m_0867

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Рис. 9. Разбиение на КЭ в 3D:

а – система «свая–грунт» в лотке; б – модель сваи

На рис. 10 представлен пример сравнения результатов расчета в программном комплексе Midas GTS 2013 с результатами лотковых испытаний применительно к свае c d = 4 см и L = 30 см.

Рис. 10. Сравнение результатов расчета сваи в Midas GTS 2013

срезультатами лотковых испытаний

Входе проведения исследования были сделаны следующие выводы:

1. Моделирование в ПК Midas лотковых и натурных экспериментов показывает достаточно хорошую сходимость получен-

101

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

ных результатов (максимальное расхождение результатов 38 %, среднее – 17 %).

2.Во всех случаях перемещения, рассчитанные в Midas GTS 2013, оказались несколько больше, чем определенные по результатам лотковых испытаний (применительно к нагрузкам, не превышающим 60–70 % от фактической несущей способности). Если величина нагрузки превышает 60–70 % от фактической несущей способности, то в результате расчета программа выдает предупреждение о несоответствии принятой модели грунта: «Unable to continue the calculation. Choose another model of soil, taking into account the formation of plastic zones».

3.Учет особенностей контакта между сваей и грунтом (введение контактных элементов) существенно улучшает качественную и количественную картину результатов расчета.

4.Результаты расчета сваи как 3D-линии хорошо согласуются

срезультатами расчета сваи как 3D-тела (максимальное расхождение результатов расчета 16,7 %), что позволяет и далее производить расчет, моделируя сваю как 3D-линию, это существенно уменьшает стоимость и время расчета (расчет сваи как 3D-тела занимает значительно больше времени (один расчет – в среднем 5–9 ч), в то время как расчет сваи как 3D-линии занимает 10–28 мин).

5.Полученные результаты тестовых расчетов позволяют в дальнейшем использовать МКЭ и ПК Midas в численном исследовании влияния отдельных факторов на несущую способность.

Библиографический список

1.СНиП 2.02.03 85. Свайные фундаменты (Актуализированная ре-

дакция). М., 2011.

2.Королев К.В., Полянкин А.Г. Расчет несущей способности сваи на

горизонтальную и моментную нагрузки // Вестник СГУПСа. Новосибирск, 2010. С. 34 39.

3.Ускорение научно-технического прогресса в фундаментостроении. Сб. науч. тр. В 2 т. Т. 2. Методы проектирования эффективных конструкций оснований и фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова; Под общ. ред. В.А. Ильичева. М.: Стройиздат, 1987. 280 с.

4.Midas IT Россия и СНГ [Электронный ресурс]. URL: http://gts.midasit.co.kr (дата доступа: 10.10.2013 г.).

102

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

УДК 624.21.044

В.Г. Чижиков, Е.М. Лебедева

ОБ УЧЕТЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СМЕЩЕНИЕ БАЛАНСИРА ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ОПОРНОЙ ПЛИТЫ

Наблюдения за деформациями моста велись различными авторами по различным методикам. Сотрудники мостостанции За- падно-Сибирской железной дороги регулярно измеряют расстояние между концами пролетных строений (l). При этом температурные перемещения вычисляют в соответствии с проектом, учитывая коэффициент температурного расширения сооружения, равный 0,000018 град-1 для пролетных строений 1-го пути (табл. 1).

Таблица 1

Значения нормальных отклонений оси шарнира относительно оси опорной плиты

Для двупутного моста длиной 109,2 м с девятью пролетами установлено, что температурный коэффициент удлинения для

пролетного строения равен 0,0000098 град-1 1 , т.е. меньше коэффициента линейного расширения стали.

Разные методики учета температурных деформаций представлены на графике (рис. 1).

Рис. 1. Графики температурных деформаций:

- - - - - температурные деформации по данным

мостостанции ЗападноСибирской железной дороги;

------ температурные деформации по данным НИИЖТа

103

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Работу пролетных строений 2-го пути значительно усложняет наличие мощной железобетонной плиты автомобильного проезда, сооруженного в 1954–1959 гг.

Произведены наблюдения и анализ измерения расстояний между пролетными строениями нечетного пути. Измеряли расстояния l между концами пролетных строений опор, замеры вели в течение 17 месяцев до 10 ч в ясные и круглосуточно в пасмурные дни. В это время температура металла пролетного строения равна температуре воздуха [1].

Для определения наклона опор производили нивелирование 20 осадочных марок на пяти опорах № 9–5 (рис. 2).

Рис. 2. Схема положения осадочных марок

Расчет показал, что нивелирование необходимо производить по III классу точности [2], поэтому для определения вертикальных, продольных и поперечных смещений опор выбраны нивелиры Н3 и Ni025 c двумя трехметровыми и одной метровой рейками. Выполнено восемь нивелировок моста. Наблюдение расстояний между пролетами производили за всеми опорами моста. Измерения велись в основном один раз в месяц.

На рис. 3 отмечена обратная зависимость между величинами l и t, т.е. с ростом температуры воздуха уменьшается величина зазора и наоборот. Отмечены сезонные изменения расстояния. Однако линейные измерения принято оценивать не абсолютными значениями, а относительной величиной. Это зависит от того, что на результаты измерений влияют систематические ошибки. Изменение расстояния между пролетными строениями зависит от длины пролетного строения, а не от его величины.

На графиках (рис. 4, 5) приведена зависимость относительной величины смещения от температуры воздуха во времени.

Расстояния приведены к нулевой температуре по формуле 1] lt = lизм – 1,07t,

104

αL = 0,0000098 · 109200 = 1,09,

где L – длина пролетного строения, мм.

Рис. 4. Сезонные колебания относительных расстояний на опоре № 6

105

Рис. 5. Сезонные колебания относительных расстояний на опоре № 7

С подъемом температуры отмечается изменение расстояния между пролетными строениями. При изменении температуры на 15,5–23,5° регистрируется сдвижка опорных частей, хотя сила трения в подвижных опорных частях достаточно велика. Так, в июле-сентябре температура повысилась на 18–21°, а в июлеавгусте – на 17–23,5°, зафиксировано уменьшение расстояния между пролетными строениями на опорах № 6 и № 7. В январефеврале температура снизилась на 15,5°, а расстояние увеличилось. Аналогичная картина и на опоре № 8. При удлинении или сокращении пролетное строение тянет за собой опору под действием сил трения в подвижных опорных частях. При меньшей амплитуде изменения температуры, очевидно, происходит перемещение опор при неизменном положении пролетного строения. Наблюдения регистрируют упругие деформации опор, происходящие в результате действия горизонтальных сил трения, возникающих в подвижных опорных частях.

Построены графики зависимости между температурой воздуха и расстоянием между пролетами, приведенным к нулевой температуре. Для установления аналитической зависимости величины смещения от температуры воздуха по данным измерений на опоре № 4 (располагающейся на суходоле) выполнена обработка

материалов по способу наименьших квадратов 3 . Решая нормальные условные уравнения типа

li = а + bti,

106

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

16a + [t] b = [l],

t а + t2 b = lt ,

получили параметры a и b для опор. Расчет коэффициентов а и b приведен в табл. 2.

Таблица 2

Определение расчетных параметров для вычисления коэффициентов а и b

107

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

Наблюдается линейная зависимость между этими величинами. Расчеты по способу наименьших квадратов показали, что средняя квадратическая ошибка измерения расстояния между

пролетными строениями составляет 2,7 мм. Изменение величи-

ны расстояния l на опоре № 9 (устой) не превышает 2 мм. Береговая опора работает в наиболее сложных условиях, так как с одного берега на другой идет большой подъем местности. Составы идут на двойной тяге, поэтому пролетное строение 9–8 длиной 22,8 м воспринимает тормозные усилия как со спуска составов под уклон. Также создаются значительные горизонтальные силы, когда электропоезда набирают скорость, при движении на подъем в обратном направлении. Эти силы оказывают влияние и на опоры № 8 и № 7.

По результатам измерений построены графики зависимости расстояния между пролетными строениями, приведенными к нулевой температуре, во времени. Пролетное строение 9–8 жестко закреплено на опоре № 9. Это оказывает влияние на характер изменения величины зазора на опоре № 8 (рис. 7).

108

При изменении температуры расстояние остается постоянным до тех пор, пока сила, вызванная изменением длины пролетного строения, не превзойдет силу трения в опорных частях, величина скачка составляет 15–20 мм.

Анализ графиков вертикальных осадок за 16 лет показывает, что величины превышений между осадочными марками находятся в пределах точности измерений. Крена опор № 5, 6, 7, 8 и 9 не зафиксировано.

Библиографический список

1.Нижевясов В.В., Ильин Г.В. Некоторые особенности измерения смещения мостовых опор в плане в процессе эксплуатации // Исследование работы искусственных сооружений: Тр. НИИЖТа. Вып. 157. Новосибирск, 1974.

2.Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов. М.: ЦНИИ ГАиК, 2003.

3.Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.:

Госизд-во физ.-мат. лит-ры, 1959. 607 с.

109

Железные и автомобильные дороги в сложных условиях

УДК 528.48:625.8

Ю.А. Марин, Д.В. Макаров

ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РОВНОСТИ ПОКРЫТИЯ УЧАСТКА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Характеристика участка автомобильной дороги

Участок автомобильной дороги Н-2107 Инская – Барышево – 39 км «К-19р», на котором выполнялись полевые измерения, расположен на ПК 186+00 – 194+00 (в районе о. п. Геодезическая Западно-Сибирской железной дороги). По состоянию и интенсивности движения транспорта дорога может быть отнесена к IV категории, но участок размещен в пригородной зоне и по степени важности для целей ремонта и реконструкции относится к объектам первой очереди [1, 2].

Рельеф, по которому проходит автомобильная дорога, в основном представляет плоскую равнину с понижением профиля дороги на 7–12 м в местах пересечения русел малых рек и ручьев. Грунты в этих местах и ближайших к трассе дороги обнажениях представлены легковыветривающимися сланцевыми горными породами, пылеватыми суглинками и глинами.

Земляное полотно автомобильной дороги устроено в насыпи из боковых резервов и размещено на местности с незначительным уклоном насыпями высотой 0,5–2 м. В местах пересечения водотоков размещены железобетонные трубы диаметром 1 м, и высота насыпи редко превышает 3–4 м. Расположенное в 111-й климатической зоне земляное полотно автомобильной дороги, отсыпанное разнородными грунтами, часто пылеватой консистенции, находится в отдельных местах в условиях недостаточно обеспеченного стока [3].

Формирование пучинистых бугров обычно происходит при неблагоприятном стечении погодных гидрологических факторов, ранее не проявлявшихся. Дополнительно на рассматриваемом участке нарушению целостности дорожного покрытия способствовал следующий фактор. По свидетельству одного из авторов, в 90-х годах неизвестной строительно-дорожной организацией на этом участке производился ремонт одежды проезжей части. Пучинистые бугры срезались бульдозером, места образования ям и

110