, подферменников, опор, мостового полотна - словом, всех основных элементов мостового сооружения. Кроме того, от состояния ДШ непосредственно зависит степень безопасности движения по мосту, как транспорта, так и пешеходов.

За рубежом уже достаточно давно ДШ проектируются на основании тщательно проработанных и научно обоснованных методов расчета, а изготавливаются с жесткими допусками из качественных и долговечных материалов, отвечающих высоким требованиям по прочности и выносливости. По сложности конструкции, характеру работы и специфике изготовления зарубежные ДШ мостовых сооружений относятся больше к механизмам, нежели к строительным конструкциям.

В России до последнего времени бытовал подход к ДШ как к вспомогательным конструкциям, проектированием и изготовлением ДШ зачастую приходилось заниматься самим мостостроительным организациям, применяя для расчета ДШ общие подходы к расчету элементов мостов. Не было выпущено ни одного нормативного документа, определяющего порядок проектирования (расчета) и изготовления ДШ. Все перечисленное привело к тому, что на российских мостах ДШ редко служат более 20 лет, а в среднем - выходят из строя в течение 6-8 лет; постоянные протечки сквозь ДШ на протяжении всего срока эксплуатации приводят к снижению срока службы моста.

В последние годы в России намечается тенденция к выработке качественно иного подхода к проектированию и эксплуатации мостовых сооруже ний, связанного с повышением внимания к таким элементам моста, как ДШ, опорные части и т.д. и к переоценке их роли в составе мостовых сооружений. Возникла необходимость отчетливого понимания специфики работы ДШ в мостовом сооружении, выработки требований к этим устройствам, создания руководств по проектированию и изготовлению ДШ. Однако пробел в этой области оказался настолько значительным, что единственным выходом на период его восполнения стало применение для отечественных мостов зарубежных конструкций ДШ. Это породило новую проблему. Российский инженер-мостовик буквально потерялся среди многообразия хлынувших с зарубежных рынков конструкций, не в силах даже выбрать, в отсутствие объективной информации, конструкцию ДШ для применения. Нередки случаи, когда на отечественных мостах применяются ДШ, эксплуатация которых запрещена в ряде зарубежных стран национальными нормами. И дело даже не в том, что зарубежные ДШ не всегда оказываются действительно качественными конст-рукциями, а в том, что даже качественные ДТП часто применяются не по назначению - в недопустимых для данной конструкции условиях эксплуатации.

Парк ДШ на отечественных мостах изношен и морально устарел, что влечет за собой необходимость замены этих конструкций новыми, более совершенными и эффективными. Вместе с тем, в нашей стране только зарождаются традиции обоснованного проектирования и назначения для применения конструкций ДШ, в связи с чем возникает проблема анализа применимости современных ДШ в различных условиях, разработки методов их проектирования и расчета с учетом реальных условий эксплуатации. Эти обстоятельства и определяют актуальность диссертационной работы.

Цель диссертационной работы: выполнить систематизацию и анализ информации о достоинствах, недостатках, областях применения ДШ различной конструкции с целью отбора наиболее надежных и рациональных конструктивных решений ДШ; разработать методику обоснованного выбора конструкции ДШ для заданных условий эксплуатации, разработать методику рас чета ДШ, которые в ближайшем будущем будут наиболее востребованными для применения в отечественных мостовых сооружениях.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- систематизация и анализ информации о существующих конструкциях ДШ, их достоинствах, недостатках, ограничениях области применения, характерных дефектах;

- разработка и обоснование новой классификации ДШ, в основу которой положены более актуальные принципы деления ДШ на типы и дальнейшей внутренней группировки на подтипы;

- разработка методики выбора ДТП для применения в зависимости от различных факторов, влияющих на выбор ДШ, с учетом их возможного изменения на этапе эксплуатации ДТП;

- выявление сценариев разрушения, обоснование деформационной модели щебеночно-мастичного (ЩМ) материала заполнения штрабы щебеночно-мастичного деформационного шва (ЩМДІІІ), выбор расчетной схемы ЩМДТЇЇ и формулировка основных расчетных случаев, характерных для этого ДТП;

- разработка методики компьютерного расчета ЩМДШ, учитывающей поведение ЩМ материала при разных температурах и схемах нагружения;

- разработка и реализация на современном языке программирования расчетной программы, использующей методику расчета ЩМДШ;

- исследование с помощью разработанной компьютерной программы работы ЩМДШ и разработка по итогам исследования способов модификации конструктивного решения ЩМДШ для улучшения его работы и снижения стоимости.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- проведены систематизация и анализ информации о существующих конструкциях ДТП, их достоинствах, недостатках, ограничениях области применения, характерных дефектах на основе накопленного опыта эксплуатации;

- собраны и систематизированы по определенным приоритетам требования к конструкциям ДШ, к порядку их проектирования и эксплуатации;

- сформулирована, обоснована и предложена к использованию классификация ДТП, корректно разделяющая конструкции ДТП на типы;

- на основе анализа накопленного опыта выявлены типы и отдельные марки ДШ, наиболее совершенные с точки зрения потребительских свойств, а также выявлены наиболее востребованные для отечественного мостостроения типы ДНІ;

- разработана методика выбора ДШ для применения в зависимости от различных факторов, влияющих на выбор ДШ, с учетом их возможного изменения на стадии эксплуатации;

- разработана расчетная модель и методика расчета ЩМДШ;

- разработана компьютерная программа, реализующая разработанную методику расчета ЩМДШ;

- с помощью разработанной программы исследовано поведение ЩМДШ в различных условиях;

- на основе анализа результатов компьютерного моделирования сформулирован ряд технических решений, позволяющих улучшить работу ЩМДШ.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- проведенный анализ конструктивных решений и опыта эксплуатации ДШ выявил наиболее перспективные конструкции ДШ, а также конструкции с неустранимыми недостатками, что позволит проектировщикам сконцентрировать свое внимание на совершенствовании удачных решений и избежать использования заведомо ненадежных;

- предложенная классификация ДШ позволит инженеру четче представлять область применения и особенности конструкции ДШ по названию ее типа и подтипа, а также устраняет неточности и путаницу в классификации, используемой в настоящее время;

- разработана методика подбора ДШ, позволяющая обоснованно выбирать ДШ для применения в мостовом сооружении, что позволит значительно снизить процент применения ДШ не по назначению;

- разработана методика расчета ЩМДШ, учитывающая особенности поведения ЩМ материала заполнения ДШ;

- разработана программа расчета ЩМДШ, реализованная на современном языке программирования, что позволяет использовать эту программу в повседневной инженерной практике;

- с помощью указанной программы исследована работа ЩМДШ и на основании результатов численного моделирования предложен ряд технических решений, повышающих надежность ЩМДШ, при снижении их стоимости.

Реализация работы.

Результаты работы, изложенные в подготовленных в соавторстве монографии и учебном пособии, успешно используются организациями, связанными с проектированием и строительством мостовых сооружений, такими как ФГУП «Росдорнии», ОАО «Мостострой-11» и ОАО «Волгомост» при выборе ДШ для применения в мостовых сооружениях и анализе причин их повреждений. В Саратовском государственном техническом университете (СГТУ) и в ряде других вузов страны результаты работы используются преподавателями при подготовке к лекциям и практическим занятиям со студентами специальности 270201 «Мосты и транспортные тоннели». Кроме того, автором работы совместно с И.Г. Овчинниковым и В.Н. Макаровым создан и поддерживается веб-сайт (адрес в Интернете: http://defshov.am-bridge.net/), посвященный ДТП и сопутствующим вопросам.

Достоверность результатов работы обеспечивается верификацией построенных моделей, сопоставлением результатов численного моделирования с имеющимися экспериментальными данными, а также с некоторыми результатами численного моделирования, произведенного другими авторами. В части анализа конструктивных решений, достоинств и недостатков ДТТТ достоверность обеспечивается сопоставлением большого количества данных обследований ДТП, проведенных как в России, так и за рубежом различными специалистами.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II и IV Международных научно-технических конференциях «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (г. Пенза, 2003,2005гг.); на студенческой научно-практической конференции «Проблемы железнодорожного транспорта в условиях реформирования отрасли» (г. Саратов, 2004, 2006 гг.); на Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (г. Саранск, 2004 г.), на Всероссийской конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (г. Камышин, 2005 г.); на семинаре «Совершенствование конструкторско-технологических решений при строительстве мостовых сооружений» (г. Саратов, 2005г.); на Всероссийском семинаре «Повышение безопасности дорожного движения путем применения современных технических средств организации дорожного движения на дорогах и искусственных сооружениях с использованием новых технологий и материалов» (г. Саратов, 2005г.); на Международном научно-методическом межвузовском семинаре «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь» (г. Могилев, 2005 г.); на I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы проектирова ния, строительства и эксплуатации транспортных сооружений» (г. Омск, 2006); на Международном семинаре «Конструкции покрытий проезжей части мостовых сооружений с интенсивностью движения более 7-8 тысяч авт/сут. с учетом климатических условий г. Москвы» (г. Москва, 2006г.); на Всероссийской конференции «Прогрессивные технологии в обучении и производстве» (г. Камышин, 2006 г.). Работа докладывалась на расширенном заседании кафедры «Мосты и транспортные сооружения» СГТУ в ноябре 2006г., а также на расширенном заседании кафедры «Мосты и сооружения на дорогах» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (ВолгГАСУ).

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы отражены в 12 публикациях, в том числе в одной монографии и одном учебном пособии.

Объем работы.

Диссертация объемом 201 страница машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 111 наименований, 9 приложений и включает 130 рисунков и 20 таблиц.

На защиту выносятся:

- результаты анализа конструктивных решений ДШ, опыта их применения, достоинств и недостатков, характерных дефектов;

- предложенная в работе классификация конструкций ДШ на типы;

- методика выбора ДШ для применения в зависимости от различных факторов, влияющих на выбор ДШ;

- модель ЩМ материала заполнения штрабы ЩМДШ и расчетная схема ЩМДШ;

- методика компьютерного расчета ЩМДШ;

- результаты моделирования работы ЩМДШ с помощью разработанной компьютерной программы;

- основные конструктивные решения, позволяющие повысить надежность ЩМДШ, а также снизить его стоимость.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы и основные задачи исследования, научные результаты и аргументирована практическая ценность, приведено краткое содержание ее глав.

Первая глава диссертации посвящена описанию конструктивных решений ДШ, существующих и применяющихся в России и в мире на сегодняшний день. Приведены также сведения об опыте применения различных конструкций ДШ и описаны выявленные на практике характерные дефекты и повреждения этих ДШ. Также приводится существующая в настоящее время классификация ДШ. В ее основу был положен принцип перекрытия деформационного зазора. Недостатки данной классификации рассмотрены во второй главе.

В первой главе также содержится оценка интенсивности деградации ДШ в эксплуатируемых мостах. Показано, что в результате накопления повреждений, в ДНІ появляются протечки, за счет чего долговечность пролетных строений и опор снижается в среднем на 50-70%. Кроме того, поврежденные ДШ сильно влияют на безопасность движения по мосту. Чем больше износ ДШ, тем меньше предельно допустимая безопасная скорость.

Также в первой главе собраны и упорядочены современные требования к ДШ в зависимости от приоритета групп потребителей, выдвигающих данные требования.

Кроме того, приведен обзор работ, посвященных ДШ.

Во второй главе содержится анализ данных, приведенных в первой главе. Подробно описаны недостатки существующей классификации ДНІ и обоснованы преимущества новой. Предложенная 30 лет назад классификация устарела и не учитывает некоторые новые типы ДШ. Ряд конструкций ДШ по этой классификации можно равноправно отнести сразу к нескольким типам ДШ, что создает путаницу в терминах. Новая классификация максимально опирается на существующую классификацию, но имеет однозначную трактовку категорий и включает в себя все современные конструкции ДШ.

К устаревшим типам ДШ, на основании анализа данных, изложенных в первой главе, относятся ДТП перекрытого типа. Все ДНІ перекрытого типа имеют общую изначально неудачную компоновку, согласно которой они выполнены так, что вся конструкция ДШ находится в зоне действия вод, собирающихся с проезжей части. Во всем мире ДШ перекрытого типа уже не производятся и не применяются на вновь строящихся мостах. Исключение составляют гребенчатые ДШ.

Не рекомендуются к применению и ДШ с монолитными армированными компенсаторами (подтип ДШ с упругим компенсатором). Опыт применения таких конструкций на МКАД был неудачным.

К перспективным и рекомендуемым к применению типам ДШ отнесены: ДШ закрытого типа и ДШ заполненного типа, ЩМДШ, однопрофильные ДШ с упругим компенсатором и многопрофильные ДШ с упругим компенсатором.

Анализ эксплуатации ДШ в городских мостах показывает, что ДШ, работающие под высокой интенсивностью движения, часто выходят из строя в течение короткого срока (1-2 года или несколько больше) из-за быстрого образования колеи и выбоин в прилегающем покрытии. В связи с этим, в работе предлагается использовать новое конструктивное решение - согласующую переходную зону. Согласно предложенной концепции, такая зона должна иметь плавно изменяющуюся по длине жесткость, повышающуюся от показателя жесткости дорожной одежды до показателя жесткости конструкции ДШ при движении по направлению к ДШ.

Далее произведена оценка потребности в ДШ различных типов (на основании исследований В.И. Шестерикова). На основании анализа этих и других данных сделан вывод, что самой востребованной конструкцией ДШ в ближайшее время станут ЩМДШ, рассчитанные на перемещения до 50 мм.

В третьей главе описана методика подбора ДШ для применения. Необходимость разработки такой методики назрела давно, поскольку применение ДШ не по назначению является наиболее распространенной ошибкой при проек тарований мостовых сооружений. В основу методики положен поэтапный порядок выбора ДТП.

На первом этапе учитывается соответствие конструктивного решения мостового сооружения (включая конструкцию дорожной одежды) конструкции ДШ. На втором этапе выбираются марки ДШ, хорошо зарекомендовавшие себя в условиях эксплуатации, близких к заданным. В работе приведен рекомендуемый порядок рассуждений. На заключительном этапе выбирается типоразмер ДШ, для чего необходимо определить пространственные перемещения торцов пролетного строения. При этом должны быть учтены все влияющие на величину и направление перемещений факторы, а также возможность изменения этих факторов в будущем.

Значительно облегчить процесс выбора ДШ для применения позволяет база данных по конструкциям ДШ, структура которой также предложена в работе.

Четвертая глава посвящена разработке методики расчета конструкции ДШ, наиболее необходимой для отечественного мостостроения. Согласно результатам, полученным во второй главе, такой конструкцией является ЩМДШ. Задача расчета ЩМДШ сводится к расчету ЩМ материала заполнения штрабы. Анализ результатов экспериментов, проведенных за рубежом, показал необходимость учета зависимости физико-механических характеристик ЩМ смеси от температуры окружающей среды. Задача расчета путем принятия обоснованных гипотез сводится к плоской задаче теории упругости. Учет воздействия температуры не требует решения задачи термоупругости, поскольку можно считать, что распределение температуры в материале равномерное. В предложенной методике расчета учтена также зависимость свойств материала от температуры.

Разработанная методика расчета реализована в разработанной программе расчета ЩМДШ. Полученный при моделировании с ее помощью характер распределения напряжений подтверждается результатами натурных обследований и лабораторных испытаний ЩМДШ.

По результатам моделирования предложена формула для приближенного назначения размеров ЩМДШ. Точное конструирование должно производиться на основе расчета с учетом свойств конкретного ЩМ материала.

Установлено, что большая часть ЩМДШ оказывается нерационально использованной, поскольку в основном деформируется только область вблизи подвижного торца опорной пластины. В связи с этим, рекомендована для применения конструкции ЩМДІІІ, позволяющие лучше использовать ЩМ материал и существенно сократить его потребление. В главе приведена также технология устройства ЩМДІІІ.

Пятая глава содержит описание основных путей дальнейшего развития и совершенствования конструкций ДНІ. Подробно рассмотрены вопросы организации мониторинга поведения и состояния ДНІ. В качестве наиболее перспективных путей совершенствования конструкций ДШ отмечены следующие направления: развитие методов расчета ДНІ; создание методик определения перемещений торцов пролетных строений от различных факторов; подбор отечественных материалов, пригодных для изготовления современных конструкций ДШ.

Автор приносит свою глубокую благодарность д.т.н., проф. Овчинникову И.Г. за постоянное внимание и неоценимую помощь в работе над диссертацией, к.т.н. Макарову В.Н. за консультации и ценные советы, данные в ходе выполнения работы. Также автор благодарит ООО «Дефшов» (г. Москва) в лице директора Овсянникова СВ. за предоставленную возможность ознакомиться с опытом устройства, эксплуатации и ремонта современных ДШ автодорожных мостов.

Похожие диссертации на Совершенствование проектирования деформационных швов автодорожных мостов с учетом особенностей эксплуатации