Определение горизонтальной нагрузки
Проверка против сдвига по подошве подпорной стенки
Коэффициент скольже- |
FS = |
|
γ H Lr tg ϕ |
= |
19 8 2,7 tg35 |
=1,5 |
|
|
1 γ H 2 Ka |
0,5 |
19 82 0,27 |
|
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минимальная |
длина |
L = |
3 H Ka = 3 8 0,27 |
= 2,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
армирующей прослойки |
r |
4 |
|
tg ϕ |
|
|
|
4 tg35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка |
устойчивости на опрокидывание |
|
|
|
Коэффициент надежно- |
|
|
W |
|
Lγ |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
33,4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FS = |
|
|
|
|
|
|
= 3 |
|
|
Lr |
|
|
|
= |
|
|
= 2,01 |
сти |
|
|
E |
H |
|
|
H 2 Ka |
82 0,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минимальная |
длина |
Lr = |
2 |
H |
2 |
Ka = |
|
|
2 |
|
8 |
2 |
0,27 = 3,4 м |
армирующей прослойки |
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка по |
несущей способности грунта основания |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксцентриситет равно- |
|
E H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
действующей |
нормаль- |
|
|
|
|
γ H 2 K |
a |
|
|
= H |
2 |
Ka ≤ |
Lr |
|
ных напряжений, дей- |
е = |
|
3 |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
ствующих на основание |
|
|
Rz |
|
|
|
|
|
|
γ H Lr |
|
|
|
|
|
|
6 Lr |
|
6 |
|
подпорной стенки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минимальная |
длина |
Lr ≥ H |
Ka |
|
≥8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35° |
|
= |
3,6 м |
армирующей прослойки |
|
tg 45°− |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допустимая нагрузка на грунт (при принятой длине армирования 6 м)
σ |
z,b |
= |
Rz |
|
= |
γ H Lr |
= |
|
|
γ H |
= |
|
19 8 |
=180,9 кН/м2 |
Lr − |
2e |
|
Ka H 2 |
|
|
Ka H 2 |
|
0,27 82 |
|
|
|
Lr −2 |
|
1− |
1− |
|
|
|
|
|
|
|
6 Lr |
|
3 |
L |
|
3 62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
Коэффициенты угла наклона равнодействующей силы и эксцентриситета
|
|
|
|
R |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
82 |
|
2 |
|
|
fqi = 1 |
− |
|
h |
|
|
= 1 |
− |
|
|
|
|
|
|
= 0,72 |
|
R |
+ B′ c′ ctg(ϕ) |
480 +5,0410ctg35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fci = fqi − |
1− fqi |
|
= 0,72 |
− |
1 |
−0,72 |
= 0,71 |
|
|
|
|
|
Nc tg(ϕ) |
46,1 tg35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fγi = ( fqi ) |
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
= (0,72)2 |
= 0,8 |
|
|
|
481
Определение горизонтальной нагрузки
Несущая способность грунта (при принятом заглублении 0,4 м, равном высоте двух блоков)
quit = γ D +c Nc fci + γ D (Nq −1) fqi + 12 γ B′ Nγ fγi =
=19 0,4 +10 46,10,71+19 0,4(33,3 −1) 0,72 +
+0,5 19 5,04 48,030,8 = 2351,35 кПа
Запас прочности грун- |
FS = |
qult |
= |
2351,35 |
=12,99 |
σ′z,b |
|
тового основания |
|
|
180,9 |
|
Выводы
1.Выполненные расчеты показали, что принятая конструкция армогрунтовой подпорной стенки обладает большим запасом прочности на внешнюю устойчивость, FS =12,99.
2.В результате расчетов были получены следующие значения минимально необходимой длины армирующих прослоек: 2,7 м – при проверке против сдвига по подошве подпорной стенки; 3,4 м – при проверке устойчивости на опрокидывание; 3,6 м – при проверке по несущей способности грунта основания. Все эти значения значительно меньше принятой в конструкции длины армирования, равной 6 м.
3.Заглубление подошвы подпорной стенки в грунт основания по результатам расчета не требуется. Однако из соображений безопасности для предотвращения разрушения подпорной стенки в случае непреднамеренных раскопок принимается заложение подошвы на глуби-
ну 0,4 м.
Список литературы
1.Телегин В.Г., Клевеко В.И. Проблемы транспортной системы города Перми и пути их решения // Сб. науч. тр. SWorld. – Одесса, 2014. –
Т. 1, № 1. – С. 11–17.
2.Третьякова П.А., Клевеко В.И. Современные методы повышения эффективности транспортных систем городов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2012. – № 1. – С. 101–108.
3.Третьякова П.А., Клевеко В.И. Современные подходы к проектированию транспортных систем городских территорий // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2012. – Т. 2. –
С. 155–161.
482
4.Половникова А.Э., Клевеко В.И. Выбор рационального типа пешеходных переходов с учетом безопасности движения пешеходов // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2012. – Т. 2. – С. 356–362.
5.Соколова В.Д., Клевеко В.И. Экономическое обоснование применения армированного грунта в конструкциях устоев мостов // Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований: материалы V Междунар. науч.-практ. конф., North Charleston, USA, 22– 23 декабря 2014 г. – North Charleston, 2015. – Т. 1. – С. 85–87.
6.Соколова В.Д., Клевеко В.И. Основные положения по расчету армогрунтового устоя моста // Будущее науки – 2014: сб. науч. ст. 2-й Междунар. молодеж. науч. конф.: в 3 т. / отв. ред. А.А. Горохов. –
Курск, 2014. – С. 236–239.
7.Методы строительства армогрунтовых конструкций: учеб.-ме- тод. пособие / В.Г. Офрихтер, А.Б. Пономарев, В.И. Клевеко, К.В. Решетникова. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – 145 с.
8.Клевеко В.И. Оценка величины осадки фундамента на глинистых основаниях, армированных горизонтальными прослойками // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. – 2012. – № 1. – С. 89–98.
9.Клевеко В.И. Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве в условиях Пермского края // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2013. – № 1. – С. 114–123.
10.Некоторые результаты исследований армогрунтовых оснований / Д.Г. Золотозубов, В.И. Клевеко, А.Б. Пономарев, Р.С. Нестеров // Актуальные проблемы геотехники: сб. ст., посвящ. 60-летию проф. А.Н. Богомолова / ВолгГАСУ. – Волгоград, 2014. – С. 165–171.
11.Клевеко В.И. Исследование работы армированных глинистых оснований // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2014. –
№4. – С. 101–110.
12.Клевеко В.И. Оценка напряженно-деформированного состояния армированных оснований в пылевато-глинистых грунтах: дис. … канд. техн. наук. – Пермь, 2002. – 152 с.
13.Пономарев А.Б., Татьянников Д.А., Клевеко В.И. Определение линейной жесткости геосинтетических материалов [Электронный ре-
сурс] // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер. Политематическая. – 2013. –
Вып. 2(27). – URL: http://vestnik.vgasu.ru/attachments/Ponomarev TatyannikovKleveko-2013_2(27).pdf.
14.Татьянников Д.А., Клевеко В.И. Исследование характера зависимости «деформация – линейная жесткость» для разных типов геосинтетических материалов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. – 2013. – № 1. –
С. 165–172.
15.Ehrlich M., Becker L. Reinforced soil walls and slopes: design and construction. – Sao Paulo: Oficina de Textos, 2010. – P. 89–93.
Об авторах
Синани Карина Левоновна (Пермь, Россия) – студентка, Пермский национальный исследовательский политехнический университет
(614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: karina.sinani@ yandex.ru).
Соловьева Оксана Владимировна (Пермь, Россия) – студентка,
Пермский национальный исследовательский политехнический универ-
ситет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: o-solovieva93@ yandex.ru).
Клевеко Владимир Иванович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительное производство и геотехника», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: vlivkl@mail.ru).
УДК 666.964.32
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ МУНИЦИПАЛЬНОГО ДОРОЖНОГО ХОЗЯЙСТВА В АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ДИСЛОКАЦИИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДОВ
Д.А. Скоробогатченко
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет, Россия
Рассматриваются вопросы, связанные с размещением и выбором мощности асфальтобетонных заводов для удовлетворения потребности городского дорожного хозяйства в асфальтобетонных смесях. Рассматриваются факторы, определяющие дислокацию завода и приводится формализация комплексной задачи управления размещением асфальтобетонных заводов с целью максимизации суммарного экономического эффекта.
Ключевые слова: оптимизация дислокации, выбор мощности, асфальтобетонный завод, содержание городской улично-дорожной сети.
Обеспечение нормативного транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог наряду с прочими не менее важными факторами в значительной степени зависит от качества применяемых асфальтобетонных смесей [1]. Следовательно, без комплексной программы размещения и использования асфальтобетонных заводов (АБЗ), автоматизации управления и оснащения дорожно-строительных организаций новыми высокоэффективными и производительными смесителями невозможно повышение эффективности функционирования дорожного хозяйства страны [2].
Проблема выбора места дислокации и мощности АБЗ для обеспечения потребности города в асфальтобетонных смесях является комплексной, многофакторной и подверженной действию ряда вероятност- но-неопределенных факторов.
Городское хозяйство характеризуется определенной потребностью в асфальтобетонных смесях, поставляемых с нескольких АБЗ различной мощности для ремонта и содержания муниципальных автомобильных дорог. Целью исследований является разработка системы под-
держки выбора оптимального расположения АБЗ и их мощности для удовлетворения потребности города в асфальтобетонных смесях. Для достижения поставленной цели авторами предлагается алгоритм, представленный на рисунке. Рассмотрим его.
На 1-м этапе алгоритма осуществляется ввод данных:
1. Потребность города в асфальтобетонной смеси. Матрица потребителей обозначена как Qij , где i и j – индексы местоположения потре-
бителя.
2.Координаты потенциального расположения поставщиков. Вектор поставщиков обозначен Mk , где k – число заводов.
3.Типы АБЗ, отличающиеся производительностью по выпуску смеси и удельными затратами на ее производство. Вектор типов АБЗ
обозначен ABZ p , где р – число типов АБЗ по производительности.
4.Затраты на производство условной тонны смеси в зависимости от мощности завода ZPp.
5.Расстояния от каждого потенциального месторасположения АБЗ до потребителей (для каждой точки расположения АБЗ вектора Mk не-
обходимо задать матрицу расстояний Sij до потребителей смеси).
6. Расстояния от каждого потенциального месторасположения АБЗ до поставщиков материалов (для каждой точки расположения АБЗ вектора Mk необходимо задать вектор расстояний поставки материалов
SMb , где b – количество используемых материалов для приготовления
асфальтобетонной смеси).
На 2-м этапе функционирования алгоритма осуществляется внешний цикл по перебору АБЗ по типам мощности. Данный цикл будет отвечать за подбор оптимальной пространственной конфигурации расположения заводов по мощности.
На 3-м этапе осуществляется расчет матриц суммарных затрат каждого АБЗ по сегментам поставки, т.е. для каждой точки потенциального расположения АБЗ вектора Mk необходимо рассчитать матрицу
суммарных затрат по производству и доставке асфальтобетонной смеси до каждого потребителя Zij . Общие затраты АБЗ на каждом сегменте
города представляют собой сумму транспортных затрат на подвоз компонентов и вывоз готовой продукции, а также производственных затрат.
486
Рис. Алгоритм выбора места дислокации и мощности АБЗ для обеспечения потребности городского дорожного хозяйства
487
На 4-м этапе осуществляется проверка выполнения условия соблюдения технологического времени. Для каждого месторасположения АБЗ Mk необходимо рассчитать две матрицы: одна будет содержать
данные о времени остывания смеси при ее транспортировке до каждого потребителя (Tostij), другая – данные о времени фактической доставки до каждого потребителя (Tdostij).
Потребитель, технологическое условие для которого не выполняется, должен быть исключен из клиентов рассматриваемого АБЗ.
На 5-м этапе осуществляется суперпозиция матриц затрат. В результате из k-матриц Zij необходимо получить одну составленную мат-
рицу затрат Zijmin и соответствующую ей матрицу пунктов снабжения Мsnabij, минимизирующих суммарные затраты.
На 6-м этапе осуществляется проверка двух подусловий: невозможность обеспечения всех потребностей города и одновременная поставка с двух заводов.
На 7-м этапе в результате выполнения цикла перебора АБЗ по мощности и суперпозиции матриц затрат в рамках каждой комбинации получаем набор сочетаний типов заводов по мощности ABZ p по числу
мест дислокации Mk , минимизированных по суммарным затратам Zijmin . Другими словами, есть двумерный массив АБЗ различной мощно-
сти и дислокации с минимальными затратами.
На 8-м этапе осуществляется выбор матриц, удовлетворяющих по производительности, таким образом, чтобы суммарная потребность обслуживаемых одним АБЗ сегментов не превышала его годовой производительности.
На 9-м, заключительном, этапе осуществляется итоговый выбор одного варианта с минимальными затратами (оптимальная комбинация мощности и расположения АБЗ).
Таким образом, можно сделать вывод, что авторами на основе предложенного перечня факторов разработана комплексная система оптимизации дислокации и мощности АБЗ и на ее основе реализован алгоритм, позволяющий минимизировать затраты при обеспечении потребности городской сети автомобильных дорог в асфальтобетонных смесях. Дальнейшая работа в направлении совершенствования предложенной методики моделирования выбора места размещения и мощности АБЗ позволит повысить эффективность использования бюджетных
средств и транспортно-эксплуатационные показатели городской улич- но-дорожной сети и получить значительный социально-экономический эффект.
Список литературы
1.Скоробогатченко Д.А., Ерохин А.В. Нечеткая нейросетевая модель для прогнозирования числа ДТП региона в условиях ограниченной информации // Вестник ВолгГАСУ. Строительство и архитектура. – 2014. – № 36(55). – С. 174–181.
2.Проект национальной программы модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года [Электронный ресурс] / Мин. транспорта и связи РФ, Федер. дор. а-во. – URL: http://mindortrans.donland.ru/ Default.aspx?pageid=51782 (дата обращения: 02.11.14).
Об авторе
Скоробогатченко Дмитрий Анатольевич (Волгоград, Россия) –
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Экономика и управление на предприятиях в дорожном хозяйстве», Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет (400074,
г. Волгоград, ул. Академическая, 1; e-mail: Skor2004@rambler.ru).
УДК 624.012.454
К ВОПРОСУ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, УСИЛЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
Д.Н. Смердов, М.Н. Смердов, Е.О. Селиванова
Уральский государственный университет путей сообщения, Екатеринбург, Россия
Рассматривается влияние внешних факторов на долговечность железобетонных элементов, усиленных композиционными материалами.
Ключевые слова: автодорожный мост, пролетное строение, композиционный материал, углеродное волокно, железобетонная балка.
На сети автомобильных дорог России эксплуатируется более 29 тыс. шт. железобетонных мостов, это примерно 70 % от общего количества капитальных мостов. Многие из них имеют различного рода дефекты и повреждения, которые могут снижать нормативный срок их эксплуатации, а в худшем случае и несущую способность. Для увеличения нормативного срока эксплуатации и восстановления несущей способности конструкций мостов могут выполняться различного рода работы, связанные с их ремонтом, усилением или реконструкцией, с заменой старых конструкций на новые.
Основными проблемными элементами железобетонных мостов являются пролетные строения, которые чаще всего становятся очагом снижения несущей способности моста в целом. Для восстановления несущей способности и продления срока эксплуатации пролетных строений мостов эффективно использовать современные технологии усиления композитными материалами (КМ) вместо замены пролетных строений на новые конструкции или использования старых технологий усиления. О целесообразности применения КМ при усилении железобетонных элементов говорят результаты многих экспериментальных исследований зарубежных и отечественных специалистов [1, 2].
Основным разрушающим фактором для бетона в процессе эксплуатации является попеременное замораживание и оттаивание. Железобетонный элемент, усиленный композитным материалом, представ-
