Секция «Теория и практика развития транспортных систем»


ПРИМЕНЕНИЕ БЕЗНАПОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТРУБ



страница48/57
Дата06.06.2016
Размер3.5 Mb.
1   ...   44   45   46   47   48   49   50   51   ...   57

ПРИМЕНЕНИЕ БЕЗНАПОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТРУБ

В ТРАНСПОРТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Ю.Р. Карликанов, Б.А. Ракитин, О.А. Ракитин

В настоящее время в результате применения передовых технологий и конструктивных решений использование в строительстве железобетонных труб во всем мире продолжает неуклонно расти. Правильно сконструированные подземные трубопроводы, будучи однажды проложены, сохраняют свою работоспособность без ремонтов и расходов на их обслуживание в течение многих лет. Сегодня в нашей стране появились новые технологические решения, обеспечивающие производство безнапорных железобетонных труб в широком диапазоне диаметров, и построены современные заводы для их изготовления.

В данной статье рассматривается внедрение в производство продукции, изготавливаемой по технологии немецкой фирмы «SCHLOSSER-PFEIFFER» на заводе строительных материалов ООО «ПКО «ЧелСИ» в городе Челябинске. Это железобетонные безнапорные трубы, предназначенные для прокладки подземных трубопроводов, транспортирующих самотеком, не заполняя все сечение трубы, бытовые жидкости и атмосферные сточные воды, а так же подземные воды и производственные жидкости, не агрессивные к железобетону и уплотняющим резиновым кольцам [2]. Самыми распространёнными являются безнапорные железобетонные трубы двух типов (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция

железобетонных труб:

а – продольное сечение трубы;

б и в – поперечные сечения трубы;

г – гибкий раструбный стык.


Исследование напряжённо-деформированного состояния безнапорных железобетонных труб. Исследования были проведены по методике, описанной в [3], и реализованы в программном комплексе Lira 9.2.

Расчётная схема железобетонной трубы была разбита на 290 конечных элементов типа пластина размером 50х100 мм [1]. Основание трубы моделировалось элементами с заданным коэффициентом отпора грунта [4].

Нагрузки на трубопровод были приняты по результатам статического расчёта (рис.2).

В результате проведённых исследований в программном комплексе Lira 9.2 было разработано 9 расчётных схем сегмента трубы диаметром условного прохода 400 мм в зависимости от расчётной высоты засыпки грунтом: 2 м, 4 м, 6 м и подстилающего основания: песок, глина, скала [5].

Результаты расчётов позволили установить зависимости численных значений осадок трубопровода от расчётной высоты засыпки грунтом и типа подстилающего слоя. Так, например, у песка она в 3,5 раза больше, чем у глины и в 15 раз больше, чем у скального грунта.

Напряжения, действующие в конструкции, также сильно зависят от высоты расчётного слоя засыпки грунтом. При глубине засыпки грунтом 6 метров они примерно в 1,3 раза выше, чем при 4 метрах, и почти в 2 раза, чем при 2 метрах.




Рис. 2. Сбор нагрузок на конструкцию:

а – нагрузки, действующие на конструкцию от вертикального и горизонтального давления грунта;

б – от временной нагрузки НК-80
Проведение лабораторных испытаний. Лабораторные испытания труб на прочность, трещиностойкость и водонепроницаемость проводились в испытательном центре строительных материалов, изделий и конструкций ГРЦ «КБ имени академика В.П. Макеева» по методике, описанной в [6].

При увеличении нагрузки до разрушающей образовались трещины по всей длине трубы под нагрузочной балкой, под опорами и по обеим боковым поверхностям (рис. 3).



Рис. 3. Разрушение железобетонной трубы при испытаниях

Лабораторные испытания показали, что:

1) характер напряжённо-деформированного состояния трубы, полученный при расчёте по разработанной расчётной схеме, подтвердился лабораторными испытаниями;

2) безнапорные железобетонные трубы, изготавливаемые ООО «ПКО «ЧелСИ» по технологии немецкой фирмы «SCHLOSSER-PFEIFFER», имеют резерв по прочности и трещиностойкости;

3) возможно дополнительное армирование железобетонных труб в тех участках конструкции, где произошло разрушение, с целью экономии арматуры в малонапряжённых местах конструкции.
Литература


  1. Карякин, А.А. Расчёт конструкций, зданий и сооружений с использованием персональных ЭВМ / А.А. Карякин. – Челябинск: ЮУрГУ, 2004. – 194 с.

  2. Сенкевич, Т.П. Железобетонные трубы / Т.П. Сенкевич, С.З. Рагольский, В.Н. Померанец; под ред. С.З. Рагольского. – М.: Стройиздат, 1989. – 272 с.

  3. СНиП 2.05.03–84* Мосты и трубы. – М.: Госстрой России, 2000.

  4. СП 32–105–2004 Метрополитены.

  5. Ракитин, Б.А. Исследование напряжённо-деформированного состояния безнапорных железобетонных труб с учётом свойств массива / Б.А. Ракитин, Б.В. Соловьёв // Строительная механика и расчёт сооружений. – Вып. 1. – 2008.

  6. ГОСТ 6482–88 «Трубы железобетонные безнапорные. Технические условия».


ВИБРОДИАГНОСТИКА ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НЕЖЕСТКОГО ТИПА ПО ВЕКТОРУ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ

В.И. Кычкин, В.С. Юшков

Повышения качества и надежности дорожных конструкций нежесткого типа, а также существенное улучшение условий безопасности автомобильного движения определяются совершенствованием технологий проектирования, строительства и эксплуатации дорог. При этом оказывается, что решение многих вопросов технологии производства и контроля качества транспортно-эксплуатационных параметров дорожных конструкций требуют не менее глубоких и обширных исследований, чем при решении задач, связанных с конструированием и выбором материалов дорожных слоев таких систем.

Из существующих методов технической диагностики в настоящее время все большее применение находит вибрационный способ контроля инженерных конструкций на основе функциональной вибродиагностики. В этом случае регистрируются и анализируются выходные характеристики колебательных процессов дорожных одежд и оснований дорог при воздействии на конструкцию движущихся транспортных средств [1].

Установление прямых корреляционных связей между диагностическими признаками и конструктивными параметрами дорожных конструкций возможно только в том случае, если объект диагностики наблюдаем по параметрам состояния и диагностического сигнала. Решающим правилом вибродиагностики автомобильных дорог может быть применение неравенства в виде:

|{К0} – {К}| ≤ {Δ},

где {К0} и {К} – векторы номинальных и текущих значений параметров; {К} є R – пространство допустимых параметров; {Δ} – вектор допусков по вектору параметров {К}.

Для целей экспресс-анализа технического состояния дорог нежесткого типа рассмотрим «усеченную» модель колебаний дорожной конструкции, охватывающей лишь начальный диапазон в окрестности наиболее информативного резонанса по направлению нормали к поверхности дорожного покрытия. Результаты прямых измерений вертикальных виброперемещений, виброскорости или виброускорений дорожных покрытий, смещенных относительно номинальных значений, дают возможность анализировать отклонения соответствующих жесткостей элементов вибросистемы, по вектору собственных частот (ВСЧ).

Очевидно, что расчетные параметры состояния, по которым принимается решение о транспортно – эксплуатационных показателях дороги, будут отличаться от фактических из – за различного рода помех, ошибок измерения и преобразования сигнала. Условия зашумленности сигнала учитываются наличием погрешности измерений, а отклонения в свойствах конструкции допусками на показатели дорог.

Свободные колебания двухмассовой модели дорожной конструкции представим в виде дифференциальных уравнений [2]:

m1 1 + C1(x1x2) = 0

m2 2 + C1(x1x2) + C2x2 = 0 ,

где m1 и m2 – прогиб верхнего и нижнего слоя; С1 и С2 – коэффициент жесткости дорожного покрытия и основания.

Если виброперемещения представить в виде х1=А1sin(ωt+φ1) и х2=А2sin(ωt+φ2), то соответствующие преобразования дают соотношение для определения собственных частот:

, с–1 (1)

Применяя аппарат теории функций чувствительности [3], характеризующих влияние j-го параметра вектора параметров К на i-ю координату вектора собственных частот системы. Оценим изменения параметров жесткости линейной системы С1 и С2 на уровне 5%-ного приращения .

Матрица чувствительности имеет вид:

Применяя соотношения в форме




и минимизируя функционал степени близости собственных векторов физического объекта и его математической модели, запишем два векторно – матричных уравнений:

. (2)

Решение уравнения (2) относительно δС1 и δС2 численным методом позволило установить значения изменений жесткостных параметров модели дорожной конструкции. Увеличение вектора собственных частот до 5% вызывается изменением вектора параметров математической модели, т.е.:



δС = [2,96 0,31]Т.

Такие изменения в диапазоне менее 1% от принятых жесткостей модели свидетельствуют о малой чувствительности диагностических параметров от структурных параметров дорожной конструкции и находятся на уровне допустимых погрешностей свойств материалов.

Совершенствование отраслевой системы диагностики автомобильных дорог на основе информационных технологий, адресного и эффективного планирования работ по ремонту и содержанию дорожной сети, обеспечение ее сохранности требует дальнейших исследований и решения прикладных задач, в том числе и задач вибродиагностики дорожных конструкций.
Литература
1. Илиополов, С.К. Динамика дорожных конструкций / С.К. Илиополов, М.Г. Селезнев, Е.В. Углова. – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2002. – 258 с.

2. Смирнов А.В., Андреева Е.В., Кузин Н.В. Гашение колебаний и резонанс в дорожных конструкциях / А.В. Смирнов, Е.В. Андреева, Н.В. Кузин – Наука и техника в дорожной отрасли. – №3 – 2006. – С. 39 – 41.

3. Методы теории чувствительности в автоматическом управлении / под ред. Е.Н. Розенвассера, Р.М. Юсупова. – Л.: Энергия, 1971. – 344 с.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   44   45   46   47   48   49   50   51   ...   57


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница