авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Расчета и проектирования больших мостов в сейсмоопасных районах

-- [ Страница 2 ] --

Для мостов на плотных основаниях в главе разработан метод, позволяющий задать частотно независимую модель, на основе теории упругого полупространства. Для этого в работе показано, что в реальном диапазоне частот для больших мостов зависимость жесткости от частоты не существенна. Демпфирование поворотных колебаний в этом случае может быть учтено введением в систему демпферов гистерезисного типа, характеризуемых коэффициентом неупругого сопротивления . Величина зависит от введенного в диссертационной работе безразмерного момента инерции фундамента .

В четвертой главе диссертации рассмотрено назначение расчетных схем мостов. При этом рассмотрены вопросы объединения моста в единую рамную систему за счет сил трения в опорных частях и рельсовом пути, а также несинхронность возмущения опор вследствие значительной протяженности моста.

Для учета сил трения в опорных частях и рельсовом пути в работе использовано 3 безразмерных параметра, введенных И.О.Кузнецовой и А.М.Уздиным и характеризующие взаимодействие опор, верхнего строения пути (ВСП) и пролетных строений.

Первый параметр - соотношение продольной жесткости ВСП Croad и изгибной жесткости опоры Cpier

. (1)

Второй параметр - приведенная характеристика сил сопротивления (объединения)

, (2)

где

- условный коэффициент трения в опорной части;

Qrails – несущая способность рельсов и контррельсов на продольную нагрузку; эта величина может достигать 100 кН на одну рельсовую нить;

m – масса опоры, приведенная к ее верху;

f – коэффициент трения в опорной части;

Третий параметр - показатель нагрузки рельсового пути

, (3)

где

– сейсмическая инерционная нагрузка;

mspan – масса пролетного строения; – коэффициент динамичности;

А – ускорение основания (в долях ускорения силы тяжести);

k1 – нормативный коэффициент предельных состояний.

При >1 сейсмическая сила превосходит объединяющие силы трения, и мост распадается на отдельно колеблющиеся опоры с закрепленными на них пролетными строениями.

Как показано в диссертации, для больших мостов параметр и формула для величины принимает вид:

(4)

Для тяжелых пролетных строений (mspan>800 т) характерные значения >4. Величина для катковых и валковых опорных частей, применяемых в больших мостах изменяется в диапазоне от 2 для наиболее слабых до 0.1 для наиболее сильных воздействий. Зависимости () приведены на рис.3. Из рисунка видно, что для больших мостов с >4 силы трения в опорных частях всегда преодолеваются (>1) и система распадается на отдельно колеблющиеся опоры, как для ПЗ, так и для МРЗ.

Важным вопросом, который дискутируется в литературе, является несинхронность возмущения опор, обусловленная значительной протяженностью моста. Рекомендации по этому вопросу имеются в работах Ю.П. Назарова, А.А. Петрова, А. Тер-Кюригяна, А.М. Уздина и Л.Н. Дмитровской. Для продольных колебаний больших мостов этот вопрос упрощается, поскольку система распадается на отдельно стоящие консольные стержни. В этом случае несинхронность возмущения определяет только взаимные смещения опор и ход опорной части.

Рис.3.Зависимость () для больших мостов (=4), наверху показан фрагмент для диапазона 0.6<<2

В диссертации рассмотрены способы определения взаимного смещения опор, как по спектральной методике (ЛСМ), так и по акселерограммам землетрясений. При использовании ЛСМ для больших мостов возмущения опор считаются статистически независимыми. В этом случае расчетное смещение оценивается по формуле

(5)

Где uk - смещение верха опоры по k-ой форме колебаний;

nm – число масс в расчетной схеме опоры,

nf – число учитываемых форм колебаний;

0,i – смещение верха опоры от единичной силы, приложенной к массе mi, si,k – сейсмическая сила, действующая на массу mi по форме k.

Расчет по акселерограммам возможен в предположении статистической независимости возмущений и с использованием гипотезы бегущей волны. В первом случае акселерограммы генерируются независимо для каждой опоры. Во втором случае одна акселерограмма прикладывается к основанию каждой опоры со сдвигом по времени, равным времени прохождения волны между опорами.

В качестве одного из примеров выполнен расчет моста через р.Чирчик в Узбекистане. Фрагмент схемы моста показан на рис.4. Мост характеризуется высокими гибкими опорами и относительно небольшими пролетами. Первый фактор обуславливает большие смещения верха опор при МРЗ, достигающие метра, а второй фактор – сравнительно малое запаздывание воздействия, составляющее около 0.154 с. Результат расчета показан на рис.5. Как видно из рисунка 5, дополнительный ход опорной части, вызванный сейсмическим воздействием, отличен от нуля и достигает 0.4 метра.

 Схема опоры моста через-19

Рис.4. Схема опоры моста через р.Чирчик

Рис.5. Сопоставительная оценка смещения верха смежных опор и ход опорной части в процессе расчета землетрясения.

В пятой главе диссертации рассмотрены вопросы проектирования систем сейсмозащиты больших мостов, дан краткий обзор современных методов сейсмозащиты мостов, прежде всего современных систем сейсмогашения и сейсмоизоляции, рассмотрены особенности применения систем сейсмозащиты для больших мостов. Основной особенностью больших мостов является значительная масса пролетных строений, что усложняет настройку систем сейсмоизоляции и сейсмогашения по жесткости и демпфированию. Преимуществом при проектировании систем сейсмозащиты больших мостов оказывается их малая чувствительность к точности настройки.

Основное внимание в реферируемой главе было уделено наиболее перспективным системам сейсмозащиты: использованием пролетных строение в качестве ДГК опор и проектированию систем сейсмозащиты с заданными параметрами предельных состояний.

Использование пролетных строений в качестве ДГК опор было предложено А.М.Уздиным и А.А.Никитиным в середине 70-х годов прошлого века. Развитие этого предложения имеется в патенте И.О.Кузнецовой и А.М.Уздина. Как показали наши исследования, параметры, предложенные в известных публикациях по сейсмозащите мостов, не обеспечивают минимум усилий в опорах и построены по условию оптимизации упругой реакции, в то время, как следует учитывать упругую и демпфирующую компоненты. В связи с этим автор составил методику и программу для подбора параметров гибких опорных частей.

Методика, реализованная в диссертации, предполагает минимизацию максимума смещения опоры при гармонических колебаниях, т.е. на амплитудно-частоной характеристике системы (АЧХ).

Для построения АЧХ системы рассматриваются ее вынужденные колебания под действием гармонической силы. Уравнение колебаний принято в форме Е.С.Сорокина и имеет вид

, (6)

где M, B и R – матрицы инерции (масс), демпфирования по Е.С. Сорокину и жесткости; q – вектор обобщенных координат;

– вектор-функция, сопряженная к вектор-функции q по Е.С.Сорокину;

Р = MVp, где Vp – вектор-столбец возмущений; считается, что система находится под действием гармонической возмущающей силы горизонтального направления.

Решение системы ищется в стандартной форме

. (7)

и имеет следующий вид:

(8)

Амплитуды колебаний определяются соотношением:

(9)

Для реализации разработанной методики была составлена программа на языке С++ в среде Windows XP.

Расчеты показывают, что при относительной массе пролетного строения <1 оказывается возможным в полном объеме реализовать эффект ДГК. Примером такого решения является железнодорожный мост через р.Или в Казахстане со схемой 33+1188+33м. Для рассматриваемого моста с большими опорами и сравнительно легкими пролетными строениями L=88 м величина =0.6. На рис.6 приведены АЧХ для обычных опорных частей (максимальное смещение верха опоры U=2.2cм), при использовании одного пролетного строения в качестве ДГК (U=0.81cм) и двух пролетных строений(U=0.8cм). Эффект снижения усилий в опоре составляет 2.75.

1 обычные опорные части
2 использование одного пролетного строения в качестве ДГК
3 использование двух пролетных строений в качестве ДГК  Результаты расчета Для более-28
Рис.6. Результаты расчета

Для более тяжелых пролетных строений в силу ограничения гибкости опор по СНиП не удается добиться точной настройки. АЧХ одного из вариантов сейсмозащиты моста в г.Сочи показан на рис.7, где видно, что максимумы пиков не совпадают. В тех случаях, когда эффект снижения сейсмической нагрузки по предложенным вариантам защиты оказывается недостаточным, необходимо привлечение дополнительных антисейсмических мероприятий. В этом случае необходимо переходить к МУП и проектированию сценариев накопления повреждений. Одним из наиболее эффективных мероприятий обеспечивающих МУП, является использование фрикционных подвижных болтовых соединений (ФПС) для соединения пролетного строения с опорой.

В диссертации принцип МУП сводится к использованию трех видов опасных состояний, развивающих понятие предельного состояния:

1) При относительно частых, с повторяемостью примерно раз в 200 лет сотрясениях сооружение должно работать упруго и не допускать никаких повреждений;

2) При землетрясениях средней силы с повторяемостью раз в 500 лет, что соответствует карте А карт ОСР-97, сооружение может получать незначительные повреждения, устранение которых возможно в течение нескольких часов после землетрясения;

3) При сильных разрушительных землетрясениях с повторяемостью раз в 5000 лет сооружение может получать значительные повреждения, устранение которых возможно в течение нескольких недель после землетрясения. При этом следует исключить возможность падения пролетных строений с опор и разрушения тела опоры.

Использование трех типов опасных состояний приводит к необходимости проведения трехступенчатого расчета.

Для первого из рассмотренных предельных состояний (SLS) с повторяемостью раз в 200 лет проводится обычный силовой расчет с использованием нормативных критериев прочности и устойчивости, регламентированных СНиП для расчета на дополнительные сочетания нагрузок, имеющих аналогичную с ПЗ вероятность превышения. Сам расчет может быть выполнен как по линейно спектральной методике (ЛСМ) с дополнительным по сравнению со СНиП учетом демпферов, так и по акселерограммам землетрясений с указанной повторяемостью.

Для второго опасного состояния допускается нарушение условий прочности в отдельных элементах системы, не переводящее к длительному выходу моста из строя. Критерием сейсмостойкости при этом являются предельные неупругие смещения пролетного строения относительно опоры.

Для третьего из рассмотренных состояний (ULS) допускается нарушение условий прочности в элементах системы, не переводящее к разрушению опор или сбросу с них пролетных строений. Критерием сейсмостойкости при этом, так же, как и для состояния №2 являются предельные смещения пролетного строения относительно опоры.

Для обеспечения сформулированных выше принципов рекомендуется трехуровневая система сейсмозащиты. При этом конструкция проектируется неравнопрочной. Система опирания пролетного строения на опору имеет меньшую несущую способность, чем тело опоры и фундамент. В результате сейсмического воздействия предусматриваются прогнозируемые повреждения опорных частей и ВСП, а опора моста сохраняет несущую способность.

Рекомендуемые три уровня системы сейсмозащиты проиллюстрированы на рис.8-9. Первый уровень включает гибкую опорную часть, воспринимающую горизонтальные нагрузки Второй и третий уровни включают системы фрикционно-подвижных болтовых соединений, представляющих собой болтовое соединение на высокопрочных болтах с овальными отверстиям, допускающими подвижки в соединении при экстремальных нагрузках.

На первом уровне работает только гибкая опорная часть, которая

амортизирует сейсмические толчки и снижает коэффициент динамичности.

На втором уровне происходит проскальзывание во фрикционном соединении столика с пролетным строением. Сила проскальзывания подбирается на 10-15% выше расчетной несущей способности опоры. При этом разрушения опоры не происходит, а возникает трещинообразование в теле опоры и пластические деформации арматуры. В ФПС первого уровня при этом возникает подвижка величиной 3-5 см.

 Иллюстрация к уровням защиты опоры -30

Рис.8. Иллюстрация к уровням защиты опоры

Рис.9. Работа различных уровней сейсмозащиты


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.